S53

p53 er et tumorsuppressorprotein . [ 1 ] Hos den menneskelige arten er p53- eller TP53 -genet , også kalt vokteren av genomet , lokalisert på den korte armen til kromosom 17 (17p13) og koder for en 43,7 KDa nukleær transkripsjonsfaktor . Navnet refererer til dens tilsynelatende molekylmasse: det kjører som et 53 KDa protein på SDS- PAGE ( natriumdodecylsulfat polyakrylamidgelelektroforese ) . Denne forskjellen skyldes det store antallet prolinrester som p53 inneholder, noe som gjør at den migrerer saktere på SDS-PAGE, noe som gjør at den ser tyngre ut enn den egentlig er.

Det er viktig å indusere cellens respons på DNA-skade , og stoppe cellesyklusen i tilfelle en mutasjon . p53-genet er et tumorsuppressorgen som spiller en viktig rolle i apoptose og cellesykluskontroll. En defekt p53 kan tillate unormale celler å proliferere, noe som resulterer i kreft (omtrent 50 % av alle humane svulster inneholder mutasjoner i p53). [ 2 ]

p53 tilhører en familie av transkripsjonsfaktorer, som også p63 og p73 tilhører. Disse tre proteinene samarbeider i et komplekst nettverk av interaksjoner som ikke er fullt ut forstått ennå. Imidlertid er p53 allestedsnærværende (uttrykt i alle vev), mens p63 og p73 er vevsspesifikke. Videre ser de alle ut til å vise isoformer , hvorav noen fungerer som aktivatorer, mens andre fungerer som dominerende negativer.

Struktur

Flere homologer av p53-genet er fullstendig sekvensert i flere arter. Organisasjonen deres er svært lik, og de deler følgende egenskaper:

Tilstedeværelsen av et veldig stort intron (10, 6,1, 6,2, 6,5, 7,7 KB for henholdsvis mann, mus, rotte, hamster og Xenopus ) ved 5'-enden av genet. For pattedyr p53 er dette intronet plassert mellom ekson 1 og 2, mens det i Xenopus er mellom ekson 2 og 3. Dets biologiske betydning er foreløpig totalt ukjent.

Exon 1 er alltid ikke - kodende. Det er vist at denne regionen kan danne en stabil stamløkkestruktur som binder villtype p53-allelen, men ikke mutant p53-allelen. Denne bindingen hemmer spesifikt translasjon av p53-mRNA og kan gi midler til å kontrollere nivået av p53-protein i cellen.

Fordelingen av introner blant disse fem genene er lik. Intronene varierer i størrelse, men deler seg i genet på en veldig lik måte, bortsett fra intron 6 som er fraværende i rotte, og intron 3 i Xenopus som deler mellom ekson 3 og 4 forskjellig. Et pseudogen er blitt karakterisert og sekvensert i musen, tilsvarende en kopi av mRNA integrert i det cellulære genomet etter revers transkripsjon. To lignende pseudogener er også identifisert hos rotten, men foreløpig ingen hos mennesker.

p53-proteinet er et fosfoprotein som består av 393 aminosyrer og 4 domener:

Amino (N)-terminalt domene: Ansvarlig for aktivering av transkripsjonsfaktorer der aktivering av proteinfosforylering utføres.
Tetrameriseringsdomene: Ansvarlig for å stabilisere den tetramere strukturen til proteinet.
Karboksyldomene (C) - terminal: Ansvarlig for å regulere aktiviteten til DNA-bindingsdomenet.
DNA-bindende domene: Ansvarlig for å gjenkjenne og samhandle med spesifikke DNA-sekvenser.

80 % av p53-punktmutasjoner oppdaget i humane kreftformer er lokalisert i det DNA-bindende domenet til proteinet. [ 2 ]

Funksjoner til p53

I 1979 oppdaget forskere et nytt protein . Dette proteinet, som igjen kunne binde seg til et transformerende protein ( hoved-T -antigenet ) av SV40-viruset, ble funnet mer utbredt i celler transformert (udødeliggjort og potensielt tumorigene) av dette viruset enn i normale celler. Proteinet og dets tilsvarende gen ble kalt p53, med henvisning til proteinets masse (53 kilodalton).

I normale celler er nivået av p53-protein lavt fordi det er assosiert med Mdm2 , som induserer dets ubiquitinering og ødeleggelse av proteasomet . DNA-skade og andre stresssignaler kan forhindre p53 i å binde seg til Mdm2 og øke konsentrasjonen, slik at den kan utføre sin funksjon som en transkripsjonsfaktor.

p53-transkripsjonsfaktoren har flere viktige funksjoner: [ 2 ]

Cellesyklusstans

Cellesyklusstans ved G1 /S- sjekkpunktet formidlet av p53, når DNA-skade er gjenkjent, for å forhindre replikasjon. Det kan betraktes som hovedresponsen når DNA-skade oppstår. Cellesyklusstans ved G1/S-overgangen skyldes den p53-avhengige transkripsjonen av hemmeren av CDK -er (også CDC, cyclin-dependent kinase) kalt CDKN1A/p21 . p21 hemmer CDK-cyklinkomplekser og forhindrer pRb -fosforylering, slik at E2F - transkripsjonsfaktoren forblir inaktiv, og celleprogresjon til S-fase (DNA-syntese) forhindres. Denne "pausen" i progresjonen av cellesyklusen gir tid til å reparere skaden produsert i DNA.

Aktivering av DNA-reparasjonsenzymer

p53 aktiverer DNA-reparasjonsenzymer for å reparere oppdaget skade. Et av dets transkripsjonelle målgener , p53R2 , koder for en ribonukleotidreduktase, som er viktig i DNA-replikasjon og reparasjon. p53 interagerer også direkte med AP - endonuklease og DNA-polymerase som er involvert i eksisjonsreparasjon. p53 induserer også visse proteiner, slik som GADD45 (for vekststopp og DNA-skade ) som samarbeider i DNA-reparasjon. Hvis skaden er ordentlig reparert, stimulerer p53 syntesen av Mdm2, og aktiverer selvdestruksjonen og cellesyklusprogresjonen. Hvis skaden ikke kan repareres, kan cellen gå inn i apoptose eller senescens, som begge induseres av p53.

Entry into senescence

Initiering av senescensprosessen , som er en permanent arrestasjon i cellesyklusen, preget av spesifikke endringer i morfologi og genuttrykk, som skiller den fra hvile eller reversibel cellestans. Inntreden i senescens krever aktivering av p53 og/eller pRb og ekspresjon av mediatorer som CDK-hemmere, og er vanligvis irreversibel. Endringene som skjer er ennå ikke fullt ut forstått, men ser ut til å involvere epigenetiske modifikasjoner av kromatin , for eksempel dannelse av blokker av heterochromatin på forskjellige loki , for eksempel E2F-regulerte proliferasjonsaktiverende gener. Som alle p53-medierte responser, kan inntreden i senescens induseres av tilstedeværelsen av forskjellige typer stress, for eksempel hypoksi , telomerforkorting eller onkogen signalering.

Aktivering av apoptose

Inntreden i apoptose er den siste beskyttelsesmekanismen, hvis DNA- skaden er uopprettelig, for å forhindre spredning av celler som inneholder unormalt DNA. p53 aktiverer ekspresjonen av pro-apoptose gener, slik som BAX eller PUMA . Det er imidlertid ikke klart hvordan cellen bestemmer seg for om den skal reparere sitt DNA eller gå inn i apoptose. Det ser ut til at p53 har en høyere affinitet for promotorene til DNA-reparasjonsgener enn for promotorene til pro-apoptosegener, slik at DNA-reparasjon aktiveres først. Men hvis dette ikke er effektivt og p53 fortsetter å akkumulere, vil pro-apoptose-genene bli aktivert.

Oppsummert forbinder p53 prosessene med DNA-skade med reparasjon, cellesyklusstans og apoptose. Det er derfor det kalles "genomets vokter". Hvis en celle mister p53-funksjonen, repareres ikke DNA-skaden, den akkumuleres i dattercellene, og de går direkte inn i veien til tumorgenese.

Reguleringsmekanismer

Den cellulære konsentrasjonen av p53 må reguleres tett, siden selv om den kan undertrykke svulster, kan det høye nivået av p53 akselerere aldringsprosessen ved overdreven apoptose. Hovedregulatoren til p53 er Mdm2 , som kan drive p53-degradering av ubiquitineringssystemet . Mdm2 virker på p53 direkte i kjernen (ved å binde og maskere p53 transkripsjonsaktiveringsdomenet) og indirekte i cytoplasmaet (ved å målrette p53 for ubiquitinering og nedbrytning). Av denne grunn har p53 i friske celler en kort halveringstid (20 min). Uttrykket av Mdm2 er på sin side regulert av p53 på en slik måte at p53-nivåene forblir lave når celleskade er reparert.

Når en celle blir angrepet og DNA-skade oppstår, oppdager p53 tilstedeværelsen av celleskade. De forskjellige trinnene i denne veien begynner å bli forstått. De to grunnleggende sensorene for DNA-skade er to relaterte kinaser : ATM (for ataxia telangiectasia mutated ) og ATR (for ataxia telangiectasia og rad3-relatert ). ATM ble opprinnelig identifisert hos pasienter med ataksi telangiectasia , som har høy forekomst av kreft og manglende evne til å reparere visse DNA-lesjoner. ATM og ATR oppdager ulike typer DNA-skader, men begge aktiverer lignende signalveier, fosforylerer ulike proteiner involvert i DNA-reparasjon og p53. Fosforylering av p53 frigjør den fra assosiasjonen til Mdm2, så halveringstiden øker og den kan utøve sin funksjon som en transkripsjonsfaktor, øke uttrykket av viktige gener for reparasjon av DNA-skader (som GADD45 ), for å hemme progresjonen gjennom cellesyklus (som p21 ) og for å fremme apoptose om nødvendig (som BAX ). Som en konsekvens produserer aktiveringen av ATM/ATR en stans i progresjonen av cellesyklusen for å fortsette med reparasjon av den oppdagede skaden, eller aktivering av apoptose om nødvendig. [ 2 ]

I tillegg aktiverer p53 transkripsjonen av mir34-familien av mikroRNA , små RNA - molekyler som forhindrer oversettelse av spesifikke messenger-RNA , viktig for å indusere cellesyklusstans og apoptose, og avgjørende i p53-responsen. [ 2 ]

Sykdommer der p53-genet er involvert

Evnen til p53 til å aktivere apoptose i nærvær av DNA-skade har viktige terapeutiske implikasjoner. De to viktigste gjeldende modalitetene for terapeutisk behandling for kreft ( bestråling og kjemoterapi ) er basert på generering av DNA-skade som aktiverer tumorceller til å gå inn i apoptose. Svulster som beholder p53 vil reagere på denne typen behandling, mens svulster som presenterer muterte alleler av p53 vil være relativt resistente, siden de vil ha problemer med å aktivere inntreden i apoptose. Av denne grunn blir terapeutiske modaliteter undersøkt for å øke p53-aktiviteten i p53-holdende svulster, eller selektivt drepe celler som mangler p53. [ 2 ]

p53-genet er involvert i følgende sykdommer:

- Li-Fraumeni syndrom . Li-Fraumeni syndrom er preget av utseendet av sarkom og førstegradskreft før fylte 45 år, og arves på en autosomal dominant måte. Kimlinjemutasjoner er varierte, men de fleste er lokalisert i ekson 4 til 10 av p53-genet.
- Hematologisk sykdom . 20-30 % av KML-tilfellene; i 5 % av MDS-tilfellene og 15 % av ANLL; i 2 % av ALLE ( akutt lymfatisk leukemi ), i 15 % av CLL ( kronisk lymfatisk leukemi ), 5 til 10 % av multippel myelom, 60 til 80 % av Hodgkins sykdom
- Hudkreft . Mutasjoner i TP53 påvises i 40 % av basal- og plateepitelkarsinomer, mens de er sjeldne ved malignt melanom.
- Brystkreft . 25 % av brystkrefttilfellene har mutasjoner i TP53.
- Kreft i hodet og kreft i nakken . 40-60 % av hode- og nakkekreft har mutasjoner i TP53.
- Lungekreft . 40 % av lungekreftene har G>T-mutasjoner ved kodon 157, 158, 245, 248, 249 og 273 i TP53-genet.
- Kreft i spiserøret . 45 % av kreft i spiserøret har mutasjoner i kodon 175, 176, 248, 273, 282 i TP53-genet.
- Leverkreft . Tap av 1p, 4q, 5p, 5q, 8q, 13q, 16p, 16q og 17p forekommer i 20-50 % av tilfellene. En mutasjon i kodon 249 relatert til aflatoksin B1 vises også i området Kina og Afrika.
- Magekreft . 30 % av magekreftene har mutasjoner i TP53.
- Kolorektal kreft . 45 % av kolorektale kreftformer har C>T-mutasjoner ved kodon 175, 245, 248, 273 og 282 i TP53-genet.
- Blærekreft . 30 % av blærekreftene har G>A-mutasjoner ved kodon 280 og 285 i TP53-genet. TP53 er mutert i 30 % av blærekreft med en dominerende G->A-overgang på umetylerte steder og 2 hot spots ved kodon 280 og 285.
- Livmorhalskreft . Mutasjonsfrekvensen til TP53 er svært lav ved denne typen kreft.
- Ovariekarsinom . Mutasjonsfrekvensen i tidlig stadium eggstokkreft er 20 % og i sen stadium 80 %.
- Prostatakreft . Mindre enn 20 % av blærekreftene har en mutasjon ved kodon 273 i TP53-genet.
- Glioblastom . Mutasjonsfrekvensen i sekundært glioblastom er 60 % og i primære glioblastomer mindre enn 10 % med hot spots i posisjonene 175, 248 og 273.
- Adenokarsinom i bukspyttkjertelen . I 30 til 50 % av tilfellene av denne kreften er det mutasjoner i TP 53 -genet [ 3 ]
- Serøse ovariekarsinomer av høy grad . 75 % til 96 % av disse kreftformene har mutasjoner i TP 53 -genet [ 4 ] [ 5 ]

Genterapi med p53

Siden p53-genet kan finnes mutert i nesten alle typer kreft og omtrent 50 % av alle krefttilfeller har p53-mutasjoner, er det utviklet genterapistrategier for å supplere kreftceller med dette genet. Strategien består i å overføre det funksjonelle p53-genet til kreftceller in vivo.

Opprinnelig (1990) ble p53-gener introdusert i epitelceller in vitro og hemmet deres transformasjon til kreftceller og deres toksisitet var lav. Retrovirale vektorer har blitt brukt og selv en svært begrenset tidsekspresjon er tilstrekkelig til å indusere celleapoptose . Hos mus har det fungert riktig, men utbyttet av transfeksjonen er svært lavt. For å unngå dette har bruk av liposomer blitt foreslått.

I 1995 startet de første kliniske forsøkene med direkte injeksjon av retrovirus i bronkiolære svulster. Av 7 pasienter hadde 3 bedring (tumorregresjon) og 1 hadde ingen svulst etter 3 måneder. Det er imidlertid vanskelig å få tak i de store mengdene virus som trengs (større enn 10^7 kopier) for å behandle utbredte svulster.

I 2000 ble 28 pasienter behandlet med høydose ultralydveilede injeksjoner av adenovirus med p53. Kun 1 pasient viste toksisk sjokk av 83 behandlinger. Det var varierende grad av små forbedringer og 3 pasienter ble vurdert som delvis forbedret.

Genterapi med p53 forblir i klinisk utprøvingsstatus.

p53 kjemoterapi

De fleste p53-mutasjoner involverer substitusjon av en aminosyre i det DNA-bindende domenet, med påfølgende tap av funksjonen som en transkripsjonsfaktor. Målet med noen antineoplastiske behandlinger som retter seg mot p53 er å gjenopprette strukturen og funksjonen til proteinet. Noen medikamenter fra tiosemikarbazonfamilien, kalt sinkmetallochaperoner, har vist gode resultater med å gjenopprette den opprinnelige strukturen og funksjonen til en mutant p53 som har mistet sin funksjon på grunn av unormal folding, som stammer fra defekt sinkbinding. Prinsippet for stoffets virkning er frigjøring av ionet for å korrigere feilfoldingen. [ 6 ] [ 7 ]

Se også

Referanser

↑ Levine, Arnold J.; Be, Moshe (oktober 2009). "De første 30 årene av p53: blir stadig mer kompleks" . Naturanmeldelser. Kreft 9 (10): 749-58. PMC 2771725 . PMID 19776744 . doi : 10.1038/nrc2723 . Hentet 2022-09-25 .
↑ abcdf Kumar , Vinay ; _ _ Abbas (18. mai 2020). "Molekylært grunnlag for kreft: Rollen til genetiske og epigenetiske endringer" . I Saunders (Elsevier), red. Robbins & Cotran Pathologic Basis of Disease ( 10. utgave). Elsevier. ISBN 9780323531139 . Hentet 2022-09-25 .
↑ Hingorani, Sunil R.; Wang, Lifu; Multani, Asha S.; Combs, Chelsea; Deramaudt, Therese B.; Hruban, Ralph H.; Rustgi, Anil K; Chang, Sandy et al. (mai 2005). Trp53R172H og KrasG12D samarbeider for å fremme kromosomal ustabilitet og vidt metastatisk pankreas duktal adenokarsinom hos mus . CancerCell 7 (5):469-483. PMID 15894267 . doi : 10.1016/j.ccr.2005.04.023 . Hentet 2022-09-25 .
↑ Petitjean, Audrey; Mathe, Ewy; Katō, Shunsuke; Ishioka, Chikashi; Tavtigian, Sean V.; Hainaut, Pierre; Olivier, Magali (juni 2007). "Konsekvens av funksjonelle egenskaper av mutant p53 på TP53-mutasjonsmønstre og tumorfenotype: lærdommer fra nyere utviklinger i IARC TP53-databasen" . Human Mutation 28 (6): 622-629. PMID 17311302 . doi : 10.1002/humu.20495 . Hentet 2022-09-25 .
↑ Cancer Genome Atlas Research Network (29. juni 2011). "Integrerte genomiske analyser av ovariekarsinom" . Nature (474): 609-615. PMC 3163504 . PMID 21720365 . doi : 10.1038/nature10166 . Hentet 2022-09-25 .
↑ Yu, Xin; Vazquez, Alexei; Levine, Arnold J.; Carpizo, Darren R. (15. mai 2012). "Allelspesifikk p53 mutant reaktivering" . Kreftcelle 21 (5): 614-625. PMC 3366694 . PMID 22624712 . doi : 10.1016/j.ccr.2012.03.042 . Hentet 2022-09-25 .
↑ Blanden, Adam R.; Yu, Xin; Loh, Stewart N.; Levine, Arnold J.; Carpizo, Darren R. (november 2015). "Reaktivering av mutant p53 ved bruk av små molekyler som sinkmetallochaperoner: vekker en sovende kjempe i kreft" . Drug Discovery Today 20 (11): 1391-7. PMC 4922747 . PMID 26205328 . doi : 10.1016/j.drudis.2015.07.006 . Hentet 2022-09-25 .

Ytterligere referanser

Alarcon-Vargas D, Ronai Z. p53-Mdm2 - affæren som aldri tar slutt på karsinogenesen. 2002 april;23(4):541-7. PMID 11960904 .
Lacroix M, Toillon RA, Leclercq G. p53 og brystkreft, en oppdatering Endocr Relat Cancer 2006 Jun;13(2):293-325. PMID 16728565
Levine AJ, Finlay CA, Hinds PW. P53 er en tumorsuppressorgencelle . 2004 Jan 23;116(2 Suppl):S67-9, 1p etter S69. PMID 15055586 .
Wei CL, Wu Q, Vega VB, Chiu KP, Ng P, Zhang T, Shahab A, Yong HC, Fu Y, Weng Z, Liu J, Zhao XD, Chew JL, Lee YL, Kuznetsov VA, Sung WK, Miller LD , Lim B, Liu ET, Yu Q, Ng HH, Ruan Y. Et globalt kart over p53-transkripsjonsfaktorbindingsseter i den humane genomcellen . 2006 Jan 13;124(1):21-3. PMID 16413492 .
Padariya, M. , Karakostis, K. et al. (2022). Elefanten utviklet p53 isoformer som unnslipper MDM2-mediert undertrykkelse og kreft. Molecular Biology and Evolution , vol. 39, utgave 7, 6. juli, msac149 [3]

Eksterne lenker

Wikimedia Commons er vert for en mediekategori om P53 .
P53-nettstedet
p53 tumor suppressor protein
Institutt for nevrovitenskap i Alicante

TP53