Functional understanding of Ras-Ral signaling in development and cancer

Ras er en liten GTPase som ofte er mutert i ulike kreftformer. All kunnskap om hvordan Ras påvirker cellene våre kan potensielt komme til nytte for å bekjempe kreft. Flere av signalveiene nedstrøms for Ras er godt kjent, mens andre er mindre kartlagt. En av de sistnevnte involverer Ral, som selv er en liten GTPase. Prosjektets hovedmål er å beskrive Ras-Ral signaleringsaksen på molekylært nivå. Strategien vi har valgt er å gjøre et screen i bananfluer for gener som påvirker en fenotype indusert av aktiv Ral. I den første delen av prosjektet har jeg uttrykt en aktiv form av Ral i ulike fluevev for å karakterisere fenotypen. Jeg har også uttrykt dominant negativ Ral eller satt Ral ut av funksjon ved hjelp av RNAi og analysert fenotypene som da oppstår. Videre har jeg verifisert at disse fenotypene avhenger av Ral og proteiner som allerede er kjent å interagere med Ral. I tillegg til genetiske verktøy har jeg også tatt i bruk biokjemiske verktøy med kultur av Drosophila S2 celler for å kunne svare på mer spesifikke spørsmål om hvordan Ral aktiveres. Gjennom mitt screen i har jeg funnet en tidligere ukjent rolle for Ral i normal utvikling av bananfluens blodsystem, noe som kan hjelpe oss til å forstå hvordan utviklingen av spesifikke celletyper foregår. I løpet av 2016 har disse funnene blitt presentert på en nasjonal konferanse og lokalt på Oslo Universitetssykehus med svært gode tilbakemeldinger. Disse resultatene klargjøres nå for publikasjon i et internasjonalt anerkjent tidsskrift. Prosjektet hadde også et delmål som går på å karakterisere proteinene CNK, Rap1 og Ral i utviklingen av øyet til bananfluen. I dette systemet kan vi undersøke effekten disse proteinene har på cellenes form, polaritet og utvikling. I juni 2014 publiserte vi resultater fra et screen for gener som påvirker en fenotype i flueøyet indusert av CNK. Genet som koder for Rap1 var en av kandidatene fra screenet og vi kunne vise at Rap1 aktivitet trengs for å vedlikeholde det apikale domenet av fotoreseptorceller under utvikling. Disse og andre relaterte resultater vil følges opp i fremtidige prosjekter.

Ras mutations are found in more than 30 % of human cancers. Therefore an urgent need persists for identification and functional understanding of modulators of Ras signaling, since they are highly relevant as therapeutic targets. Ras signals through sever al downstream pathways that have already been delineated, including the Raf-MAPK, the PI3K-AKT and the Ral axis. Of these, the Ral pathway is the least studied, but emerging evidence for a role of Ral in Ras-induced oncogenesis has spurred a recent intere st in this pathway. To understand how the Ras-Ral signaling axis contributes to normal and malignant growth it is important to understand the spatiotemporal regulation of this pathway. This can be achieved by identification of genetic interactors of Ral t hat will bring new functional knowledge of the pathway and uncover potential therapeutic targets. Drosophila is a powerful system to identify conserved genes that functionally interact with specific human oncogenes. As a homologue of Ral is also found in flies, we anticipate that expression of Ral during development affects some of the same protein networks that are perturbed in human cancers. Therefore we will use the phenotype induced by expression of constitutively active Ral during eye development to isolate genetic modifiers of this phenotype. We expect the identification and characterization of these modifiers will lead to an enhanced understanding of the spatiotemporal regulation of the Ras-Ral signaling axis, potentially uncovering new therapeutic targets to the benefit of cancer patients.