Каскад RAS/RAF/MEK/ERK (MAPK) является одним из наиболее древних и консервативных пролиферативных сигнальных путей у эукариот, от дрожжей до человека. Мутации KRAS, BRAF или NRAS, каждая из которых конститутивно активирует путь в разных узлах, в совокупности присутствуют примерно в 40% всех случаев рака человека. Этот путь управляет транскрипцией пролиферативных генов (циклин D1, MYC, FOS, JUN) и генов выживания (члены семейства BCL2), что делает его центральной онкогенной осью и высокоприоритетной терапевтической мишенью.
Активация RTK привлекает GRB2-SOS к мембране, где SOS катализирует обмен GDP→GTP на RAS. GTP-RAS связывает домены RBD BRAF (и CRAF), способствуя димеризации RAF и активации киназы. RAF фосфорилирует MEK1/2, который дважды фосфорилирует ERK1/2. Ядерный ERK активирует факторы транскрипции (ELK1, FOS, JUN, MYC), тогда как цитоплазматический ERK активирует киназы RSK и MNK для контроля трансляции и биогенеза рибосом.
Активация RTK привлекает GRB2-SOS к мембране, где SOS катализирует обмен GDP→GTP на RAS. GTP-RAS связывает домены RBD BRAF (и CRAF), способствуя димеризации RAF и активации киназы. RAF фосфорилирует MEK1/2, который дважды фосфорилирует ERK1/2. Ядерный ERK активирует факторы транскрипции (ELK1, FOS, JUN, MYC), тогда как цитоплазматический ERK активирует киназы RSK и MNK для контроля трансляции и биогенеза рибосом.
Каскад сигнализации RAS/MAPK
SOS катализирует обмен GDP→GTP на KRAS (и HRAS, NRAS). GTP-RAS претерпевает конформационные изменения в петлях переключателя I и II, создавая эффектор-связывающую поверхность с высоким сродством к доменам RAF RBD.
Активный RAF фосфорилирует MEK1 по Ser218/Ser222 и MEK2 по Ser222/Ser226. МЕК представляет собой киназу с двойной специфичностью: она должна фосфорилировать как Thr, так и Tyr на ERK. Узкая субстратная специфичность МЕК (только ERK) делает ингибиторы МЕК высокоспецифичными.
Фосфо-МЭК дважды фосфорилирует ERK1 по Thr202/Tyr204 и ERK2 по Thr185/Tyr187. Активная ERK димеризуется и перемещается в ядро, где фосфорилирует факторы транскрипции ELK1, MYC, FOS и RSK. Выработка ядерной ERK стимулирует экспрессию циклина D1, MYC и антиапоптотического белка.
ERK фосфорилирует SOS1 по множеству серинов, способствуя диссоциации GRB2 и инактивации SOS. ERK также фосфорилирует BRAF и CRAF в ингибирующих сайтах, создавая ограничивающую амплитуду отрицательную обратную связь. Онкогенные мутации KRAS/BRAF частично нарушают эти механизмы обратной связи, поддерживая максимальный выход ERK.
KRAS мутирует в ~90% аденокарцином поджелудочной железы, ~40% колоректальных и ~25% аденокарцином легких, что в совокупности делает его наиболее часто мутирующим онкогеном в солидных опухолях. BRAF V600E вызывает ~50% меланом, ~60% папиллярного рака щитовидной железы и ~10% колоректального рака. Мутации NRAS встречаются примерно в 20% меланом. Повсеместное распространение активации пути RAS/MAPK означает, что почти половина всех больных раком имеют опухоль с прямой мутацией в этом каскаде.
Таргетная терапия BRAF V600E (дабрафениб + траметиниб) достигает ~70% частоты ответа при меланоме со средней ВБП ~12–15 месяцев. Ингибиторы KRAS G12C (соторасиб, адаграсиб) достигают ~35–40% частоты ответа при НМРЛ. Ингибиторы МЕК (траметиниб, кобиметиниб, биниметиниб) используются в сочетании с ингибиторами BRAF для предотвращения парадоксальной активации ERK. Ингибиторы RAS, нацеленные на G12D и другие мутации, проходят клинические испытания, что потенциально расширяет их нацеливаемость на рак поджелудочной железы.
Почему ингибиторы BRAF требуют комбинированной терапии ингибиторами MEK?
Ингибиторы BRAF (вемурафениб, дабрафениб) парадоксальным образом активируют ERK в клетках дикого типа RAS, способствуя гетеродимеризации BRAF-CRAF. BRAF, связанный с лекарственным средством, действует как «активатор» в асимметричном димере, трансактивируя CRAF и минуя мономер, связанный с лекарственным средством. Добавление ингибитора MEK (траметиниба) в дальнейшем предотвращает эту парадоксальную активацию ERK и задерживает резистентность.
В чем разница между нацеливанием KRAS G12C и G12D?
Ингибиторы G12C (соторасиб, адаграсиб) используют уникальный цистеин в положении 12, ковалентно образуя связь, которая удерживает KRAS в неактивном состоянии, связанном с GDP. В G12D (наиболее распространенная мутация KRAS, доминирующая при раке поджелудочной железы) этот цистеин отсутствует. Ингибиторы G12D, использующие нековалентные или альтернативные ковалентные стратегии, находятся на ранней стадии клинической разработки, при этом MRTX1133 демонстрирует многообещающую доклиническую активность.
Понять сенсибилизирующие мутации EGFR при НМРЛ, как интерпретируется молекулярное тестирование и чем отличаются T790M, C797S, амплификация MET и другие механизмы устойчивости.
Как мутации KRAS блокируют каскад EGFR→KRAS→BRAF→MEK→ERK в конститутивной активации, почему KRAS не поддается лечению в течение 40 лет, как работают ковалентные ингибиторы G12C и комбинированные стратегии, преодолевающие EGFR-опосредованную резистентность.
Как BRAF V600E активирует передачу сигналов MEK-ERK, почему данные о лечении различаются в зависимости от происхождения опухоли и как обратная связь и резистентность формируют интерпретацию.
Как протоонкогены становятся онкогенами посредством точечных мутаций, амплификации и транслокации — и как современные таргетные методы лечения используют зависимость от онкогенов.
Сигнальный путь EGFR-KRAS-BRAF-MEK-ERK при раке
Сигнальный путь EGFR преобразует внеклеточное связывание EGF во внутриклеточные сигналы пролиферации и выживания посредством…
Рецепторные тирозинкиназные сети
Рецепторные тирозинкиназы (RTK) представляют собой трансмембранные белки, которые преобразуют сигналы внеклеточных факторов роста во внутриклеточные.…
Регуляторы апоптоза
Апоптоз — запрограммированная гибель клеток — представляет собой окончательный механизм подавления опухоли, уничтожающий клетки с необратимыми повреждениями.…
Гены регуляции клеточного цикла
Деление клеток регулируется биохимическим осциллятором, построенным из циклин-зависимых киназ (CDK) и их циклиновой регуляции.…
Сигнальный путь PI3K/AKT/mTOR
Путь PI3K/AKT/mTOR объединяет сигналы фактора роста, питательных веществ и энергии для регуляции выживания, роста и метаболизма клеток.…
Онкогены транскрипционных факторов
Факторы транскрипции представляют собой белки, которые связывают регуляторные последовательности ДНК и контролируют экспрессию генов-мишеней. Когда м…