# S1-13

- **Datum izdelave**: 2026-05-07
- **Koda seminarja**: S1-13

## KRAS kot potencialna, a zahtevna tarča za PROTAC terapijo

V raziskovalnem laboratoriju preučuješ potencialne tarče za zdravljenje rakavih obolenj z uporabo tehnologije PROTAC (proteolysis-targeting chimeras), ki omogoča usmerjeno 
razgradnjo proteinov. PROTAC je molekula, sestavljena iz treh osnovnih komponent: liganda za tarčni protein, povezovalca (linkerja) in liganda za E3 ubikvitin ligazo, ki posreduje
prenos aktiviranega ubikvitina z E2 na specifičen substratni protein. Ligand za tarčni protein selektivno veže protein interesa (POI), ligand za E3 ligazo pa rekrutira E3 ubikvitin
ligazo. Tvori se ternarni kompleks POI–PROTAC–E3 ligaza, v katerem E3 ligaza ubikvitinira POI, kar ga označi za razgradnjo v proteasomu.

Tvoja raziskovalna skupina je izolirala neznano aminokislinsko zaporedje proteina iz tumorskega vzorca, za katerega sumite, da ima vlogo pri razvoju raka. Tvoja naloga je, da protein
identificiraš, analiziraš njegove značilnosti ter oceniš njegovo primernost kot potencialno PROTAC tarčo.

### Identifikacija proteina in ocena aktualnosti

1. Proteinu pripadajoče zaporedje je pripeto spodaj.
	1. Identificiraj protein, ki ga kodira dano zaporedje, in
	2. preveri, ali ima znano strukturo.

```
MTEYKLVVVGAGGVGKSALTIQLIQNHFVDEYDPTIEDSYRKQVVIDGETCLLDILDTAG
QEEYSAMRDQYMRTGEGFLCVFAINNTKSFEDIHHYREQIKRVKDSEDVPMVLVGNKCDL
PSRTVDTKQAQDLARSYGIPFIETSAKTRQRVEDAFYTLVREIRQYRLKKISKEEKTPGC
VKIKKCIIM
```

Protein KRAS ima pomembno vlogo pri uravnavanju celične proliferacije in signalnih poteh ter je pogosto mutiran pri različnih vrstah raka, zato predstavlja pomembno tarčo sodobnih
protirakavih terapij.

2. Preveri koliko je vseh člankov, ki so bili objavljeni na temo proteina KRAS.

3. Ali gre za aktualno raziskovalno področje?

4. Koliko člankov je takih, kjer se ime proteina pojavi že v samem naslovu ali povzetku članka?

5. Koliko člankov je bilo z omenjenim proteinom objavljenih v letu 2026? 

6. Koliko člankov pa je takih, ki so pregledni in hkrati vsebujejo tako besedo *KRAS* kot tudi *PROTAC*? 

7. V katerem letu sta bila izdana le dva taka članka (pregledna, hkrati pa vsebujeta besedi *KRAS* in *PROTAC*)?

### Značilnosti identificiranega proteina

1. Kje v celici oziroma izven nje v človeku najdemo protein KRAS? Gre morda za transmembranski protein?

2. Koliko aminokislinskih ostankov tvori ta protein?

3. Iz koliko domen je sestavljen ta protein?

4. V potencialni razvoj katerega raka je vključen? Podatek poišči v UniProt-u.

5. Ali protein vsebuje signalni peptid? Se (tudi) kateri drug del zaporedja v zreli obliki proteina odcepi?

6. Katera posttranslacijska modifikacija je najbolj pogosta na C-terminalnem koncu proteina?

7. Kaj povzroči glikozilacijo Thr35?

8. S katero metodo je bilo določeno največ struktur tega proteina?

9. V katerih aminokislinskih ostankih (zapiši le interval od kje do kje) se kanonična struktura razlikuje od njene druge izoformne oblike?

### Primerjava KRAS z drugimi proteini z RAS domeno

1. Poišči več KRAS proteinov iz drugih organizmov in ugotovi, kateri konec proteina (N- ali C-končni del) je evolucijsko bolj ohranjen (omeji se na zbirko Swiss-Prot).

2. Na podlagi KRAS proteinov iz izbranih organizmov prikaži filogenetsko drevo, tako da je človeški KRAS protein na 'začetku/izvoru drevesa'.

3. Protein KRAS vsebuje RAS (GTPazno) domeno, ki je ključna za vezavo GTP/GDP in s tem za uravnavanje njegove aktivnosti v signalnih poteh. Identificiraj proteine (vsaj 15), ki prav tako
vsebujejo tako RAS domeno (lahko iz poljubnih organizmov) in s primerjavo teh proteinov med seboj oceni ohranjenost vezavnih mest znotraj RAS družine. Ohranjenost aminokislinskih ostankov 
prikaži tudi s Sequence Logo-m.

4. V zbirki Swiss-Prot zdaj poišči človeške proteine, ki vsebujejo RAS domeno (vsaj 10 takih proteinov). Glede na najdene proteine oceni selektivnost zdravila PROTAC za tarčenje KRAS v 
človeških celicah in možnost potencialne razgradnje napačnih proteinov. 

### Primerjava KRAS z drugimi PROTAC tarčami

Poleg proteina KRAS so pomembne tarče za razvoj PROTAC terapij tudi BET proteini, med katerimi je posebej pomemben BRD4 (bromodomain containing 4).

1. Kako dolga je mRNA, ki kodira človeški protein BRD4 (glej varianto transkripta 3)?

2. Koliko eksonov vsebuje njegova mRNA (glej varianto transkripta 3)?

Ker se PROTAC molekula na tarčni protein veže preko liganda, ki prepozna specifično vezavno mesto na proteinu, dostopnost in struktura teh mest pomembno vplivata na uspešnost
degradacije proteina. Zato primerjaj proteina KRAS in BRD4 ter oceni, kateri predstavlja primernejšo tarčo za razvoj PROTAC terapij glede na dostopnost in definiranost 
vezavnih mest za ligand. To naredi na sledeči način: 

* V AlphaFold Protein Structure Database poišči strukturi obeh proteinov (povezavi najdeš v UniProt-u). 
* Pri iskanju modela strukture proteina KRAS boš našel dva modela, za protein BRD4 pa tri modele. Za KRAS uporabi oba modela in zanju v Chimeri X naredite superpozicijo, za BRD4 pa le
prvi model. S pomočjo UniProt-a ustrezno identificiraj vezavna mesta obeh proteinov in jih v ChimeriX označi z drugo barvo.

1. Na podlagi primerjave same definiranosti vezavnih mest in možnosti selektivne vezave liganda, predvidi, kateri protein predstavlja primernejšo PROTAC tarčo. Pomagaš si lahko tudi z
UniProt-om (preveri domene BRD4).