Raf (Protein)

Bei den Raf-Proteinen (Abk. für englisch rapidly accelerated fibrosarcoma^[1] oder rat fibrosarcoma) handelt es sich um eine Familie von Proteinkinasen, welche die Isoformen A-Raf, B-Raf und C-Raf (oder Raf-1) umfasst und zu den Serin/Threonin-Proteinkinasen der heterogenen Klasse EC 2.7.11.1 gehört. Sie spielen eine wichtige Rolle im MAP-Kinase-Signalweg und Ras-Raf-Signalweg.

C-Raf kommt in allen Geweben von Säugetieren vor. B-Raf wird bei Säugetieren vor allem in neuronalem Gewebe und in den Hoden exprimiert, währenddessen A-Raf vor allem im urogenitalen Gewebe vorkommt.

Die Raf spielen eine wichtige Rolle im MAP-Kinase-Signalweg, indem sie als MAP-3K (MAP-Kinase-Kinase-Kinase) agieren und spezifisch MEK-1 und MEK-2 aktivieren. Es wurde gezeigt, dass alle drei Isoformen in der Lage sind, MEK-1 und MEK-2 direkt zu phosphorylieren, als auch, dass sie wahrscheinlich die einzigen MEK-1-/MEK-2-spezifischen Kinasen sind (Experimente mit Drosophila melanogaster und C. elegans). Die Regulation erfolgt wahrscheinlich – auch in Abhängigkeit von den einzelnen Isoformen – durch das kleine G-Protein Ras, welches in seiner aktiven, GTP-gebundenen, Form vorliegen muss.^[2]

Vom C-Raf, auch Raf-1 genannt, wird vermutet, dass seine Aktivität in Abhängigkeit von Interaktionen mit anderen Proteinen, Phosphorylierung an Serin-, Threonin- und Tyrosin-Resten sowie der Lokalisation in der Zelle graduell reguliert werden kann. Wichtig für die Aktivierung ist dabei vor allem eine Bindung zu Ras. Dagegen kann C-Raf möglicherweise von spezifischen 14-3-3-Proteinen deaktiviert werden, indem diese an das phosphorylierte Serin des C-Raf binden. Die Phosphorylierung selbst erfolgt durch verschiedene Kinasen (u. a. c-Src, Proteinkinase C, PAK und Proteinkinase B).^[3]

B-Raf wurde als potentes Onkogen identifiziert (insbesondere im Melanom und Multiplem Myelom). Manche Daten deuten darauf hin, dass die Mutation in B-Raf früh in der Entwicklung eines Tumors geschieht, auch wenn eine alleinige Mutation in B-Raf nicht ausreicht, um aus einer normalen Zelle eine Krebszelle zu generieren.^[4] Im Unterschied zu C-Raf kann B-Raf auch durch Rap1 (Ras-related proteine) aktiviert werden, was u. U. sogar der dominante Mechanismus sein könnte. Diesem Unterschied liegen wahrscheinlich die unterschiedlichen CRD (Cystein-reiche Domänen) zugrunde.^[3]

Das BRAF-Protein ist ein wichtiger Bestandteil des RAS-RAF-MEK-ERK-(MAPK)-Signalweges, der am normalen Wachstum und Überleben von Zellen beteiligt ist. Mutationen des BRAF-Proteins an der Aminosäureposition 600 bewirken, dass dieser Signalweg überaktiv wird. Dies kann in Kombination mit weiteren Mutationen zu unkontrolliertem Zellwachstum und somit der Entstehung von Krebs führen. Solche Mutationen des BRAF-Proteins finden sich schätzungsweise bei 50–60 % aller Melanome.^[5] Patienten im fortgeschrittenen Melanomstadium, die solch eine Mutation tragen, können mit BRAF- oder MEK-Inhibitoren behandelt werden. Eine Behandlung mit dem BRAF-Inhibitor Vemurafenib führt beispielsweise bei der Hälfte der Patienten zu Regressionen des Tumors. Allerdings werden die Tumoren meistens nach kurzer Zeit resistent.^[6]

Der BRAF-Mutationstest kann Tumoren mit der BRAF-Mutation identifizieren und soll ihr mögliches Ansprechen auf BRAF-Inhibitoren wie z. B. Vemurafenib einzuschätzen helfen. Die Testung kann mittels DNA-basierten Methoden oder mittels Immunhistochemie für die häufigste Mutation (BRAF-V600E) erfolgen.^[7][8]

Alle drei Isoformen besitzen jeweils drei stark konservierte Regionen (CR1, CR2 und CR3). Die ersten beiden Regionen regulieren wahrscheinlich die katalytische Aktivität der Raf, während die Kinaseaktivität in der Region CR3 zu lokalisieren ist. Die Bindung an Ras geschieht an der CR1-Domäne.^[3]

• R. Marais, C. J. Marshall: Control of the ERK MAP kinase cascade by Ras and Raf. In: Cancer Surv. Band 27, 1996, S. 101–125, PMID 8909797 (englisch). 
• K. E. Mercer, C. A. Pritchard: Raf proteins and cancer: B-Raf is identified as a mutational target. In: Biochim. Biophys. Acta. Band 1653, Nr. 1, Juni 2003, S. 25–40, PMID 12781369 (englisch). 

• Charalambous, reactome: RAF activation
• Charalambous, reactome: RAF phosphorylates MAP2K dimer

1. ↑ R. Dummer, K. T. Flaherty: Resistance patterns with tyrosine kinase inhibitors in melanoma: new insights. In: Current Opinion in Oncology. Band 24, Nummer 2, März 2012. PMID 22316627. (Review).
2. ↑ J. Avruch, A. Khokhlatchev, J. M. Kyriakis, Z. Luo, G. Tzivion, D. Vavvas, X. F. Zhang: Ras activation of the Raf kinase: tyrosine kinase recruitment of the MAP kinase cascade. In: Recent Prog Horm Res. 56, 2001, S. 127–155. PMID 11237210
3. ↑ ^{a b c} G. Pearson, F. Robinson, T. Beers Gibson, B. E. Xu, M. Karandikar, K. Berman, M. H. Cobb: Mitogen-activated protein (MAP) kinase pathways: regulation and physiological functions. In: Endocrine Reviews. 22(2), Apr 2001, S. 153–183. PMID 11294822
4. ↑ M. J. Garnett, R. Marais: Guilty as charged: B-RAF is a human oncogene. In: Cancer Cell. Band 6, Nummer 4, Oktober 2004, S. 313–319. ISSN 1535-6108. doi:10.1016/j.ccr.2004.09.022. PMID 15488754. (Review).
5. ↑ Mutations of the BRAF gene in human cancer, www.nature.com, 20. Juni 2012.
6. ↑ C. Garbe, S. Abusaif, T. K. Eigentler: Vemurafenib. In: Recent results in cancer research. Fortschritte der Krebsforschung. Progre?s dans les recherches sur le cancer. Band 201, 2014, S. 215–225. doi:10.1007/978-3-642-54490-3_13. PMID 24756795 (Review).
7. ↑ D. Capper, A. S. Berghoff, M. Magerle, A. Ilhan, A. Wöhrer, M. Hackl, J. Pichler, S. Pusch, J. Meyer, A. Habel, P. Petzelbauer, P. Birner, A. von Deimling, M. Preusser: Immunohistochemical testing of BRAF V600E status in 1,120 tumor tissue samples of patients with brain metastases. In: Acta Neuropathol. 123(2), Feb 2012, S. 223–233. doi:10.1007/s00401-011-0887-y.
8. ↑ D. Capper, M. Preusser, A. Habel, F. Sahm, U. Ackermann, G. Schindler, S. Pusch, G. Mechtersheimer, H. Zentgraf, A. von Deimling: Assessment of BRAF V600E mutation status by immunohistochemistry with a mutation-specific monoclonal antibody. In: Acta Neuropathol. 122(1), Jul 2011, S. 11–19. doi:10.1007/s00401-011-0841-z.