| s. 53 | |
|---|---|
| p53 kompleks med DNA | |
| Notation | |
| Symboler | TP53; BCC7; LFS1; P53; TRP53 |
| Entrez Gene | 7157 |
| OMIM | 191170 |
| FBF | 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 |
| Andre data | |
| Locus | 17. ch. , 17p13.1 |
| Oplysninger i Wikidata ? | |
p53 ( p53 protein ) er en transkriptionsfaktor, der regulerer cellecyklussen . p53 fungerer som en suppressor af dannelsen af ondartede tumorer , og følgelig er TP53 -genet et anti-onkogen . [1] Mutationer i TP53-genet findes i omkring 50 % af kræftcellerne. [2] Det omtales ofte som " genomets vogter ". [3]
Proteinet fik sit navn fra molekylvægten, som blev bestemt af dets bevægelse i SDS-PAGE - 53 kDa. Proteinets reelle molekylvægt er 43,7 kDa. Fejlen i den indledende bestemmelse af molekylvægten er forårsaget af tilstedeværelsen af mange prolinrester i p53, som bremser bevægelsen af proteinet i gelen. [fire]
Det humane gen, der koder for p53-proteinet, kaldes TP53 (kursiv angiver, at dette er navnet på et gen, ikke et protein). Hos mennesker er dette gen placeret på kromosom 17 (17p13.1).
Lokalisering af et gen i genomet af andre organismer:
Det humane p53-protein består af 393 aminosyrerester og har 5 domæner :
Mutationer , der inaktiverer p53 efter kræfttransformation, påvirker typisk det DNA-bindende domæne. Disse mutationer resulterer i p53-proteinets manglende evne til at binde til DNA og fungerer derfor som en transkriptionel aktivator . Sådanne mutationer er normalt recessive . I tilfælde af mutationer i domænet, der er ansvarligt for oligomerisering, er mutantproteinet ofte i stand til at danne dimerer med vildtypeproteinet, hvilket inaktiverer det. Sådanne mutationer er dominerende.
p53-proteinet er et produkt af TP53 -tumorsuppressorgenet og udtrykkes i alle kroppens celler. I mangel af beskadigelse af det genetiske apparat er p53-proteinet i en inaktiv tilstand, og når der opstår DNA-skade, aktiveres det. Aktivering består i at erhverve evnen til at binde sig til DNA og aktivere transkriptionen af gener, der indeholder en nukleotidsekvens i den regulatoriske region kaldet p53-responselementet (den DNA-region, som p53-proteinet binder til). Således er p53 en faktor, der udløser transkriptionen af en gruppe gener og aktiveres ved ophobning af DNA-skade. Aktivering af p53 resulterer i cellecyklusstandsning og DNA-replikation ; med et stærkt stresssignal udløses apoptose .
p53-proteinet aktiveres ved beskadigelse af det genetiske apparat, såvel som ved stimuli, der kan føre til sådan skade, eller er et signal om en ugunstig tilstand af cellen (stresstilstand). Funktionen af p53-proteinet er at fjerne fra puljen af replikerende celler de celler, der er potentielt onkogene (deraf det figurative navn på p53-proteinet - engelsk guardian of the genome - the guardian of the genome). Denne opfattelse understøttes af det faktum, at tab af p53-proteinfunktion kan identificeres i ~50% af humane maligniteter. I reguleringen af aktiviteten af p53-proteinet tilhører den ledende rolle post-translationelle modifikationer af proteinet og dets interaktioner med andre proteiner.
Aktivering af p53-proteinet sker som reaktion på adskillige stressende stimuli:
I hurtigt delende (prolifererende) celler blev der fundet en stigning i koncentrationen af p53-proteinet sammenlignet med langsomt delende celler. Betydningen af stigningen i p53-koncentrationen i dette tilfælde er, at celler, der hurtigt replikerer DNA, er mere modtagelige for beskadigelse af det genetiske apparat end for eksempel ikke-delende celler i G0 -fasen . Derfor er en stigning i koncentrationen af p53 forberedelsen af cellen til en hurtig reaktion på den mulige forekomst af DNA-skade. Det er klart, at for at stoppe cellecyklussen under betingelser for stimulering af proliferation af ekstracellulære vækstfaktorer kræves en højere koncentration af p53 end under betingelserne for G0 -fasen . På grund af den strenge post-translationelle kontrol af p53-proteinaktivering fører en høj koncentration af p53-protein ikke i sig selv til dets aktivering.
Koncentrationen af p53-proteinet stiger som et resultat af fjernelse af inhibering af translation af dets mRNA . Undertrykkelse af translation sker som et resultat af bindingen af regulatoriske proteiner til nukleotidsekvenser i den 3'-utranslaterede region af mRNA. Modifikation af p53-proteinet fører til dets aktivering. Det latente (inaktive) p53-protein er lokaliseret i cytoplasmaet (i det mindste på nogle stadier af cellecyklussen); det aktive p53-protein er lokaliseret i cellekernen . I fravær af en stressstimulus har p53-proteinet en kort halveringstid (5-20 min, afhængigt af celletypen). Proteinaktivering er forbundet med en stigning i dets stabilitet. Hovedrollen i reguleringen af stabiliteten (og aktiviteten) af p53-proteinet tilhører Mdm2 -proteinet .
Under normale forhold udtrykkes både p53-proteinet og Mdm2-proteinet i cellen. Funktionen af Mdm2-proteinet blev oprindeligt etableret i mus , deraf navnet Mdm2 ( engelsk mus dobbelt minut kromosom amplificeret onkogen - et onkogen, der blev amplificeret på et dobbelt minut kromosom). Det homologe humane HDM2-gen er også et onkogen.
Det N-terminale domæne af Mdm2-proteinet binder til det N-terminale transaktiveringsdomæne af p53-proteinet. Mdm2-proteinet forhindrer således den aktiverende virkning af p53-proteinet. Derudover er Mdm2:p53-komplekset en transkriptionshæmmer (sandsynligvis på grund af bevarelsen af p53-proteinets evne til at binde til DNA).
Mdm2-proteinet er et enzym fra E3-gruppen i det ubiquitin - afhængige proteolysesystem , og Mdm2 er specifikt for p53-proteinet. Dette betyder, at Mdm2-proteinet katalyserer overførslen af aktiveret ubiquitin fra E2-gruppeenzymet til p53-proteinet. Mdm2-proteinet er således en E3-ligase . Det ubiquitin-mærkede p53-protein er et substrat for 26S- proteasomet , som proteolyserer p53-proteinmolekylerne. Under ikke-stress-forhold dannes Mdm2:p53-komplekset konstant, og p53 proteolyseres. Dette forklarer den lave koncentration af p53 i cellen i fravær af stress. Mdm2-proteinets centrale rolle i nedbrydningen af p53-proteinet bekræftes også af, at tilsætningen af monoklonale antistoffer til Mdm2:p53-komplekset til cellerne fører til en signifikant stigning i koncentrationen af p53-proteinet. Ud fra ovenstående betragtninger er det også klart, at den øgede ekspression af Mdm2-proteinet er en onkogen faktor, og selve proteinet bør tilskrives proto-onkogener. Ud over 26S-proteasomet kan proteolyse af p53-proteinet udføres af cysteinproteaser fra C2-familien, som også er kendt som calpains.
Det aktiverede p53-protein stimulerer ekspressionen af mdm2-genet. Der eksisterer således en negativ feedback -mekanisme til at regulere aktiviteten af p53-proteinet . mdm2-genet er et sent gen blandt dem, hvis ekspression stimuleres af p53-proteinet. Den relative transaktiverende aktivitet af p53-proteinet mod mdm2 og andre p53-målgener bestemmer det tidsinterval, hvori p53 kan udføre sine funktioner.
Mdm2-proteinets funktion ved at markere p53-proteinet for nedbrydning synes ikke at være unikt, da JNK -kinasebinding til p53-proteinet resulterer i ubiquitylering og efterfølgende nedbrydning af p53.
Adskillige modeller af molekylære mekanismer for p53-proteinaktivering er blevet foreslået. Disse modeller ligner hinanden ved, at de tager højde for Mdm2-proteinets centrale rolle i reguleringen af p53-proteinets tilstand. Kun den første af de foreslåede modeller fik den mest fuldstændige bekræftelse, mens resten kun blev delvist bekræftet.
En gruppe af proteiner er blevet karakteriseret i detaljer, som omfatter kinaser relateret til PI(3)K -kinasen (phospho- inositide 3-kinase ; phospho - inositide 3-kinase ). Det mest velkendte protein i denne gruppe er ATM-proteinet ( en taxa t elangiectasia mutated er et protein muteret i en kompleks sygdom, der omfatter symptomer på ataksi og telangiectasia). ATM-proteinet og beslægtede proteiner fra PI(3)K-gruppen anvender et enkelt domæne til specifik binding til DNA-dobbeltstrengsbrud; dette ændrer konformationen af hele proteinet, inklusive det andet domæne, som har kinaseaktivitet; binding af ATM-proteinet til et DNA-dobbeltstrengsbrud fører til aktivering af proteinets kinaseaktivitet. ATM-kinasen phosphorylerer p53-proteinet ved Ser15; DNA-PK-kinase ( engelsk DNA-afhængig proteinkinase ; proteinkinase , hvis aktivitet afhænger af binding til DNA), et andet protein fra gruppen under overvejelse, phosphorylerer p53-proteinet ved Ser15- og Ser37-rester. Disse serinrester (Ser) såvel som de formodede phosphoryleringssteder Thr18 ( threonin ) og Ser20 er placeret i den del af p53-proteinet, der interagerer med Mdm2-proteinet. Det antages, at p53-proteinet i den phosphorylerede form ikke interagerer med Mdm2-proteinet, hvilket øger p53-proteinets halveringstid og muligvis fører til dets aktivering. Det er også blevet vist, at for en normalt fungerende celle er et DNA-dobbeltstrengsbrud tilstrækkeligt til at aktivere p53-proteinet og stoppe cellecyklussen.
Den anden hypotese antyder, at resterne af Mdm2-proteinet, som er placeret i den del af proteinet, der er ansvarlig for binding til p53-proteinet, er phosphoryleret. Resultatet er dissociationen af Mdm2:p53-komplekset. Et sådant hypotetisk phosphoryleringssted er blevet foreslået på Mdm2-proteinet; dette antyder en rolle for DNA-PK-kinase i phosphorylering. Denne model udelukker ikke den forrige.
Den tredje hypotese antyder, at Mdm2 er phosphoryleret, og dette fører til hæmning af proteinets E3-ligaseaktivitet. Mdm2:p53-komplekset dissocierer ikke, men samtidig er p53-proteinet ikke mærket for nedbrydning.
Ud over de overvejede post-translationelle modifikationer gennemgår p53 acetylering og glycosylering , hvilket fører til en stigning i affiniteten af p53-proteinet til DNA-bindingssteder.
p53-proteinet aktiveres som reaktion på øget ekspression af proto-onkogenerne Ras , Myc , β - catenin og det adenovirale onkogen E1A. Denne pålideligt etablerede biokemiske hændelse blev først forklaret, efter at p19ARF-proteinets rolle var etableret ( eng. p19-produkt af alternativ læseramme af INK4a-genet ; proteinprodukt af INK4a-genet, som læses fra en alternativ læseramme og har en masse på 19 kDa). Øget ekspression af onkogener fører til en signifikant stigning i ekspressionen af p19ARF-proteinet, hvilket i det mindste delvist skyldes en stigning i koncentrationen af transkriptionsfaktoren E2F. p19ARF-proteinet syntetiseres som et resultat af læsning af den alternative ramme af INK4a-genet. INK4a-genet er et tumorsuppressorgen, der udover p19ARF koder for p16INK4a-proteinet ( p16-inhibitor af cyclin-afhængige kinaser Cdk4.6 ; inhibitor af cyclin - afhængige kinaser Cdk4.6, som har en masse på 16 kDa). p19ARF-proteinet binder til Mdm2 og i mindre grad til p53. Binding til Mdm2 resulterer i inhibering af E3-ligaseaktiviteten af Mdm2. Derfor fører en stigning i p19ARF-proteinkoncentrationen til et fald i p53-nedbrydningshastigheden og fører til en stigning i p53-koncentrationen og yderligere til aktiveringen af p53-proteinet.
Det aktiverede p53-protein er en specifik transkriptionsfaktor. De gener, hvis transkription stimuleres af p53-proteinet, koder for proteiner, der er komponenter i det apoptotiske program (proapoptotiske komponenter) og proteiner, der regulerer cellecyklussen.
Det aktiverede p53-protein undertrykker transkriptionen af en række gener. Denne undertrykkende effekt er ikke forbundet med suppressorfunktionen af Mdm2:p53-komplekset, da dette kompleks undertrykker transkriptionen af de gener, der aktiveres af p53-proteinet (ikke forbundet med Mdm2-proteinet). Samtidig vedrører den suppressoreffekt af p53-proteinet et andet sæt gener. Transkriptionel repression forklares i det mindste delvist af det faktum, at p53-proteinet danner komplekser med ikke-specifikke transkriptionsfaktorer, blandt dem TBP-proteinet ( TATA-box binding protein ; et protein, der binder til TATA-sekvensen), CBF-protein ( CCAAT - bindende protein). faktor ; et protein, der binder til CCAAT-sekvensen) og SP-1-proteinet.
Med en normal stigning i aktiviteten af proto-onkogener (for eksempel som et resultat af transmissionen af et proliferativt signal fra receptorerne i den cytoplasmatiske membran), er aktiveringen af proto-onkogener midlertidig, og der er ingen signifikant stigning i koncentration af p19ARF.
Resultatet af transmissionen af det proliferative signal er den samtidige aktivering af proto-onkogener og inaktiveringen af p53. For cytokinerne bFGF ( basisk fibroblastvækstfaktor ) og IGF-1 ( insulinlignende vækstfaktor 1 ; insulinlignende vækstfaktor type 1) blev det således vist, at en af konsekvenserne af deres virkning er stigning i Mdm2-koncentration.
Den antiapoptotiske virkning af vækstfaktorer kan realiseres efter virkningen af 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 med hinanden og kan modulere hinandens udtryk og biologiske aktivitet. [6] Talrige undersøgelser har vist, at en ubalance i ekspressionen af p53-isoformer i visse celletyper forårsager aldersrelaterede lidelser såsom kræft, for tidlig aldring og degenerative sygdomme. [7] [8]
Det skal bemærkes, at som et resultat af molekylær evolution er Δ133p53 isoformer specifikt til stede i mennesker og primater af høj orden, men ikke i andre organismer, herunder laboratoriedyr (f.eks. zebrafisk udtrykker Δ113p53 svarende til human Δ133p53, mens murine Δ12p53. signifikant i biologiske egenskaber fra human Δ133p53). [otte]
I nogle langlivede dyr, såsom elefanter, øges kopiantallet af p53 i stedet for yderligere isoformer uden den nødvendige sekvens for at binde dette protein til DNA. På grund af dette har elefantceller en forbedret respons på DNA-skader medieret af en overaktiv p53-signalvej, og som et resultat øget resistens over for kræft. [9]