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2025-07-05T22:18:39Z

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Die Familie der '''Rab-Proteine''' („Ras-related in brain“) gehört zur [[Ras (Protein)|Ras]]-Superfamilie [[monomer]]er [[G-Protein]]e ([[GTPase]]n) und ist in [[Eukaryoten]] zu großen Teilen konserviert.
Bei Menschen gibt es über 60 bekannte Rab-Proteine, die jeweils eine spezifische subzelluläre Lokalisation aufweisen und eine Rolle bei der intrazellulären [[Vesikel (Biologie)|Vesikel]]<nowiki>sortierung</nowiki> zwischen den verschiedenen Kompartimenten spielen. Allgemein wird eine aktive Form, in der [[Guanosintriphosphat|GTP]] gebunden ist und eine inaktive, [[Guanosindiphosphat|GDP]]-haltige Form unterschieden.

== Eigenschaften ==
[[Datei:Rab-Zyklus.png|mini|Darstellung des GTPase-Zyklus von Rab-Proteinen]]
Rabs sind periphere [[Membranprotein]]e, die von der Vesikeloberfläche ins [[Cytosol]] ragen und über einen [[Prenylanker]] in der Membran fixiert sind. Nach der Synthese wird ein Rab-Protein zunächst durch das ''Rab escort protein'' (REP) gebunden und dem Enzym Geranylgeranyltransferase präsentiert, das für die Prenylierung von meist zwei [[C-Terminus|C-terminalen]] [[Cystein]]-Resten sorgt. REP fungiert im Folgenden als eine Art [[Chaperon (Protein)|Chaperon]], das den hydrophoben Teil des Moleküls gegen das Cytosol abschirmt und zur Membran transportiert.

Rab-Proteine durchlaufen wie für G-Proteine üblich einen sogenannten GTPase-Zyklus. Die Aktivierung von Rab-Proteinen erfolgt durch Austausch von GDP gegen GTP mit Hilfe eines [[GTP-Austauschfaktor]]s (GEF, engl. ''guanine nucleotide exchange factor''). Der GEF sorgt dabei für die Freisetzung vom gebundenen GDP, sodass das in höherer zytosolischer Konzentration vorliegende GTP an das Rab-Protein binden kann. Die Bindung von GTP sorgt für Konformationsänderungen in den als ''Switch I'' und ''Switch II'' bezeichneten Regionen des Rab-Proteins, sodass es im Folgenden mit Effektorproteinen interagieren kann. Über die Effektorproteine wird der Vesikeltransport in der Zelle (zwischen den [[Organell]]en sowie zwischen ihnen und der Plasmamembran) über Einflussnahme auf Vesikelabschnürung, -bewegung und -fusion reguliert. Zu den Effektorproteinen gehören [[Enzym]]e, Proteine des [[Cytoskelett]]s genauso wie weitere Proteine, die an der gerichteten Membranfusion beteiligt sind. Die Inaktivierung erfolgt durch GTP-Hydrolyse, die von einem sogenannten [[GAP (Protein)|GTPase-aktivierenden Protein]] (GAP) unterstützt wird. Im inaktiven Zustand kann das Rab-Protein durch den sogenannten GDP-Dissoziations-Inhibitor (GDI), der eine strukturelle Ähnlichkeit zu REP aufweist, aus der Membran extrahiert und im Zytosol löslich gehalten werden.
Gekoppelt an den Wechsel zwischen GTP/GDP-Bindung ist zusätzlich ein Zyklus der Lokalisation zwischen Zytosol und Membran gekoppelt. Die Aktivierung des Rab-Proteins erfolgt im Wesentlichen an der Donormembran, sodass aktive Rab-Proteine membranlokalisiert vorliegen. Nach erfolgtem vesikulärem Transport werden die Rab-Proteine an der Akzeptormembran inaktiviert und wieder durch GDI ins Zytosol überführt, sodass sie für weitere Rekrutierungsprozesse zur Donormembran zur Verfügung stehen. Im inaktiven GDP-gebundenen Zustand liegen Rab-Proteine demnach vorwiegend zytosolisch vor.

Die mehr als 60 verschiedenen humanen Rab-Proteine sind in der Zelle spezifisch lokalisiert und regulieren zwischen bestimmten Kompartimenten den Membrantransport. Eine Auswahl an Lokalisationen und Funktionen ist in folgender Tabelle dargestellt.
{| class="wikitable"
|-
! Protein !! Organell (Lokalisation) !! entsprechender Membrantransportweg/Funktion
|-
| Rab1 || [[Endoplasmatisches Retikulum]] (ER) und [[Golgi-Apparat]] || Transport vom ER zum Golgi
|-
| Rab2 || ''cis''-Golgi-Netzwerk || Transport vom ER zum Golgi
|-
| Rab3A || [[Vesikel (Biologie)|synaptische Vesikel]], sekretorische Granula || Exozytose, [[Neurotransmitter]]-Freisetzung
|-
| Rab4 || [[Endosom|frühe Endosomen]] || Proteinrecycling, Transport zur Plasmamembran
|-
| Rab5A-C || [[Plasmamembran]], [[Clathrin]]-umhüllte Vesikel, frühe Endosomen || Fusion früher Endosomen
|-
| Rab6 || ''mediales'' und ''trans''-Golgi-Netzwerk (TGN) || Transport von Endosomen zum Golgi-Apparat, innerhalb vom Golgi und vom Golgi zum ER
|-
| Rab7 || [[Endosom|späte Endosomen]], [[Lysosom]]en, [[Melanozyt|Melanosomen]], [[Phagosom]]en || Transport von späten Endosomen zu Lysosomen
|-
| Rab8 || sekretorische Vesikel, Zellmembran, [[Zilie]]n || Exozytose, Transport vom TGN sowie Recyclingendosomen zur Plasmamembran
|-
| Rab9 || späte Endosomen, TGN || Transport später Endosomen zum TGN
|-
| Rab27 || Melanosomen || Exozytose
|}

Der Mechanismus der Lokalisation der verschiedenen Rab-Proteine an ihre spezifischen Donormembranen ist noch nicht genau geklärt. Es existieren aber verschiedene Modelle:
# Ein frühes Modell (Chavrier u. a., 1991<ref>P. Chavrier, J. P. Gorvel, E. Stelzer, K. Simons, J. Gruenberg, M. Zerial: ''Hypervariable C-terminal domain of rab proteins acts as a targeting signal.'' In: ''Nature.'' 1991, 353(6346), S. 769–772. PMID 1944536</ref>) implizierte, dass die [[hypervariable Region]] der Rab-Proteine im C-terminalen Bereich eventuell für die Lokalisation verantwortlich ist. Dies wurde durch Austausch des C-Terminus von Rab5 durch den von Rab7 und eine entsprechende Lokalisationsveränderung gezeigt.
# Zudem wurde ein sogenannter ''GDI displacement factor'' (GDF) (Yip3) identifiziert. Dabei handelt es sich um ein integrales Membranprotein, das für die Freisetzung des Rab-Proteins aus dem Komplex mit GDI und folgende Integration des Rab-Proteins in die Zielmembran sorgen soll.<ref>U. Sivars, D. Aivazian, S. R. Pfeffer: ''Yip3 catalyses the dissociation of endosomal Rab-GDI complexes.'' In: ''Nature.'' 2003, 425(6960), S. 856–859. PMID 14574414</ref>
# Ein drittes Modell sieht die GEFs als ausreichenden Faktor für die Lokalisation der Rab-Proteine.<ref>Y. W. Wu, L. K. Oesterlin, K. T. Tan, H. Waldmann, K. Alexandrov, R. S. Goody: ''Membrane targeting mechanism of Rab GTPases elucidated by semisynthetic protein probes.'' In: ''Nat Chem Biol.'' 2010, 6(7), S. 534–540. PMID 20512138.</ref>

== Erkrankungen ==
Eine Variante des [[Albinismus#Syndrome, die mit Albinismus verbunden sind|Griscelli-Syndroms]] wird verursacht durch eine [[Punktmutation]] in dem Gen, das Rab27a kodiert. Dabei ist der Transport von [[Melanozyt|Melanosomen]] zur Zellperipherie und die Sekretion lytischer Granula aus [[Cytotoxische T-Zelle|cytotoxischen T-Zellen]] gestört. Rab25 gilt als Promoter für die Tumorentwicklung.<ref>{{cite journal|last1=Kessler|first1=D|last2=Gruen|first2=GC|last3=Heider|first3=D|last4=Morgner|first4=J|last5=Reis|first5=H|last6=Schmid|first6=KW|last7=Jendrossek|first7=V|title=The action of small GTPases Rab11 and Rab25 in vesicle trafficking during cell migration.|journal=Cellular physiology and biochemistry : international journal of experimental cellular physiology, biochemistry, and pharmacology|date=2012|volume=29|issue=5–6|pages=647–56|pmid=22613965}}</ref>

[[Choroideremia]] ist eine [[X-Chromosom|X-chromosomal]] vererbte Erkrankung, die zur Degeneration des [[Netzhaut|retinalen Epithels]] und Blindheit führen kann. Betroffen ist dabei die REP-Isoform REP-1, das spezifisch in der Retina für die Prenylierung von Rab27a verantwortlich ist.

Eine Mutation in GDI-α, einer vor allem in Synapsen des [[Zentralnervensystem|ZNS]] vorkommenden Isoform, kann zu X-chromosomal vererbter geistiger Retardierung führen, da das Recycling von Rab eingeschränkt ist.

== Siehe auch ==
* [[SNARE (Protein)]]
* [[Endocytose]]

== Quellen ==
* H. Stenmark, V. M. Olkkonen: ''The Rab GTPase family.'' In: ''Genome biology.'' Band 2, Nummer 5, 2001, S. REVIEWS3007, PMID 11387043, {{PMC|138937}} (Review).
* H. Stenmark: ''Rab GTPases as coordinators of vesicle traffic.'' In: ''Nat Rev Mol Cell Biol.'' 10(8), 2009, S. 513–525. PMID 19603039
* A. H. Hutagalung, P. J. Novick: [http://physrev.physiology.org/content/91/1/119.long ''Role of Rab GTPases in Membrane Traffic and Cell Physiology.''] In: ''Physiol Rev.'' 91, 2011, S. 119–149. PMID 21248164

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:G-Protein]]
[[Kategorie:Zellbiologie]]
[[Kategorie:Proteingruppe]]

Rab-Proteine - Versionsgeschichte

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