p53 - p53

TP53
P53.png
Dostępne konstrukcje
WPB Wyszukiwanie ortologów : PDBe RCSB
Identyfikatory
Skróty TP53 , BCC7, LFS1, P53, TRP53, białko nowotworowe p53, BMFS5, Geny, p53
Identyfikatory zewnętrzne OMIM : 191170 MGI : 98834 HomoloGene : 460 Karty genetyczne : TP53
Ortologi
Gatunek Człowiek Mysz
Entrez
Zespół
UniProt
RefSeq (mRNA)

NM_001127233
NM_011640

RefSeq (białko)

NP_001120705
NP_035770

Lokalizacja (UCSC) Chr 17: 7,66 – 7,69 Mb Chr 11: 69,58 – 69,59 Mb
Wyszukiwanie w PubMed
Wikidane
Wyświetl/edytuj człowieka Wyświetl/edytuj mysz

Białko nowotworowe P53 , znane również jako p53 , komórkowy antygen nowotworowy p53 ( nazwa UniProt ), strażnik genomu , fosfoproteina p53 , supresor nowotworu p53 , antygen NY-CO-13 lub białko związane z transformacją 53 (TRP53) to dowolne izoforma białka kodowanego przez homologiczne geny w różnych organizmach, takich jak TP53 (ludzie) i Trp53 (myszy). Ten homolog (pierwotnie uważano, i często mówi się o nim jako o pojedynczym białku) ma kluczowe znaczenie u wielokomórkowych kręgowców , gdzie zapobiega powstawaniu raka . Jako taki, p53 został opisany jako „strażnik genomu ” ze względu na jego rolę w zachowaniu stabilności poprzez zapobieganie mutacji genomu. Stąd TP53 jest klasyfikowany jako gen supresorowy guza .

Nazwa p53 została nadana w 1979 roku, opisując widoczną masę cząsteczkową ; Analiza SDS-PAGE wskazuje, że jest to białko o masie 53 kilodaltonów (kDa). Jednak rzeczywista masa białka p53 o pełnej długości (p53α) w oparciu o sumę mas reszt aminokwasowych wynosi tylko 43,7 kDa. Ta różnica wynika z dużej liczby reszt proliny w białku, które spowalniają jego migrację na SDS-PAGE, przez co wydaje się ono cięższe niż w rzeczywistości. Oprócz białka pełnej długości ludzki gen TP53 koduje co najmniej 15 izoform białka o wielkości od 3,5 do 43,7 kDa. Wszystkie te białka p53 nazywane są izoformami p53 . Gen TP53 jest najczęściej zmutowanym genem (>50%) w ludzkim raku, co wskazuje, że gen TP53 odgrywa kluczową rolę w zapobieganiu powstawaniu raka. Gen TP53 koduje białka, które wiążą się z DNA i regulują ekspresję genów, aby zapobiec mutacjom genomu.

Gen

U ludzi gen TP53 znajduje się na krótkim ramieniu chromosomu 17 (17p13.1). Gen obejmuje 20 kb, z niekodującym eksonem 1 i bardzo długim pierwszym intronem o wielkości 10 kb. Sekwencja kodująca zawiera pięć regionów wykazujących wysoki stopień zachowania u kręgowców, głównie w eksonach 2, 5, 6, 7 i 8, ale sekwencje znalezione u bezkręgowców wykazują jedynie odległe podobieństwo do TP53 ssaków. Ortologi TP53 zostały zidentyfikowane u większości ssaków, dla których dostępne są kompletne dane genomowe.

Ludzki gen TP53

U ludzi powszechny polimorfizm obejmuje podstawienie argininy na prolinę w pozycji kodonu 72. W wielu badaniach badano związek genetyczny między tą zmiennością a podatnością na raka; jednak wyniki były kontrowersyjne. Na przykład metaanaliza z 2009 roku nie wykazała związku z rakiem szyjki macicy. Badanie z 2011 roku wykazało, że mutacja proliny TP53 miała głęboki wpływ na ryzyko raka trzustki u mężczyzn. Badanie kobiet arabskich wykazało, że homozygotyczność proliny w kodonie 72 TP53 wiąże się ze zmniejszonym ryzykiem raka piersi. Jedno z badań sugerowało, że polimorfizmy kodonu 72 TP53 , MDM2 SNP309 i A2164G mogą być łącznie związane z podatnością na raka innego niż część jamy ustnej i gardła oraz że MDM2 SNP309 w połączeniu z kodonem 72 TP53 może przyspieszać rozwój raka innego niż część jamy ustnej i gardła u kobiet. Badanie z 2011 r. wykazało, że polimorfizm kodonu 72 TP53 był związany ze zwiększonym ryzykiem raka płuc.

Metaanalizy z 2011 roku nie wykazały istotnych powiązań między polimorfizmami kodonu 72 TP53 a ryzykiem raka jelita grubego i raka endometrium. Badanie z 2011 r. na brazylijskiej kohorcie urodzeniowej wykazało związek między niezmutowaną argininą TP53 a osobami bez rodzinnej historii raka. Inne badanie z 2011 roku wykazało, że homozygotyczny genotyp p53 (Pro/Pro) był związany ze znacznie zwiększonym ryzykiem raka nerkowokomórkowego.

Struktura

Schemat znanych domen białkowych w p53. (NLS = sygnał lokalizacji jądrowej).
Struktura krystaliczna czterech domen wiążących DNA p53 (jak w bioaktywnym homotetramerze)

p53 ma siedem domen :

  1. kwasowa N-końcowa domena aktywacji transkrypcji (TAD), znana również jako domena aktywacji 1 (AD1), która aktywuje czynniki transkrypcyjne . N-koniec zawiera dwie komplementarne domeny aktywacji transkrypcji, z główną przy resztach 1-42 i mniejszą przy resztach 55-75, szczególnie zaangażowanych w regulację kilku genów proapoptotycznych.
  2. domena aktywacyjna 2 (AD2) ważna dla aktywności apoptotycznej : reszty 43-63.
  3. domena bogata w prolinę ważna dla aktywności apoptotycznej p53 przez eksport do jądra przez MAPK : reszty 64-92.
  4. centralna domena rdzeniowa wiążąca DNA ( DBD ). Zawiera jeden atom cynku i kilka aminokwasów argininy : reszty 102–292. Region ten jest odpowiedzialny za wiązanie korepresora p53 LMO3 .
  5. Domena sygnalizacji lokalizacji jądrowej (NLS), reszty 316-325.
  6. domena homooligomeryzacji (OD): reszty 307-355. Tetrameryzacja jest niezbędna dla aktywności p53 in vivo .
  7. C-końcowy zaangażowany w regulację w dół wiązania DNA domeny centralnej: reszty 356–393.

Mutacje, które dezaktywują p53 w raku, zwykle występują w DBD. Większość z tych mutacji niszczy zdolność białka do wiązania się z docelowymi sekwencjami DNA, a tym samym zapobiega aktywacji transkrypcyjnej tych genów. Jako takie, mutacje w DBD są recesywnymi mutacjami utraty funkcji . Cząsteczki p53 z mutacjami w OD dimeryzują z p53 typu dzikiego i uniemożliwiają im aktywację transkrypcji. Dlatego mutacje OD mają dominujący negatywny wpływ na funkcję p53.

P53 typu dzikiego jest białkiem nietrwałym , zawierającym regiony zwinięte i nieustrukturyzowane, które działają w sposób synergistyczny.

Funkcjonować

Uszkodzenie i naprawa DNA

p53 odgrywa rolę w regulacji lub progresji cyklu komórkowego, apoptozy i stabilności genomowej za pomocą kilku mechanizmów:

  • Może aktywować białka naprawcze DNA , gdy DNA uległo uszkodzeniu. Dlatego może być ważnym czynnikiem starzenia się .
  • Może zatrzymać wzrost, utrzymując cykl komórkowy w punkcie regulacji G1/S podczas rozpoznawania uszkodzeń DNA — jeśli zatrzyma komórkę wystarczająco długo, białka naprawcze DNA będą miały czas na naprawienie uszkodzenia i komórka będzie mogła kontynuować cykl komórkowy.
  • Może zainicjować apoptozę (tj. zaprogramowaną śmierć komórki ), jeśli uszkodzenie DNA okaże się nieodwracalne.
  • Jest niezbędna do odpowiedzi starzeniowej na krótkie telomery .
Szlak p53 : W normalnej komórce p53 jest inaktywowany przez jego negatywny regulator, mdm2. W przypadku uszkodzenia DNA lub innych stresów różne szlaki doprowadzą do dysocjacji kompleksu p53 i mdm2. Po aktywacji p53 indukuje zatrzymanie cyklu komórkowego, aby umożliwić naprawę i przeżycie komórki lub apoptozę w celu usunięcia uszkodzonej komórki. Jak p53 dokonuje tego wyboru, jest obecnie nieznane.

WAF1/CIP1 kodujący p21 i setki innych genów w dół. p21 (WAF1) wiąże się z kompleksami G1 - S / CDK ( CDK4 / CDK6 , CDK2 i CDK1 ) (cząsteczkami ważnymi dla przejścia G1/S w cyklu komórkowym) hamując ich aktywność.

Kiedy p21(WAF1) jest skompleksowany z CDK2, komórka nie może przejść do następnego etapu podziału komórki. Zmutowany p53 nie będzie już wiązał się skutecznie z DNA, aw konsekwencji białko p21 nie będzie dostępne do działania jako „sygnał stopu” dla podziału komórki. Badania ludzkich embrionalnych komórek macierzystych (hESC) powszechnie opisują niefunkcjonalną oś p53-p21 szlaku punktu kontrolnego G1/S, co ma dalsze znaczenie dla regulacji cyklu komórkowego i odpowiedzi na uszkodzenie DNA (DDR). Co ważne, mRNA p21 jest wyraźnie obecne i regulowane w górę po DDR w hESC, ale białko p21 nie jest wykrywalne. W tym typie komórek p53 aktywuje liczne mikroRNA (takie jak miR-302a, miR-302b, miR-302c i miR-302d), które bezpośrednio hamują ekspresję p21 w hESC.

Białko p21 wiąże się bezpośrednio z kompleksami cyklina-CDK, które napędzają cykl komórkowy i hamują ich aktywność kinazową, powodując w ten sposób zatrzymanie cyklu komórkowego, aby umożliwić zajście naprawy. p21 może również pośredniczyć w zatrzymaniu wzrostu związanym z różnicowaniem i bardziej trwałym zatrzymaniu wzrostu związanym ze starzeniem się komórek. Gen p21 zawiera kilka elementów odpowiedzi p53, które pośredniczą w bezpośrednim wiązaniu białka p53, co skutkuje aktywacją transkrypcyjną genu kodującego białko p21.

Szlaki p53 i RB1 są połączone przez p14ARF, co zwiększa prawdopodobieństwo, że szlaki mogą się wzajemnie regulować.

Ekspresję p53 można stymulować światłem UV, które powoduje również uszkodzenie DNA. W takim przypadku p53 może inicjować zdarzenia prowadzące do opalania .

Komórki macierzyste

Poziomy p53 odgrywają ważną rolę w utrzymaniu komórek macierzystych przez cały rozwój i resztę życia człowieka.

W ludzkich embrionalnych komórkach macierzystych (hESC) p53 jest utrzymywany na niskim poziomie nieaktywności. Dzieje się tak, ponieważ aktywacja p53 prowadzi do szybkiego różnicowania hESC. Badania wykazały, że wyeliminowanie p53 opóźnia różnicowanie i że dodanie p53 powoduje spontaniczne różnicowanie, pokazując, w jaki sposób p53 promuje różnicowanie hESC i odgrywa kluczową rolę w cyklu komórkowym jako regulator różnicowania. Kiedy p53 ustabilizuje się i aktywuje w hESC, zwiększa p21, aby ustalić dłuższe G1. Zwykle prowadzi to do zniesienia wejścia do fazy S, co zatrzymuje cykl komórkowy w G1, prowadząc do różnicowania. Badania na embrionalnych komórkach macierzystych myszy wykazały jednak ostatnio, że ekspresja P53 niekoniecznie prowadzi do różnicowania. p53 aktywuje również miR-34a i miR-145 , które następnie tłumią czynniki pluripotencji hESC, dalej inicjując różnicowanie.

W dorosłych komórkach macierzystych regulacja p53 jest ważna dla utrzymania macierzystych komórek w niszach dorosłych komórek macierzystych . Sygnały mechaniczne, takie jak hipoksja, wpływają na poziomy p53 w tych komórkach niszowych poprzez czynniki indukowane hipoksją , HIF-1α i HIF-2α. Podczas gdy HIF-1α stabilizuje p53, HIF-2α je tłumi. Tłumienie p53 odgrywa ważną rolę w fenotypie nowotworowych komórek macierzystych, indukowanych pluripotencjalnych komórkach macierzystych oraz innych rolach i zachowaniach komórek macierzystych, takich jak tworzenie blastemy. Wykazano, że komórki o obniżonych poziomach p53 przeprogramowują się w komórki macierzyste ze znacznie większą wydajnością niż normalne komórki. Artykuły sugerują, że brak zatrzymania cyklu komórkowego i apoptozy daje większą liczbę komórek szansę na przeprogramowanie. Wykazano również, że obniżony poziom p53 jest kluczowym aspektem powstawania blastemy w nogach salamandrów. Regulacja p53 jest bardzo ważna w działaniu jako bariera między komórkami macierzystymi a zróżnicowanym stanem komórek macierzystych, jak również bariera między komórkami macierzystymi, które są funkcjonalne i rakowe.

Inne

Poza powyższymi efektami komórkowymi i molekularnymi, p53 ma działanie przeciwnowotworowe na poziomie tkanek, które działa poprzez hamowanie angiogenezy . Gdy nowotwory rosną, muszą rekrutować nowe naczynia krwionośne, aby je zaopatrywać, a p53 hamuje to poprzez (i) zakłócanie regulatorów niedotlenienia guza, które również wpływają na angiogenezę, takich jak HIF1 i HIF2, (ii) hamowanie wytwarzania czynników promujących angiogenię, oraz (iii) bezpośrednie zwiększanie wytwarzania inhibitorów angiogenezy, takich jak areszten .

Wykazano, że p53 poprzez regulację czynnika hamującego białaczkę ułatwia implantację u myszy i prawdopodobnie rozmnażanie się człowieka.

Rozporządzenie

p53 ulega aktywacji w odpowiedzi na niezliczone stresory, w tym między innymi uszkodzenie DNA (indukowane przez UV , IR lub czynniki chemiczne, takie jak nadtlenek wodoru), stres oksydacyjny , wstrząs osmotyczny , zubożenie rybonukleotydów i deregulację ekspresji onkogenów. Ta aktywacja jest oznaczona dwoma ważnymi wydarzeniami. Po pierwsze, okres półtrwania białka p53 jest drastycznie wydłużony, co prowadzi do szybkiej akumulacji p53 w zestresowanych komórkach. Po drugie, zmiana konformacyjna wymusza aktywację p53 jako regulatora transkrypcji w tych komórkach. Krytycznym wydarzeniem prowadzącym do aktywacji p53 jest fosforylacja jego domeny N-końcowej. N-końcowa domena aktywacji transkrypcji zawiera dużą liczbę miejsc fosforylacji i może być uważana za główny cel dla kinaz białkowych przekazujących sygnały stresu.

Te kinazy białkowe , które są znane do kierowania tej domeny aktywacji transkrypcji p53 można z grubsza podzielić na dwie grupy. Pierwsza grupa kinaz białkowych należy do rodziny MAPK (JNK1-3, ERK1-2, p38 MAPK), o której wiadomo, że reaguje na kilka rodzajów stresu, takich jak uszkodzenie błony, stres oksydacyjny, szok osmotyczny, szok cieplny itp. Druga grupa kinaz białkowych ( ATR , ATM , CHK1 i CHK2 , DNA-PK , CAK, TP53RK ) jest zaangażowana w punkt kontrolny integralności genomu, kaskadę molekularną, która wykrywa i reaguje na kilka form uszkodzeń DNA spowodowanych stresem genotoksycznym. Onkogeny stymulują również aktywację p53, w której pośredniczy białko p14ARF .

W komórkach nie poddanych stresowi poziomy p53 są utrzymywane na niskim poziomie dzięki ciągłej degradacji p53. Białko o nazwie Mdm2 (u ludzi nazywane również HDM2) wiąże się z p53, uniemożliwiając jego działanie i transportując go z jądra do cytozolu . Mdm2 działa również jako ligaza ubikwitynowa i kowalencyjnie przyłącza ubikwitynę do p53 i w ten sposób oznacza p53 pod kątem degradacji przez proteasom . Jednak ubikwitylacja p53 jest odwracalna. Po aktywacji p53 aktywowany jest również Mdm2, tworząc pętlę sprzężenia zwrotnego . Poziomy p53 mogą wykazywać oscylacje (lub powtarzające się impulsy) w odpowiedzi na pewne stresy, a te impulsy mogą być ważne w określaniu, czy komórki przeżyją stres, czy umrą.

MI-63 wiąże się z MDM2, reaktywując p53 w sytuacjach, gdy funkcja p53 została zahamowana.

Proteaza specyficzna dla ubikwityny, USP7 (lub HAUSP ), może odcinać ubikwitynę od p53, chroniąc w ten sposób przed degradacją zależną od proteasomu poprzez szlak ligazy ubikwitynowej . Jest to jeden ze sposobów stabilizacji p53 w odpowiedzi na ataki onkogenne. Wykazano również, że USP42 deubikwitynuje p53 i może być wymagany dla zdolności p53 do reagowania na stres.

Ostatnie badania wykazały, że HAUSP jest zlokalizowany głównie w jądrze, choć jego część znajduje się w cytoplazmie i mitochondriach. Nadekspresja HAUSP powoduje stabilizację p53. Jednak wyczerpanie HAUSP nie powoduje spadku poziomów p53, ale raczej zwiększa poziomy p53 ze względu na fakt, że HAUSP wiąże i deubikwitynuje Mdm2. Wykazano, że HAUSP jest lepszym partnerem wiążącym się z Mdm2 niż p53 w komórkach nie poddanych stresowi.

Wykazano jednak, że USP10 znajduje się w cytoplazmie w komórkach nie poddanych stresowi i deubikwitynuje cytoplazmatyczne p53, odwracając ubikwitynację Mdm2. Po uszkodzeniu DNA USP10 przemieszcza się do jądra i przyczynia się do stabilności p53. Również USP10 nie współdziała z Mdm2.

Fosforylacja końca N p53 przez wyżej wymienione kinazy białkowe zaburza wiązanie Mdm2. Inne białka, takie jak Pin1, są następnie rekrutowane do p53 i indukują zmianę konformacyjną w p53, co jeszcze bardziej zapobiega wiązaniu Mdm2. Fosforylacja umożliwia również wiązanie koaktywatorów transkrypcyjnych, takich jak p300 i PCAF , które następnie acetylują koniec karboksylowy p53, odsłaniając domenę wiążącą DNA p53, umożliwiając jej aktywację lub represję określonych genów. Enzymy deacetylazy, takie jak Sirt1 i Sirt7 , mogą deacetylować p53, prowadząc do zahamowania apoptozy. Niektóre onkogeny mogą również stymulować transkrypcję białek wiążących się z MDM2 i hamować jego aktywność.

Rola w chorobie

Przegląd szlaków transdukcji sygnału zaangażowanych w apoptozę .
Mikrofotografia pokazuje komórki o nienormalnej ekspresji p53 (brązowy), nowotworu mózgu. immunobarwienie p53 .

Jeśli gen TP53 jest uszkodzony, supresja nowotworu jest poważnie zagrożona. Osoby, które odziedziczą tylko jedną funkcjonalną kopię genu TP53 , najprawdopodobniej rozwiną guzy we wczesnej dorosłości, zaburzenie znane jako zespół Li-Fraumeni .

TP53 gen może być także modyfikowane przez mutageny ( chemicznych , promieniowania lub wirusy ), co zwiększa prawdopodobieństwo wystąpienia niekontrolowanego podziału komórek. Więcej niż 50 procent ludzkich nowotworów zawierają mutację lub delecję w TP53 genu. Utrata p53 powoduje niestabilność genomową, która najczęściej skutkuje fenotypem aneuploidii .

Zwiększenie ilości p53 może wydawać się rozwiązaniem na leczenie nowotworów lub zapobieganie ich rozprzestrzenianiu się. Nie jest to jednak przydatna metoda leczenia, ponieważ może powodować przedwczesne starzenie się. Przywrócenie endogennej normalnej funkcji p53 daje pewną nadzieję. Badania wykazały, że ta odbudowa może prowadzić do regresji niektórych komórek rakowych bez uszkadzania innych komórek w tym procesie. Sposób, w jaki zachodzi regresja guza, zależy głównie od typu guza. Na przykład, przywrócenie funkcji endogennego p53 w chłoniakach może indukować apoptozę , podczas gdy wzrost komórek może być zmniejszony do normalnego poziomu. Tak więc farmakologiczna reaktywacja p53 przedstawia się jako realna opcja leczenia raka. Pierwsza komercyjna terapia genowa, Gendicine , została zatwierdzona w Chinach w 2003 roku do leczenia raka płaskonabłonkowego głowy i szyi . Dostarcza funkcjonalną kopię genu p53 przy użyciu zmodyfikowanego adenowirusa .

Niektóre patogeny mogą również wpływać na białko p53, które wyraża gen TP53 . Jeden z takich przykładów, wirus brodawczaka ludzkiego (HPV), koduje białko E6, które wiąże się z białkiem p53 i inaktywuje je. Mechanizm ten, w synergii z dezaktywacją regulatora cyklu komórkowego pRb przez białko E7 HPV, pozwala na powtarzające się podziały komórek objawiające się klinicznie brodawkami . Niektóre typy HPV, w szczególności typy 16 i 18, mogą również prowadzić do progresji od łagodnej brodawki do dysplazji szyjki macicy niskiego lub wysokiego stopnia , które są odwracalnymi postaciami zmian przedrakowych. Uporczywe zakażenie szyjki macicy na przestrzeni lat może powodować nieodwracalne zmiany prowadzące do raka in situ i ostatecznie inwazyjnego raka szyjki macicy. Wynika to z wpływu genów HPV, szczególnie tych kodujących E6 i E7, które są dwoma wirusowymi onkoproteinami, które są preferencyjnie zatrzymywane i eksprymowane w rakach szyjki macicy przez integrację wirusowego DNA do genomu gospodarza.

Białko p53 jest stale produkowane i degradowane w komórkach zdrowych ludzi, co powoduje tłumione oscylacje. Degradacja białka p53 jest związana z wiązaniem MDM2. W pętli ujemnego sprzężenia zwrotnego sam MDM2 jest indukowany przez białko p53. Zmutowane białka p53 często nie indukują MDM2, powodując akumulację p53 na bardzo wysokich poziomach. Co więcej, samo zmutowane białko p53 może hamować normalne poziomy białka p53. W niektórych przypadkach wykazano, że pojedyncze mutacje zmiany sensu w p53 zakłócają stabilność i funkcję p53.

Wykazano, że supresja p53 w ludzkich komórkach raka sutka prowadzi do zwiększonej ekspresji genu receptora chemokin CXCR5 i aktywowanej migracji komórek w odpowiedzi na chemokinę CXCL13 .

Jedno z badań wykazało, że białka p53 i Myc były kluczem do przeżycia komórek przewlekłej białaczki szpikowej (CML). Ukierunkowanie leków na białka p53 i Myc dało pozytywne wyniki na myszach z CML.

Eksperymentalna analiza mutacji p53

Większość mutacji p53 wykrywa się przez sekwencjonowanie DNA. Wiadomo jednak, że pojedyncze mutacje zmiany sensu mogą mieć szerokie spektrum, od raczej łagodnych do bardzo poważnych zaburzeń czynnościowych.

O dużym spektrum fenotypów nowotworów wywołanych mutacjami w genie TP53 przemawia również fakt, że różne izoformy białek p53 mają odmienne mechanizmy komórkowe w zapobieganiu nowotworom. Mutacje w TP53 mogą prowadzić do powstania różnych izoform, uniemożliwiając ich ogólną funkcjonalność w różnych mechanizmach komórkowych, a tym samym rozszerzając fenotyp raka z łagodnego do ciężkiego. Ostatnie badania pokazują, że izoformy p53 ulegają zróżnicowanej ekspresji w różnych tkankach ludzkich, a mutacje utraty funkcji lub wzmocnienia funkcji w obrębie izoform mogą powodować raka specyficznego tkankowo lub zapewniają potencjał nowotworowych komórek macierzystych w różnych tkankach. Mutacja TP53 wpływa również na metabolizm energetyczny i zwiększa glikolizę w komórkach raka piersi.

Dynamika białka p53 wraz z jego antagonistą Mdm2 wskazuje, że poziomy p53 w jednostkach stężenia oscylują w funkcji czasu. Ta „ tłumiona ” oscylacja jest zarówno udokumentowana klinicznie, jak i modelowana matematycznie . Modele matematyczne wskazują również, że stężenie p53 oscyluje znacznie szybciej po wprowadzeniu do układu teratogenów, takich jak dwuniciowe pęknięcia (DSB) lub promieniowanie UV . To wspiera i modeluje obecne zrozumienie dynamiki p53, w której uszkodzenie DNA indukuje aktywację p53 ( więcej informacji można znaleźć w regulacji p53 ). Obecne modele mogą być również przydatne do modelowania mutacji w izoformach p53 i ich wpływu na oscylację p53, promując w ten sposób odkrywanie leków farmakologicznych specyficznych dla tkanek de novo .

Odkrycie

p53 został zidentyfikowany w 1979 roku przez Lionela Crawforda , Davida P. Lane'a , Arnolda Levine'a i Lloyda Olda , pracujących w Imperial Cancer Research Fund (UK) Princeton University /UMDNJ (Cancer Institute of New Jersey) i Memorial Sloan-Kettering Cancer Center , odpowiednio. Postawiono hipotezę, że istnieje już wcześniej jako cel wirusa SV40 , szczepu, który indukował rozwój guzów. TP53 gen od myszy po raz pierwszy sklonowany przez Petera Chumakov z Akademii Nauk ZSRR w 1982 roku, a w 1983 roku niezależnie przez Moshe Oren we współpracy z Davidem Givol ( Weizmann Institute of Science ). Ludzki gen TP53 sklonowano w 1984 r., a klon pełnej długości w 1985 r.

Początkowo przypuszczano, że jest onkogenem ze względu na zastosowanie zmutowanego cDNA po oczyszczeniu mRNA komórek nowotworowych . Jego rola jako genu supresorowego nowotworu została ujawniona w 1989 roku przez Berta Vogelsteina z Johns Hopkins School of Medicine i Arnolda Levine'a z Princeton University.

Warren Maltzman z Instytutu Waksmana na Rutgers University po raz pierwszy wykazał, że TP53 reaguje na uszkodzenia DNA w postaci promieniowania ultrafioletowego. W serii publikacji z lat 1991-92 Michael Kastan z Johns Hopkins University poinformował, że TP53 jest krytyczną częścią ścieżki transdukcji sygnału, która pomaga komórkom reagować na uszkodzenia DNA.

W 1993 roku p53 został wybrany cząsteczką roku przez magazyn Science .

Izoformy

Podobnie jak 95% ludzkich genów, TP53 koduje więcej niż jedno białko. W 2005 roku odkryto kilka izoform i do tej pory zidentyfikowano 12 ludzkich izoform p53 (p53α, p53β, p53γ, ∆40p53α, ∆40p53β, ∆40p53γ, ∆133p53α, ∆133p53β, ∆133p53γ, ∆160p53α, ∆160p53β, ∆160p53β ). Ponadto izoformy p53 ulegają ekspresji w sposób zależny od tkanki, a p53α nigdy nie jest wyrażany sam.

Białka izoformy p53 pełnej długości można podzielić na różne domeny białkowe . Zaczynając od końca N, najpierw znajdują się domeny transaktywacyjne końca aminowego (TAD 1, TAD 2), które są potrzebne do indukcji podzbioru genów docelowych p53. Po tej domenie następuje domena bogata w prolinę (PXXP), w której powtarza się motyw PXXP (P oznacza prolinę, a X może być dowolnym aminokwasem). Jest wymagany m.in. do apoptozy za pośrednictwem p53 . Niektórym izoformom brakuje domeny bogatej w prolinę, takiej jak Δ133p53β,γ i Δ160p53α,β,γ; stąd niektóre izoformy p53 nie pośredniczą w apoptozie, co podkreśla różnicującą rolę genu TP53 . Następnie znajduje się domena wiążąca DNA (DBD), która umożliwia białkom sekwencjonowanie specyficznego wiązania. Karboksylową zacisk domeny zakończeniu białka. Obejmuje sygnał lokalizacji jądrowej (NLS), sygnał eksportu jądrowego (NES) i domenę oligomeryzacji (OD). NLS i NES są odpowiedzialne za subkomórkową regulację p53. Poprzez OD p53 może tworzyć tetramer, a następnie wiązać się z DNA. Wśród izoform może brakować niektórych domen, ale wszystkie dzielą większość wysoce konserwatywnej domeny wiążącej DNA.

Izoformy są tworzone przez różne mechanizmy. Izoformy beta i gamma są generowane przez wielokrotne składanie intronu 9, co prowadzi do innego C-końca. Ponadto zastosowanie promotora wewnętrznego w intronie 4 powoduje izoformy 133 i ∆160, które nie posiadają domeny TAD i części DBD. Ponadto alternatywna inicjacja translacji w kodonie 40 lub 160 zawiera izoformy 40p53 i ∆160p53.

Ze względu na izoformiczny charakter białek p53 istnieje kilka źródeł dowodów wskazujących, że mutacje w genie TP53 powodujące zmutowane izoformy są czynnikami sprawczymi różnych fenotypów nowotworów, od łagodnych do ciężkich, z powodu pojedynczej mutacji w genie TP53 ( więcej szczegółów znajduje się w części Analiza eksperymentalna mutacji p53 ).

Interakcje

Wykazano, że p53 wchodzi w interakcje z:

Zobacz też

Uwagi

Bibliografia

Zewnętrzne linki