[albert52]

Продолжим.

Важность p53 в подавлении опухоли неоспорима, о чем свидетельствует его инактивация более чем в половине всех спорадических случаев рака человека. Во время развития опухоли TP53 мутация, спорадическая или наследуемая, обычно сопровождается потерей гетерозиготности, что приводит к дефициту p53. Кроме того, p53 является членом мультибелкового семейства факторов транскрипции, в которое также входят p63 и p73, и эти факторы выполняют как перекрывающиеся, так и различные клеточные роли.

Большинство мутаций TP53, обнаруженных в опухолях человека, представляют собой миссенс-мутации (80%), которые находятся в ДНК-связывающем домене (DBD), чаще всего в шести «горячих точках». Эти мутации подразделяются на контактные мутации, которые изменяют остатки, которые имеют решающее значение для взаимодействия с ДНК, и структурные мутации, которые нарушают трехмерную укладку DBD.

Мутантный p53 не только оказывает доминантно-негативный эффект на белок дикого типа, но также проявляет свойства увеличения функции (GOF). Мутантный p53 может проявлять эффекты GOF посредством регуляции транскрипции, взаимодействуя с различными другими факторами транскрипции, такими как ядерный фактор Y (NFY), рецептор витамина D (VDR), p63 и p73. Специфические клеточные ответы p53 зависят от функции p53 как активатора транскрипции и от p53-опосредованной индукции определенных генов-мишеней.

p53 - это сенсор клеточного стресса, который вызывает временную остановку клеточного цикла, постоянную остановку клеточного цикла (клеточное старение) и апоптоз в ответ на множество различных стрессов, включая повреждение ДНК, гиперпролиферативные сигналы, гипоксию, окислительный стресс, истощение рибонуклеотидов и нехватка питательных веществ. В ответ на такие стрессовые сигналы р53 вытесняется из своих негативных регуляторов MDM2 и MDM4, тем самым обеспечивая его стабилизацию и активацию.

Наиболее хорошо проработанными молекулярными моделями активации р53 являются модели в ответ на сигналы острого повреждения ДНК и гиперпролиферативные сигналы. Индукция p53 в результате острого повреждения ДНК начинается, когда двухцепочечные разрывы ДНК запускают активацию мутированной серин/треонин протеинкиназы, известной как ataxia telangiectasia and Rad3-related protein (ATR) или FRAP-related protein 1 (FRP1) - киназы, которая фосфорилирует киназу CHK2, или когда застопорившиеся или свернутые вилки репликации ДНК рекрутируют ATR, который фосфорилирует CHK1.

ATR участвует в распознавании повреждения ДНК и активации контрольной точки повреждения ДНК, что приводит к остановке клеточного цикла. ATR активируется в ответ на стойкую одноцепочечную ДНК, которая является обычным промежуточным звеном, образующимся при обнаружении и репарации повреждений ДНК. Одноцепочечная ДНК встречается в остановившихся ответвлениях репликации и в качестве промежуточного звена в путях репарации ДНК, таких как эксцизионная репарация нуклеотидов и ремонт путем гомологичной рекомбинации. ATR относится ко второй киназе, активирующей контрольные точки, наряду с ATM , которая активируется двухцепочечными разрывами ДНК или разрушением хроматина (см. выше).

ATR работает с белком-партнером, называемым ATRIP, для распознавания одноцепочечной ДНК, покрытой RPA. Белок репликации А ( RPA ) является основным белком, который связывается с одноцепочечной ДНК (ssDNA) в эукариотических клетках. Во время репликации ДНК RPA предотвращает наматывание одноцепочечной ДНК на себя или образование вторичных структур. Это заставляет ДНК раскручиваться, чтобы полимераза могла ее воспроизвести. РПА также связывается с ssDNA во время начальной фазы гомологичной рекомбинации , что является важным в процессе репарации ДНК и профазы I из мейоза.
После активации ATR фосфорилирует Chk1 , инициируя каскад передачи сигнала , кульминацией которого является остановка клеточного цикла. В дополнение к своей роли в активации контрольной точки повреждения ДНК, ATR, как полагают, участвует в невозмущенной репликации ДНК.

Опухолевые клетки in vivo вероятно, чаще сталкиваются с более хроническим повреждением ДНК низкого уровня из-за стресса репликации, истощения теломер или окислительного повреждения, что может способствовать подавлению опухоли через пути p53, отличные от путей, необходимых для передачи сигналов острого повреждения ДНК. Так, OIS (онкоген-индуцированное старение) может активировать p53, минуя DDR: Ras через NOREA1, который способствует ацетилированию р53 при старении, ингибируя его проапоптотическое фосфорилирование, AKT, посредством подавления MnSOD, истощения онкосупрессора PTEN , индуцируя связывание mTORC1 и mTORC2 с p53 вместо MDM2, и MAPK p38γ посредством прямого фосфорилирования p53.

p53 является субстратом как для киназ ATM, так и для ATR, а также для CHK1 и CHK2, которые координированно фосфорилируют (P) p53, способствуя его стабилизации. Фосфорилирование p53 происходит по нескольким сайтам, особенно по аминоконцу, например по серинам 15 и 20. Эти события фосфорилирования играют важную роль в стабилизации р53, так как некоторые из модификаций нарушают взаимодействие между р53 и его негативными регуляторами MDM2 и MDM4.

Гиперпролиферативные сигналы аналогичным образом активируют p53 посредством нарушения взаимодействия MDM2-p53. Эти сигналы могут функционировать путем высвобождения фактора транскрипции E2F, который может стимулировать транскрипцию опухолевого супрессора ARF. ARF в свою очередь, ингибирует MDM2 своей антагонистической активностью и / или запирая MDM2 в ядрышках.

В модели р53 как «хранителя генома» р53 работает как триггер ареста G1 в ответ на повреждение ДНК путем трансактивации CDKN1A. Помимо способности p53 полностью блокировать развитие клеточного цикла в ответ на сигнал стресса, базальные уровни p53 могут также просто замедлять скорость прохождения клеточного цикла.

Ингибирование метаболического перепрограммирования с помощью p53 может препятствовать онкогенезу за счет ограничения пролиферации или активации апоптоза, а индукция аутофагии также может подавлять рак, облегчая апоптоз. Точно так же классические ответы могут влиять на новые функции, напр., P53-индуцированное старение ускоряет передачу сигналов в микроокружение опухоли, что в конечном итоге провоцирует супрессию опухоли.

Более 80% мутаций TP53 в опухолях человека локализуются в ДНК-связывающем домене и нарушают специфичное для опухоли связывание ДНК. Карбоксиконцевой домен тетрамеризации, через который мономеры p53 взаимодействуют с образованием тетрамеров, также важен для активации транскрипции.

Клеточное старение связано с опосредованным p53 подавлением опухоли в определенных контекстах и появлением маркеров старения. Наиболее изученными путями, участвующими в регуляции клеточного старения, являются пути опухолевых супрессоров p53 / p21 cip1 и / или p16 INK4A / Rb. Так, различные внутренние или внешние стрессовые факторы запускают путь ответа на повреждение ДНК (DDR), который, в свою очередь, активирует пути p53 и / или p16 INK4A. p16 INK4A инактивирует Cdk4 / 6, что приводит к накоплению фосфорили -рованного pRb, останавливает регуляцию факторов транскрипции E2F и запускает остановку клеточного цикла или старение. Эти стрессоры также сами вызывают повреждение ДНК (клеточные ответы на такие повреждения регулируются путями ATM-Chk2 или ATR-Chk1) и трансактивируют p53 и p21 CIP1 . Более того, уровни белка p21 CIP1 могут приводить к ингибированию активности Cdk4 / 6, что способствует остановке на G1 или старению.

После активации p21 cip1 выполняет множество функций, включая его роль в обеспечении модуляции экспрессии генов многих мишеней p53, таких как CDC25C, CDC25B и сурвивин, в основном за счет рекрутирования комплекса E2F4. Однако решающее значение p21 cip1 зависит от его способности стимулировать старение через ингибирование апоптоза; было доказано, что он связывает многие агенты апоптоза, включая многие каспазы. Это согласуется с доказательствами обратной связи между апоптозом и уровнями p21 cip1; в клетках колоректального рака в ответ на высокие уровни доксорубицина p53 ингибирует экспрессию p21 cip1 через DNMT3a.

Кроме того, Δ40p53, Δ133p53α и p53β представляют собой изоформы p53, которые в основном участвуют в клеточном старении, особенно на его ранних стадиях. Δ133p53α, в большом количестве накапливаясь в пролиферирующих клетках, противодействует функциям p53, в то же время уровни p53β низкие. В стареющих клетках p53β активируется посредством сплайсинга, опосредованного SRSF3, а Δ133p53α подавляется посредством аутофагической деградации, опосредованной STUB1. Более того, Δ40p53, по-видимому, регулирует клеточное старение, действуя двумя разными способами: напрямую регулируя сигнальный путь IGF-1 для модуляции факторов роста и выживания клеток и регулируя транскрипционную активность полноразмерного p53 на гене-мишени посредством прямого связывания.