RAS 相关蛋白 RAB5A；RAB5A
RAB5
HGNC 批准的基因符号：RAB5A
细胞遗传学定位：3p24.3 基因组坐标（GRCh38）：3:19,947,097-19,985,175（来自 NCBI）
▼ 说明
RAB5是一种小型GTP酶，参与胞吞膜转运的调节，是早期内体的主要成分（Zeigerer et al., 2012）。
▼ 克隆与表达
酿酒酵母 YPT1 和 SEC4 基因编码参与分泌调节的 Ras 相关 GTP 结合蛋白。哺乳动物细胞表达大量RAB蛋白、与YPT1和SEC4密切相关的GTP结合蛋白。Zahraoui等人（1989）通过使用SEC4基因和各种大鼠和人RAB cDNA的探针筛选人嗜铬细胞瘤文库，孤立出编码RAB1（179508）、RAB2（179509）、RAB3A（179490）、RAB3B（179510）的cDNA ）、RAB4（179511）、RAB5、RAB6（179513）。除密切相关的RAB3A和RAB3B外，推导的人类RAB蛋白具有32%至50%的同源性。预测的 214 个氨基酸的 RAB5 蛋白分别与 SEC4 和 YPT1 31% 和 38% 相同。测试的所有 6 种人类 RAB 蛋白均结合 GTP，并在体外表现出 GTP 酶活性。Northern 印迹分析显示，RAB5 在人成纤维细胞系中表达为 2.7-和 2.8-kb mRNA。
▼ 基因功能
Bucci 等人（1992）证明，RAB5 是调节早期内吞途径中膜运输动力学的机制的限速成分。
Stenmark et al.（1995）报道rabaptin-5（603616）是RAB5的效应子，它将活性GTP结合的RAB5构象的信号传递到膜对接和/或融合装置。
Vitale等人（1995）利用纯化的重组蛋白重建了Rab GTPases与RAB GDP解离抑制剂（RAB GDI；RAB GDI；见300104）。RAB5蛋白的GDP结合形式在胞质溶胶中与RAB GDI复合，随后结合到膜上，然后诱导RAB GDI解离，并且RAB5的GDP结合形式转化为GTP结合形式。新合成的RAB5蛋白被RAB香叶基香叶基转移酶（RAB GGTase; 参见179080）和RAB护航蛋白-1（REP1; GGTase 的辅助成分（300390）随后与 RAB5 复合，并将新异戊二烯化的 RAB5 蛋白递送到膜上。RAB GDI 负责 RAB5 蛋白在细胞质和膜之间的穿梭，但不介导 RAB5 的膜结合。在体内，大鼠脑细胞质的分级显示新合成的 Rab5 与 Rep1 复合，与体外分析一致。膜运输完成后，RAB5直接与网格蛋白包被的囊泡（CCVs）结合进行下一轮运输，并转化为GTP结合的活性形式。酵母2-杂交筛选进一步鉴定了2个RAB5相互作用的成分（例如RAB5IF；619960）作为RAB5的效应分子。
Xiao等（1997）发现马铃薯球蛋白（191092）对RAB5表现出显着的GTP酶激活蛋白（GAP）活性，并且rabaptin-5介导马铃薯球蛋白与RAB5的结合。作者提出，马铃薯蛋白在体内发挥 RAB5GAP 的作用，负向调节内吞作用中的 RAB5-GTP 活性。
表皮生长因子受体（EGFR；131550）信号传导涉及Rho家族的小GTP酶，EGFR运输涉及Rab家族的小GTP酶。Lanzetti et al.（2000）报道EPS8（600206）蛋白连接这些信号通路。EPS8 是 EGFR 的底物，通过转换因子蛋白 E3B1（603050）与 SOS1（182530）形成复合物，从而介导 RAC（602048）的激活。EPS8通过其SH3结构域与RNTRE（605405）相互作用。Lanzetti et al.（2000）表明RNTRE是一种RAB5 GTPase激活蛋白，其活性受EGFR调节。通过与 EPS8 形成复合物，RNTRE 作用于 RAB5 并抑制 EGFR 的内化。此外，RNTRE 使 EPS8 脱离其 RAC 激活功能，导致 RAC 信号减弱。因此，根据其与 E3B1 或 RNTRE 的关联状态，EPS8 参与通过 RAC 的 EGFR 信号传导和通过 RAB5 的 EGFR 运输。
Otomo et al.（2003）表明ALS2蛋白（ALSIN; 606352）特异性结合小GTPase RAB5，并作为RAB5的鸟嘌呤核苷酸交换因子（GEF）发挥作用。异位表达的 ALS2 定位于 RAB5 和早期内体抗原 1（EEA1；605070）进入早期内体区室并刺激培养的皮质神经元中内体的增大。ALS2 的 C 端携带 VPS9 结构域，不仅通过鸟嘌呤核苷酸交换反应介导 RAB5 的激活，而且还介导 ALS2 的内体定位，而含有 RCC1（179710）样结构域的 N 端半部则起到抑制作用。膜定位。ALS2 中部的 DH/PH 结构域增强了 VPS9 结构域介导的内体融合。Otomo 等人（2003）假设，由于赋予 RAB5 GEF 活性的 ALS2 功能域的缺失而引起的内体动力学扰动可能是许多运动神经元疾病中神经元功能障碍和变性的基础。
Miaczynska et al.（2004）发现了一条直接连接小GTP酶RAB5（内吞作用的关键调节因子）与信号转导和有丝分裂发生的途径。该通路通过 APPL1（604299）和 APPL2（606231）（驻留在核内体亚群上的 2 个 RAB5 效应子）起作用。为了响应 EGF（131530） 等细胞外刺激和氧化应激，APPL1 从膜转移到细胞核，与核小体重塑和组蛋白脱乙酰酶（NURD）多蛋白复合物（染色质结构和基因表达的调节因子）相互作用。APPL1 和 APPL2 对于细胞增殖至关重要，它们的功能需要 RAB5 结合。这些发现确定了含有 RAB5 和 APPL 蛋白的内体区室作为质膜和细胞核之间信号传导的中间体。
Lanzetti et al.（2004）证明RAB5对于受体酪氨酸激酶诱导的肌动蛋白重塑（称为环状褶皱）是不可或缺的。诱导圆形褶边同时需要三个孤立的信号，分别源自 RAB5、磷脂酰肌醇-3-羟基激酶和 RAC（参见 602048）。RAB5 通过 RNTRE（一种 RAB5 特异性 GTP 酶激活蛋白（GAP））向肌动蛋白细胞骨架发出信号。Lanzetti et al.（2004）证明RNTRE具有RAB5-GAP和RAB5效应子的双重功能。他们还表明，RNTRE 对于巨胞饮作用至关重要，巨胞饮作用与圆形褶边的形成有关。最后，RNTRE 与 F-肌动蛋白和肌动蛋白-4（604638）（一种 F-肌动蛋白捆绑蛋白）相互作用。Lanzetti et al.（2004）提出RNTRE与RAB5、F-actin和actinin-4建立了三管齐下的连接。这可能有助于肌动蛋白纤维在质膜处交联成肌动蛋白网络。Lanzetti等人（2004）得出结论，他们表明RAB5是一种信号转导GTP酶，并阐明了其下游途径的主要分子元件。
Kitano等人（2008）利用基因编码的荧光共振能量转移（FRET）生物传感器描述了凋亡胸腺细胞吞噬过程中RAB5活性的变化。当包裹吞噬体的肌动蛋白外壳解体时，吞噬体膜上的 RAB5 活性开始增加。RAB5 激活持续或重复长达 10 分钟，但在吞噬的凋亡细胞崩溃之前结束。RAB5 显性失活突变体的表达延迟了凋亡胸腺细胞的崩溃，显示了 RAB5 在吞噬体成熟中的作用。用诺考达唑破坏微管可抑制吞噬体膜上的 RAB5 激活，但不会干扰凋亡细胞的吞噬。此外，Kitano et al.（2008）发现GAPEX5（611714）是凋亡细胞吞噬过程中RAB5激活所必需的鸟嘌呤核苷酸交换因子。GAPEX5 与微管尖端相关蛋白 EB1（603108）结合，EB1（603108）的缺失会抑制吞噬过程中 RAB5 的激活。Kitano et al.（2008）因此提出了一种机制模型，其中通过微管网络将GAPEX5招募到吞噬体中诱导短暂的RAB5激活。
Ohya et al.（2009）报道了使用一组 17 种重组人蛋白将早期内体犬 Rab5 GTPase、其关键调节因子和效应子与 SNARE 一起重建到脂蛋白体中。这些囊泡的行为类似于最小的合成内体，与纯化的早期内体融合或在体外相互融合。通过内容混合和形态学测定测量的膜融合需要 Rab5 效应器和同源 SNARE 之间的协作性，它们一起形成比单独的 SNARE 更有效的核心机制。Ohya et al.（2009）得出结论，在重建依赖于 Rab GTPase 和 SNARE 的融合机制时，他们的工作表明这两种机制协调作用，以提高膜束缚和融合过程的特异性和效率。
Kinchen 和 Ravichandran（2010）在线虫和哺乳动物细胞中使用遗传、细胞生物学和分子研究来鉴定 SAND1 及其伙伴 CCZ1 作为尸体清除的因素。在sand1或ccz1缺陷的线虫中，凋亡细胞被内化，吞噬体招募小GTP酶Rab5，但未能进展到随后的Rab7（602298）阳性阶段。SAND1 的哺乳动物直系同源物，即 MON1A（611464）和 MON1B（608954），同样需要吞噬体成熟。从机制上讲，Mon1 与 GTP 结合的 Rab5 相互作用，将 Mon1 识别为以前未被识别的 Rab5 效应子。此外，Mon1-Ccz1复合物（但不是单独的蛋白质）可以结合Rab7，也可以影响Rab7激活，表明Mon1-Ccz1是吞噬体成熟从Rab5阳性阶段进展到Rab7阳性阶段的重要环节。综上所述，Kinchen 和 Ravichandran（2010）得出的结论是，这些数据将 SAND1 和 CCZ1 确定为调节摄入的凋亡细胞尸体处理的关键且进化上保守的成分。
为了检验 Rab5 是内体生物发生的主要调节因子的假设，Zeigerer 等人（2012）开发了内体对 Rab5 依赖性的数学模型，并通过使用状态-of-滴定成人小鼠肝脏中的所有 3 个 Rab5 亚型来验证它。最先进的RNA干扰技术。出乎意料的是，内吞系统对 Rab5 的消耗具有弹性，并且仅当 Rab5 降低至临界水平时才崩溃。Rab5 缺失低于此阈值会导致早期内体、晚期内体和溶酶体数量显着减少，并与低密度脂蛋白内吞作用受阻相关。内体的损失导致无法将顶端蛋白递送至胆小管，这表明需要极化货物分选。Zeigerer等人（2012）得出结论，他们的结果首次证明了Rab5作为体内内体组织者的作用，并揭示了内吞系统的弹性机制。
Murray等人（2016）通过重建由二聚体卷曲螺旋蛋白EEA1（605070）组成的内体不对称束缚机制，解决了束缚囊泡更接近其目标膜进行融合的机制，该二聚体卷曲螺旋蛋白EEA1（605070）被募集至磷脂酰肌醇3-磷酸膜并结合囊泡含有 RAB5。结构分析表明，RAB5:GTP 诱导 EEA1 发生变构构象变化，从延伸到柔性和塌陷。Murray等人（2016）通过光镊动态分析证实EEA1在与其延伸构象相对应的距离捕获囊泡，并直接测量其柔韧性和束缚反应过程中产生的力。构象变化缺陷的工程化 EEA1 变体的表达在体内诱导了明显的束缚囊泡簇。Murray等人（2016）得出的结论是，他们的结果表明了一种机制，其中RAB5诱导EEA1的灵活性发生变化，产生熵塌陷力，将捕获的囊泡拉向目标膜以启动对接和融合。
通过在大鼠海马神经元中表达显性失活的哺乳动物 Rab5a 突变体，Guo 等（2016）证明 Rab5 调节转铁蛋白受体（TFR，或 TFRC）的体细胞树突分选；190010）和谷氨酸受体（见138251）。Rab5 通过促进逃逸到轴突中的 Tfr 群体的恢复来促进 Tfr 的体细胞树突极性，而 Rab5 的这种 Tfr 恢复依赖于动力蛋白（见 600112）-dynactin（见 601143）。在检索过程中，哺乳动物FTS（AKTIP；608483）-HOOK-FHIP（FHF）复合物，至少含有Hook1（607820）、Hook3（607825）和Fhip（FHIP1B）；620229）作为Rab5效应子将含有Rab5的载体与动力蛋白-dynactin连接起来。Fhip 以核苷酸依赖性方式直接与 Rab5a 相互作用，并且 Hook1、Hook3 和 Fhip 都是 Tfr 体细胞树突分选所必需的。
▼ 测绘
Rousseau-Merck et al.（1991）通过原位杂交将RAB5基因定位到3p24-p22。该基因经鉴定并命名为RAB5B（179514）后，命名为RAB5A。
Gross（2023）根据RAB5A序列（GenBank BC001267）与基因组序列（GRCh38）的比对，将RAB5A基因定位到染色体3p24.3。
