# A Novel Regulatory Mechanism for the Ras Family of GTPases

> **NIH NIH R01** · CORNELL UNIVERSITY · 2020 · $369,393

## Abstract

Abstract 
Members of the Ras superfamily of small GTPases act as binary switches that regulate numerous biological 
pathways, including cell proliferation, survival, and motility. Activating mutations in Ras genes are oncogenic 
and  are  found  in  more  than  30%  of  human  cancers.  Rho  GTPases  play  important  roles  in  tumorigenesis 
and  metastasis.  Accordingly,  these  Ras-­family  GTPases  are  targets  for  therapeutic  intervention  in  cancer. 
Two  protein  posttranslational  lipid  modifications  are  well  known  to  regulate  Ras  GTPases,  cysteine 
prenylation  and  cysteine  palmitoylation.  Our  recent  studies  have  identified  a  novel  posttranslational 
modification (PTM), reversible lysine palmitoylation, which regulates KRas4A, a KRAS splice variant that is 
broadly  expressed  in  cancer  cell  lines  and  human  colorectal  tumors.  We  have  identified  an  enzyme  that 
removes  lysine  palmitoylation  from  this  protein,  resulting  in  an  increase  in  KRas4A  transforming  activity. 
Based  on  this  exciting  discovery,  the  specific  aims  of  the  project  are  (1)  to  determine  whether  other  small 
GTPases are also regulated by reversible lysine palmitoylation. Bioorthogonal click chemistry will be used to 
detect  lysine  palmitoylation  and  its  regulation  by  sirtuins  will  be  established  using  knockdown  or  knockout 
strategies  in  mammalian  cells.  (2)  To  identify  the  mechanism  of  palmitate  addition  to  lysine  residues  in 
GTPases,  we  will  use  two  approaches  to  establish  a  role  for  DHHC  palmitoyltransferases.  First,  we  will 
examine  how  lysine  palmitoylation  levels  change  when  DHHC  enzymes  are  overexpressed  or  knocked 
down  in  mammalian  cells.  Second,  we  will  reconstitute  lysine  palmitoylation  in  vitro  using  purified  Ras 
proteins and DHHC enzymes. (3) To determine how lysine palmitoylation regulates GTPase activity, we will 
assess  the  impact  of  lysine  palmitoylation  on  assays  of  Ras  biological  activity  and  its  interactions  with 
regulators  and  effectors.  Our  proposed  studies  will  establish  a  novel  regulatory  mechanism  for  the  Ras 
family  of  small  GTPases  and  provide  interesting  new  insights  into  their  biological  function.  In  addition,  our 
studies  will  for  the  first  time  establish  the  biological  significance  of  a  previously  under-­recognized  PTM, 
lysine palmitoylation. Because Ras-­family proteins are considered important therapeutic targets, our studies 
have the potential to identify new strategies for cancer treatment.

## Key facts

- **NIH application ID:** 9960532
- **Project number:** 5R01GM121540-04
- **Recipient organization:** CORNELL UNIVERSITY
- **Principal Investigator:** MAURINE E LINDER
- **Activity code:** R01 (R01, R21, SBIR, etc.)
- **Funding institute:** NIH
- **Fiscal year:** 2020
- **Award amount:** $369,393
- **Award type:** 5
- **Project period:** 2017-07-15 → 2022-06-30

## Primary source

NIH RePORTER: https://reporter.nih.gov/project-details/9960532

## Citation

> US National Institutes of Health, RePORTER application 9960532, A Novel Regulatory Mechanism for the Ras Family of GTPases (5R01GM121540-04). Retrieved via AI Analytics 2026-05-26 from https://api.ai-analytics.org/grant/nih/9960532. Licensed CC0.

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*[NIH grants dataset](/datasets/nih-grants) · CC0 1.0*