| p53 | |
|---|---|
| complexul p53 cu ADN | |
| Notaţie | |
| Simboluri | TP53; BCC7; LFS1; P53; TRP53 |
| Entrez Gene | 7157 |
| OMIM | 191170 |
| PDB | 1A1U 1AIE 1C26 1DT7 1GZH 1H26 1HS5 1JSP 1KZY 1MA3 1OLG 1OLH 1PES 1PET 1SAE 1SAF 1SAK 1SAL 1TSR 1TUP 1UOL 1XQH 1YQ5 1YC 1YCS 2AC0 2ADY 2AHI 2ATA 2B3G 2BIM 2BIN 2BIO 2BIP 2BIQ 2FEJ 2FOJ 2FOO 2GS0 2H1L 2H2D 2H2F 2H4F 2H4H 2H4J 2H59 2J0Z 2J11 2J1W 2J1X 2J1Y 2J1Z 2J20 2J21 2K8F 2L14 2LY4 2OCJ 2PCX 2QVQ 2QXA 2QXB 2QXC 2VUK 2WGX 2X0U 2X0V 2X0W 2XWR 3D06 3D07 3D08 3D09 3D0A 3DAB 3DAC 3IGK 3IGL 3KMD 3KZ8 3LW1 3PDH 3Q01 3Q05 3Q06 3SAK 3TG5 3TS8 4AGL 4AGM 4AGN 4AGP 4 |
| RefSeq | NM_000546.5 |
| UniProt | H2EHT1 |
| Alte date | |
| Locus | al 17-lea cap. , 17p13.1 |
| Informații în Wikidata ? | |
p53 ( proteina p53 ) este un factor de transcripție care reglează ciclul celular . p53 funcționează ca un supresor al formării tumorilor maligne și, în consecință, gena TP53 este o anti-oncogenă . [1] Mutațiile genei TP53 se găsesc în aproximativ 50% din celulele canceroase. [2] Este adesea numit „gardianul genomului ”. [3]
Proteina și-a primit numele de la greutatea moleculară, care a fost determinată de mișcarea sa în SDS-PAGE - 53 kDa. Greutatea moleculară reală a proteinei este de 43,7 kDa. Eroarea în determinarea inițială a greutății moleculare este cauzată de prezența multor reziduuri de prolină în p53, care încetinesc mișcarea proteinei în gel. [patru]
Gena umană care codifică proteina p53 se numește TP53 (italicile indică faptul că acesta este numele unei gene, nu al unei proteine). La om, această genă este localizată pe cromozomul 17 (17p13.1).
Localizarea unei gene în genomul altor organisme:
Proteina p53 umană constă din 393 de resturi de aminoacizi și are 5 domenii :
Mutațiile care inactivează p53 la transformarea canceroasă afectează de obicei domeniul de legare la ADN. Aceste mutații au ca rezultat incapacitatea proteinei p53 de a se lega de ADN și, prin urmare, de a funcționa ca un activator transcripțional . Astfel de mutații sunt de obicei recesive . În cazul mutațiilor în domeniul responsabil de oligomerizare, proteina mutantă este adesea capabilă să formeze dimeri cu proteina de tip sălbatic, inactivând-o. Astfel de mutații sunt dominante.
Proteina p53 este un produs al genei supresoare tumorale TP53 și este exprimată în toate celulele corpului. În absența deteriorării aparatului genetic, proteina p53 este într-o stare inactivă, iar atunci când are loc deteriorarea ADN-ului, aceasta este activată. Activarea constă în dobândirea capacității de a se lega de ADN și de a activa transcripția genelor care conțin o secvență de nucleotide în regiunea reglatoare numită element de răspuns p53 (regiunea ADN de care se leagă proteina p53). Astfel, p53 este un factor care declanșează transcrierea unui grup de gene și este activat la acumularea de deteriorare a ADN-ului. Activarea p53 are ca rezultat oprirea ciclului celular și replicarea ADN-ului ; cu un semnal puternic de stres, se declanșează apoptoza .
Proteina p53 este activată la deteriorarea aparatului genetic, precum și la stimuli care pot duce la o astfel de deteriorare sau sunt un semnal al unei stări nefavorabile a celulei (starea de stres). Funcția proteinei p53 este de a elimina din grupul de celule replicate acele celule care sunt potențial oncogene (de unde și denumirea figurativă a proteinei p53 - în engleză gardianul genomului - gardianul genomului). Această opinie este susținută de faptul că pierderea funcției proteinei p53 poate fi identificată în ~50% din afecțiunile maligne umane. În reglarea activității proteinei p53, rolul principal revine modificărilor post-translaționale ale proteinei și interacțiunilor acesteia cu alte proteine.
Activarea proteinei p53 are loc ca răspuns la numeroși stimuli stresanți:
În celulele care se divizează rapid (proliferează), s-a găsit o creștere a concentrației proteinei p53 în comparație cu celulele cu diviziune lentă. Semnificația creșterii concentrației p53 în acest caz este că celulele care se reproduc rapid ADN-ul sunt mai susceptibile la deteriorarea aparatului genetic decât, de exemplu, celulele care nu se divizează în faza G0 . Prin urmare, o creștere a concentrației de p53 este pregătirea celulei pentru un răspuns rapid la posibila apariție a deteriorării ADN-ului. Evident, pentru a opri ciclul celular în condiții de stimulare a proliferării de către factorii de creștere extracelulari , este necesară o concentrație mai mare de p53 decât în condițiile fazei G0 . Datorită controlului strict post-translațional al activării proteinei p53, o concentrație mare de proteină p53 nu duce în sine la activarea acesteia.
Concentrația proteinei p53 crește ca urmare a eliminării inhibării translației ARNm -ului său . Suprimarea translației are loc ca urmare a legării proteinelor reglatoare la secvențele de nucleotide din regiunea 3’-netradusă a ARNm. Modificarea proteinei p53 duce la activarea acesteia. Proteina p53 latentă (inactivă) este localizată în citoplasmă (cel puțin în unele etape ale ciclului celular); proteina p53 activă este localizată în nucleul celulei . În absența unui stimul de stres, proteina p53 are un timp de înjumătățire scurt (5-20 min, în funcție de tipul de celulă). Activarea proteinelor este asociată cu o creștere a stabilității acesteia. Rolul principal în reglarea stabilității (și activității) proteinei p53 aparține proteinei Mdm2 .
În condiții normale, atât proteina p53, cât și proteina Mdm2 sunt exprimate în celulă. Funcția proteinei Mdm2 a fost stabilită inițial la șoareci , de unde și numele Mdm2 ( oncogenă amplificată cu cromozom dublu minute de șoarece în engleză - o oncogenă care a fost amplificată pe un cromozom dublu minute). Gena HDM2 umană omoloagă este, de asemenea, o oncogenă.
Domeniul N-terminal al proteinei Mdm2 se leagă de domeniul de transactivare N-terminal al proteinei p53. Astfel, proteina Mdm2 previne acțiunea de activare a proteinei p53. În plus, complexul Mdm2:p53 este un inhibitor al transcripției (probabil datorită păstrării capacității proteinei p53 de a se atașa la ADN).
Proteina Mdm2 este o enzimă din grupa E3 a sistemului de proteoliză dependent de ubiquitină , iar Mdm2 este specifică pentru proteina p53. Aceasta înseamnă că proteina Mdm2 catalizează transferul ubiquitinei activate de la enzima grupului E2 la proteina p53. Astfel, proteina Mdm2 este o ligază E3 . Proteina p53 marcată cu ubiquitină este un substrat pentru proteazomul 26S , care proteolizează moleculele proteinei p53. În condiții fără stres, complexul Mdm2:p53 se formează în mod constant și p53 este proteolizat. Aceasta explică concentrația scăzută de p53 în celulă în absența stresului. Rolul central al proteinei Mdm2 în degradarea proteinei p53 este confirmat și de faptul că adăugarea de anticorpi monoclonali la complexul Mdm2:p53 la celule conduce la o creștere semnificativă a concentrației proteinei p53. Din considerentele de mai sus, este, de asemenea, clar că expresia crescută a proteinei Mdm2 este un factor oncogen, iar proteina în sine ar trebui atribuită proto-oncogenelor. În plus față de proteazomul 26S, proteoliza proteinei p53 poate fi efectuată de proteazele cisteină din familia C2, cunoscute și sub numele de calpaine.
Proteina p53 activată stimulează expresia genei mdm2. Astfel, există un mecanism de feedback negativ pentru a regla activitatea proteinei p53 . Gena mdm2 este o genă târzie printre cei a căror expresie este stimulată de proteina p53. Activitatea relativă de transactivare a proteinei p53 împotriva mdm2 și a altor gene țintă p53 determină intervalul de timp în care p53 își poate îndeplini funcțiile.
Funcția proteinei Mdm2 în marcarea proteinei p53 pentru degradare nu pare a fi unică, deoarece legarea kinazei JNK la proteina p53 are ca rezultat ubiquitilarea și degradarea ulterioară a p53.
Au fost propuse mai multe modele de mecanisme moleculare de activare a proteinei p53. Aceste modele sunt similare prin faptul că iau în considerare rolul central al proteinei Mdm2 în reglarea stării proteinei p53. Doar primul dintre modelele propuse a primit cea mai completă confirmare, în timp ce restul au fost doar parțial confirmate.
Un grup de proteine a fost caracterizat în detaliu, care include kinaze legate de kinaza PI(3)K (fosfo- inozitid 3-kinază ; fosfo - inozitid 3- kinaza). Cea mai cunoscută proteină din acest grup este proteina ATM ( o mutație de taxia t elangiectazie este o proteină mutată într -o boală complexă care include simptome de ataxie și telangiectazie). Proteina ATM și proteinele înrudite ale grupului PI(3)K utilizează un singur domeniu pentru legarea specifică la rupturile duble-catenari ale ADN-ului; aceasta modifică conformația întregii proteine, inclusiv al doilea domeniu, care are activitate kinazei; legarea proteinei ATM la o rupere dublă catenă ADN duce la activarea activității kinazei proteinei. Kinaza ATM fosforilează proteina p53 la Ser15; ADN-PK kinaza ( în engleză DNA-dependent protein kinase ; protein kinaza , a cărei activitate depinde de legarea la ADN), o altă proteină din grupul luat în considerare, fosforilează proteina p53 la resturile Ser15 și Ser37. Aceste resturi de serină (Ser), precum și situsurile presupuse de fosforilare Thr18 ( treonină ) și Ser20, sunt localizate în partea proteinei p53 care interacționează cu proteina Mdm2. Se presupune că, în forma fosforilată, proteina p53 nu interacționează cu proteina Mdm2, ceea ce crește timpul de înjumătățire al proteinei p53 și, eventual, duce la activarea acesteia. S-a demonstrat, de asemenea, că pentru o celulă care funcționează în mod normal, o rupere dublu-catenară a ADN-ului este suficientă pentru a activa proteina p53 și pentru a opri ciclul celular.
A doua ipoteză sugerează că reziduurile proteinei Mdm2, care sunt localizate în partea proteinei responsabilă de legarea la proteina p53, sunt fosforilate. Rezultatul este disocierea complexului Mdm2:p53. Un astfel de situs ipotetic de fosforilare a fost propus pe proteina Mdm2; aceasta sugerează un rol pentru ADN-PK kinaza în fosforilare. Acest model nu îl exclude pe cel precedent.
A treia ipoteză sugerează că Mdm2 este fosforilat și acest lucru duce la inhibarea activității ligazei E3 a proteinei. Complexul Mdm2:p53 nu se disociază, dar, în același timp, proteina p53 nu este marcată pentru degradare.
În plus față de modificările post-translaționale considerate, p53 suferă acetilare și glicozilare , ceea ce duce la o creștere a afinității proteinei p53 pentru situsurile de legare la ADN.
Proteina p53 este activată ca răspuns la exprimarea crescută a proto-oncogenelor Ras , Myc , β - catenina și a oncogenei adenovirale E1A. Acest eveniment biochimic stabilit în mod fiabil a fost explicat numai după ce rolul proteinei p19ARF a fost stabilit ( ing. produs p19 al cadrului de citire alternativ al genei INK4a ; produs proteic al genei INK4a, care este citit dintr- un cadru de citire alternativ și are o masă de 19 kDa). Expresia crescută a oncogenelor duce la o creștere semnificativă a expresiei proteinei p19ARF, care se datorează cel puțin parțial unei creșteri a concentrației factorului de transcripție E2F. Proteina p19ARF este sintetizată ca rezultat al citirii cadrului alternativ al genei INK4a. Gena INK4a este o genă supresoare tumorală care, în plus față de p19ARF, codifică proteina p16INK4a ( inhibitorul p16 al kinazelor dependente de ciclină Cdk4.6 ; inhibitor al kinazelor dependente de ciclină Cdk4.6, care are o masă de 16 kDa). Proteina p19ARF se leagă de Mdm2 și, într-o măsură mai mică, de p53. Legarea la Mdm2 are ca rezultat inhibarea activității ligazei E3 a Mdm2. Prin urmare, o creștere a concentrației proteinei p19ARF duce la o scădere a ratei de degradare a p53 și duce la o creștere a concentrației p53 și în continuare la activarea proteinei p53.
Proteina p53 activată este un factor de transcripție specific. Genele a căror transcripție este stimulată de proteina p53 codifică proteine care sunt componente ale programului apoptotic (componente proapoptotice) și proteine care reglează ciclul celular.
Proteina p53 activată suprimă transcrierea unui număr de gene. Acest efect supresor nu este asociat cu funcția supresoare a complexului Mdm2:p53, deoarece acest complex suprimă transcrierea acelor gene care sunt activate de proteina p53 (nu este asociată cu proteina Mdm2). În același timp, efectul supresor al proteinei p53 se referă la un set diferit de gene. Reprimarea transcripțională se explică cel puțin parțial prin faptul că proteina p53 formează complexe cu factori de transcripție nespecifici, printre care proteina TBP ( TATA-box binding protein ; o proteină care se leagă de secvența TATA), proteina CBF ( legarea CCAAT ). factor ; o proteină care se leagă la secvența CCAAT) și la proteina SP-1.
Cu o creștere normală a activității proto-oncogenelor (de exemplu, ca urmare a transmiterii unui semnal proliferativ de la receptorii membranei citoplasmatice), activarea proto-oncogenelor este temporară și nu există o creștere semnificativă a concentrația p19ARF.
Rezultatul transmiterii semnalului proliferativ este activarea simultană a proto-oncogenelor și inactivarea p53. Astfel, pentru citokinele bFGF ( factor de creștere a fibroblastelor de bază ) și IGF-1 ( factor de creștere asemănător insulinei 1 ; factor de creștere asemănător insulinei de tip 1) s-a demonstrat că una dintre consecințele acțiunii lor este creșterea concentrației de Mdm2.
Efectul antiapoptotic al factorilor de creștere poate fi realizat după acțiunea p53.
В настоящее время известно, по меньшей мере 12 различных изоформ белка p53: p53α (канонический p53), p53β, p53γ, Δ40p53α, Δ40p53β, Δ40p53γ, Δ133p53α, Δγ133p53β, Δ133p53β, Δ133p53β , Δ160p53α, Δ160p53β и Δ160p53γ [5] Члены семейства p53 взаимодействуют între ele și pot modula expresia și activitatea biologică a celuilalt. [6] Numeroase studii au arătat că un dezechilibru în exprimarea izoformelor p53 în anumite tipuri de celule cauzează tulburări legate de vârstă, cum ar fi cancerul, îmbătrânirea prematură și bolile degenerative. [7] [8]
Trebuie remarcat faptul că, ca urmare a evoluției moleculare, izoformele Δ133p53 sunt prezente în mod specific la oameni și la primatele de ordin înalt, dar nu și în alte organisme, inclusiv animale de laborator (de exemplu, peștele zebra exprimă Δ113p53 similar cu Δ133p53 uman, în timp ce Δ122p53 murin diferă. semnificativ în proprietățile biologice de la Δ133p53 uman). [opt]
La unele animale cu viață lungă, cum ar fi elefanții, în loc de izoforme suplimentare, numărul de copii ale p53 este crescut fără secvența necesară pentru legarea acestei proteine de ADN. Datorită acestui fapt, celulele de elefant au un răspuns îmbunătățit la deteriorarea ADN-ului mediată de o cale de semnalizare p53 hiperactivă și, ca urmare, o rezistență crescută la cancer. [9]