• 생명과학회지
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• 제28권9호
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• pp.1100-1117
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• 2018

Ras superfamily에 속하는 monomeric small GTPase는 현재까지 170여 종이 알려져 있으며 이들은 세포 신호전달에 있어서 분자 스위치(molecular switch)로 작용하고 있다. Ras GTPase는 guanosine diphosphate (GDP)와 결합하여 불활성화 되거나 혹은 guanosine triphosphate (GTP)와 결합하여 활성화되는 guanosine nucleotide 결합단백질로서 세포내의 수많은 생리작용을 조절하고 있다. 즉, 쉬고 있던 불활성화 상태의 Ras-GDP는 외부 신호에 반응하여 활성화 된 guanine nucleotide exchange factor (GEF)에 의하여 활성형인 Ras-GTP상태로 전환되어 그 하류로 신호를 전달하는 효과기로 작용하게 된다. 신호전달을 마친 Ras-GTP는 다시 불활성형인 Ras-GDP로 전환되어야 하는데 Ras 자체의 GTPase 활성이 미약하여 RasGTPase activating protein (RasGAP)의 도움을 받아야만 한다. 이와 같이 Ras GTPase는 GEF와 GAP의 활성으로 세포 안의 스위치를 켜고 끄게 된다. 현재까지 알려진 인간 암(cancer)의 30% 이상이 돌연변이를 포함하는 Ras switch의 비정상적인 작동에 기인한다는 점이 밝혀져 있으므로 Ras GTPase의 구조와 생리적 기능에 대한 최근의 연구결과들을 요약하였다. 나아가 GTPase activating protein으로서의 기능을 상실한 RasGAP분자의 돌연변이는 세포 안의 Ras 스위치를 계속 켜 두는 상태인 Ras-GTP 상태를 유발함으로서 종국에는 암의 발생을 촉발하게 된다. 이에, 본고에서는 최근에 와서 tumor suppressor로서 알려지면서 암의 치료 표적단백질로 떠오르게 된 RasGAP의 인체생리학적 기능을 고찰하였다. 인간 게놈 안에는 RASA1, NF1, GAP1 family 및 SynGAP family 등에 속하는 14종의 RasGAP 분자들이 존재하는데 이들 GAP분자들의 이상과 인간 질병의 연관성에 대한 최근의 연구결과들에 대해 고찰하였다.

• BMB Reports
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• 제28권4호
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• pp.316-322
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• 1995

The GTPase activating protein (GAP) can function both as a negative regulator and an effector of $p21^{ras}$. Overexpression of GAP in NIH-3T3 cells has been shown to inhibit transformation by ms or src. To investigate the function of GAP in a differentiative system, we overexpressed this protein in the nerve growth factor (NGF)-responsive PC12 cell line. Two-fold overexpression of GAP caused a delay of several days in the onset of NGF- but not FGF-induced neuronal differentiation of PC12 cells. However, the NGF-induced activation or tyrosine phosphorylation of upstream (Trk, PLC-${\gamma}1$, SHC) and downstream (B-Raf and $p44^{mapk/erk1}$) components of $p21^{ras}$, signalling cascade was not altered by GAP overexpression. Therefore, the change of phenotype induced by GAP was probably not due to GAP functioning as a negative regulator of $p21^{ras}$. Rather, we found that NGF-induced tyrosine phosphorylation of SNT, a specific target of neurotrophin-induced tyrosine kinase activity, was inhibited by GAP overexpression. SNT is thought to function upstream or independent of $p21^{ras}$. Thus in PC12 cells, overexpressed GAP may control the rate of neuronal differentiation through a pathway involving SNT rather than the $p21^{ras}$ signalling pathway.

• Journal of Applied Biological Chemistry
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• 제50권3호
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• pp.109-114
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• 2007

Sar1p is a ras-related GTP-binding protein that functions in intracellular protein transport between the endoplasmic reticulum (ER) and the Golgi complex. The effector domain of Ras family proteins is highly conserved and this domain is functionally interchangeable in plant, yeast and mammalian Sar1. Using a recombinant Brassica sar1 protein (Bsar1p) harboring point mutations in its effector domain, we here investigated the ability of Sar1p to bind and hydrolyze GTP and to interact with the two sar1-specific regulators, GTPase activating protein (GAP) and guanine exchange factor (GEF). The T51A and T55A mutations impaired Bsar1p intrinsic GTP-binding and GDP-dissociation activity. In contrast, mutations in the switch domain of Bsar1 did not affect its intrinsic GTPase activity. Moreover, the P50A, P54A, and S56A mutations affected the interaction between Bsar1p and GAP. P54A mutant protein did not interact with two regulating proteins, GEF and GAP, even though the mutation didn't affect the intrinsic GTP-binding, nucleotide exchange or GTPase activity of Bsar1p.

• Molecules and Cells
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• 제21권2호
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• pp.251-260
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• 2006

During mitosis, genomic integrity is maintained by the proper coordination of anaphase entry and mitotic exit via mitotic checkpoints. In budding yeast, mitotic exit is controlled by a regulatory cascade called the mitotic exit network (MEN). The MEN is regulated by a small GTPase, Tem1p, which in turn is controlled by a two-component GAP, Bfa1p-Bub2p. Recent results suggested that phosphorylation of Bfa1p by the polorelated kinase Cdc5p is also required for triggering mitotic exit, since it decreases the GAP activity of Bfa1p-Bub2p. However, the dispensability of GEF Lte1p for mitotic exit has raised questions about regulation of the MEN by the GTPase activity of Tem1p. We isolated a Bfa1p mutant, $Bfa1p^{E438K}$, whose overexpression only partially induced anaphase arrest. The molecular and biochemical functions of $Bfa1p^{E438K}$ are similar to those of wild type Bfa1p, except for decreased GAP activity. Interestingly, in $BFA1^{E438K}$ cells, the MEN could be regulated with nearly wild type kinetics at physiological temperature, as well as in response to various checkpoint-activating signals, but the cells were more sensitive to spindle damage than wild type. These results suggest that the GAP activity of Bfa1p-Bub2p is responsible for the mitotic arrest caused by spindle damage and Bfa1p overproduction. In addition, the viability of cdc5-2 ${\Delta}bfa1 $ cells was not reduced by $BFA1^{E438K}$, suggesting that Cdc5p also regulates Bfa1p to activate mitotic exit by other mechanism(s), besides phosphorylation.

• 생명과학회지
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• 제34권5호
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• pp.333-338
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• 2024

키네신-1은 모터 도메인이 있는 두 개의 중쇄(KHC 또는 KIF5)와 모터 도메인이 없는 두 개의 경쇄(KLC)로 구성된 이형사량체 단백질이다. KIF5에는 KIF5A, KIF5B 및 KIF5C의 세 가지 subtype이 있으며, 카르복실(C)-말단 영역을 제외하고는 아미노산 상동성이 높다. KIF5A는 세포 내에서 화물을 운반하며, KIF5A의 C-말단 영역에 결합하는 매개 단백질은 키네신-1과 화물 사이를 연결한다. 키네신-1의 세포내 수송을 조절하는 단백질은 아직 충분히 확인되지 않았다. 본 연구는 리소좀의 세포 내 수송에 관여하는 ADP-ribosylation GTPase-activating protein 1 (ArfGAP1)과 KIF5A와의 결합을 확인하였다. KIF5A는 ArfGAP1의 C-말단 영역에 결합하고, ArfGAP1은 KIF5A의 C-말단 영역에 결합하지만 KIF5B, KIF5C, 키네신 경쇄 1 (KLC1) 또는 KIF3A와는 결합하지 않았다. ArfGAP 도메인을 가진 다른 동질형인 SMAP1과는 결합하지 않았다. 세포에서 KIF5A는 ArfGAP1과 같은 위치에서 발현하며, KIF5A, KIF5B 및 KLC1와 같이 면역 침전하였다. 그러나, KIF3B와는 같이 면역 침전하지 않았다. 이러한 결과들은 키네신-1은 세포내 화물 수송에서 ArfGAP1에 의해 조절될 수 있음을 시사한다.

• The Korean Journal of Pain
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• 제19권1호
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• pp.8-16
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• 2006

The regulators of the G protein signaling (RGS) proteins are responsible for the rapid acceleration of the GTPase-activity intrinsic to the heterotrimeric G protein alpha subunits. As GTPase-activating proteins (GAP), the RGS proteins negatively regulate the G-protein signals. Recently, the RGS proteins are known to be one of the important regulators of opioid signal transduction and the development of tolerance. The aim of this study was to review the recent discovery and understanding of the role of RGS proteins in opioid signaling and the development of tolerance. This information will be useful for medical personnel, particularly those involved in anesthesia and pain medicine, by helping them improve the effective use of opioids and develop new drugs that can prevent opioid tolerance.

• 통합자연과학논문집
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• 제9권3호
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• pp.171-176
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• 2016

Rap1 is a key regulator of cell adhesion and migration. Although increasing evidence indicates that the Rap1 signaling pathway is involved in the process of bone remodeling, the mechanism by which Rap1 regulates osteoblastic differentiation and cell adhesion remains unknown. Here, we investigated the morphological characteristics and osteoblastic differentiation of cells expressing constitutively activated form of Rap1A (Rap1ACA) or Rap1 GTPase activating protein Rap1GAP and found that activated Rap1 induces osteoblastic differentiation and cell adhesion as well as cell spreading. When osteoblastic differentiation was induced, Rap1ACA cells showed considerably higher levels of calcium deposits than the wild-type and Rap1GAP-overexpressing cells did. Rap1ACA cells showed increased spreading and size, as well as strong cell adhesion and significantly decreased growth rates. F-actin staining using phalloidin revealed several thin thread-like filopodia around the protrusions in Rap1ACA cells, which possibly contribute to the increased cell adhesion.

• 미생물과산업
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• 제19권4호
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• pp.32-35
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• 1993

ras는 활성화 형태인 GTP bound form과 비활성화 형태인 GDP bound form의 두 형태로 존재하며 두 형태를 매개하는 regulatory protein들에 의해 그 activity가 조절된다. 또한 ras는 GTP와 GDP에 강한 친화성이 있으며 세포내에는 GTP보다 GDP가 더 많이 있어서 평소에는 ras가 GDP와 결합하고 있다가 활성화될때만 GTP와 결합하는 것으로 추정된다. GDP bound ras는 guanine nucloetide exchange protein(GEP)에 의해 활성화된 GTP bound form으로 전환되며 ras의 기능이 발휘된 후에는 GTPase activating protein(GAP)에 의해 비활성화된다. Yeast의 경우 IRA1과 2의 product가 GAP의 역할을 하는 것으로 알려져 있고 CDC25 gene의 product가 GEP의 기능을 담당하는 것으로 알려져 있다. NF1 gene은 Von Recklinghausen Neurofibromatosis Type I 질병을 가진 환자에게서 발견되었는데 부분적으로 sequencing한 결과에 따르면 yeast의 IRA1/2, mammalian GAP gene product와 protein homology가 높은 것으로 나타났다. Yeast의 경우 IRA1/2 gene의 손실이나 mammalian ras gene의 transformation으로 인한 heat shock sensitivity가 NF1 gene(2,3) 혹은 GAP(4)의 expression으로 suppression된 것으로 보아 NF1이 GAP protein으로서 ras를 불활성화 시킨다는 것이 판명되었다. 결론적으로 ras의 활성은 GTP bound 혹은 GDP bound의 양쪽형태를 이동하면서 조절되는데 이 기능은 GAP과 GEP 또는 그의 유사 protein들에 의해 수행되며 이러한 regulatory protein들은 growth factor, cytokine 그리고 protein kinase 같은 signal에 의해 활성화된다고 생각된다. 본 총설에서는 ras protein의 여러가지 성질보다는 ras의 modification과 관련하여 항암제로 사용할 수 있는 ras에 specific한 약품개발의 가능성과 현재 알려진 ras의 inhibitor를 중심으로 논하고자 한다.

• 생명과학회지
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• 제27권10호
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• pp.1191-1198
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• 2017

세포 내 소기관들과 소포들은 세포 내에서 미세소관을 따라 적절한 구획으로 수송된다. 이러한 세포 내 수송과정은 분자 모터단백질인 kinesin과 dynein에 의하여 이루어진다. Kinesin 1은 오징어 축삭돌기 세포질로부터 처음 분리되었으며 2개의 중쇄단위체(KHCs, 또는 KIF5s) 및 이와 결합하는 경쇄단위체(KLCs)의 복합체를 형성한다. KIF5s는C-말단 고리 영역을 통해 많은 다양한 단백질과 결합하는데, 아직 그 결합단백질들은 충분히 밝혀지지 않았다. 본 연구에서는 KIF5A 결합단백질을 분리하기 위하여 효모 two-hybrid 탐색을 수행하여 스트레스 과립형성과 mRNP 위치결정에 관여하는 Ras-GTPase-activating protein (GAP) Src homology3 (SH3)-domain-binding protein 2 (G3BP2)를 분리하였다. G3BP2는 KIF5A의 C-말단 고리 영역에 존재하는 73개 아미노산을 포함하는 영역과 결합하였다. 그러나 G3BP2는 KIF5B, KIF5C, KLC1, KIF3A와는 결합하지 않았다. KIF5A는 G3BP2의 arginine-glycine-glycine(RGG)/Gly-rich 도메인과 결합하지만 G3BP1과는 결합하지 않았다. HEK-293T세포에 G3BP2와 KIF5A를 발현하여 면역침강한 결과 G3BP2와 KIF5A는 같이 침강하였다. 또한 HEK-293T 세포 내의 전체에서 두 단백질은 같은 부위에 존재하였다. 이러한 결과들은 세포 내에서 G3BP2는 KIF5A와 결합하는 결합단백질로 확인 되었다.

• 한국응용약물학회:학술대회논문집
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• 한국응용약물학회 1993년도 제1회 추계심포지움 and 제2회 생리분자과학연구센터워크숍
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• pp.28-33
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• 1993

Regulation of nerve growth factor (NGF)-induced neuronal differentiation by GTPase activating protein(GAP) and its mechanism were investigated in rat pheochromocytoma cell line, PCl2. Overexpression of GAP caused the delay in the onset of neurite outgrowth of PCl2 eel Is in response to NGF. GAP has been known to inhibit p21$\^$ras/, the activated form of which induces neuronal differentiation. Therefore, the activity of p21$\^$ras/ was compared in control cells and cells overexpressing GAP indirectly by measuring the activities of B-Raf and MAP kinase that are known to be positively regulated by p21$\^$ras/. Surprisingly, NGF-induced activities of these two proteins were the same in control eells and GAP-overexpressing cells. Activities of Trk, PLC-r and SMC that act at a site upstream to p21$\^$ras/ in NGF signal transduction pathway were not also affected by GAP overexpression. Interestingly, however, the extent of tyrosine phosphorylation of SNT was found to be remarkably low in cells overexpressing GAP. It has been shown previously that neurotrophins and not mitogens induce SNT tyrosine phosphorylation in PCl2 cells. Thus it is possible that the timing of NGF-induced neuronal differntiation may be in part regulated by SNT and the slower onset of neurite outgrowth in cells overexpressing GAP may be through the inhibition of SNT by GAP.