Glejak wielopostaciowy, GBM - diagnoza, leczenie, nowości

[Crono5]

Anna Dudka, 2004-10-29

przedruk z:

http://www.biotechnolog.pl/artykul-99.htm


Białko p53 jest jednym z czynników transkrypcyjnych odgrywających ważną rolę podczas aktywacji zaprogramowanej śmierci komórki. Proces apoptozy pozwala na utrzymanie homeostazy w organizmie. Jednakże w komórkach rakowych p53 jest nieaktywne co pozwala na dalszy rozwój nowotworu.

Komórki rakowe skupiają się na niszczeniu p53 tak, aby uzyskać nieśmiertelność. Dlatego właściwości białka p53 są rozpatrywane jako jeden z celów przyszłej strategii leczenia raka. Terapia, która zmuszałaby komórki rakowe do popełnienia samobójstwa, mogłaby zatrzymywać rozwój prawie wszystkich typów raka. Jednakże wielkim problemem jest złożoność procesu apoptozy, który regulowany jest przez sieć czynników. Zmiana jednego czynnika wpływa na ekspresję innych genów. Ale żeby uzyskać prawidłowy wynik badań trzeba znać dokładne powiązania wszystkich czynników apoptotycznych.

Budowa i funkcje białka p53


Białko p53 razem z p63 i p73 należy do małej rodziny białek. Składa się z 393 aminokwasów (53kDa). Białko p53 jest kodowane przez gen (TP53), który leży na chromosomie 17. Jako czynnik transkrypcyjny potrafi wiązać się do specyficznych sekwencji DNA, przez co wpływa na ekspresję białek. P53 reguluje aktywność ponad 60 genów. W wiązaniu sekwencji DNA bierze udział tylko 6 aminokwasów. Polipeptydy p53 tworzą tetramery, które dopiero w takiej strukturze potrafią wiązać się do promotorów.

Aktywacja p53 zachodzi pod wpływem wielu różnych czynników, takich jak promieniowanie UV, X, gamma, hipoksja, zmiany temperatury i potencjału redoks, delecja nukleotydu, zmiana w budowie czynników wzrostowych oraz mikrotubul. W zależności od miejsca wiązania do DNA, p53 pobudza ekspresję różnych genów. Powstałe białka wywołują odpowiedzi adekwatne do sytuacji w komórce. Może to być indukcja procesu apoptozy, zatrzymanie cyklu komórkowego i naprawa błędu lub naprawa uszkodzonego DNA. To właśnie p53 decyduje jak duże są zmiany w komórce i czy komórka jest w stanie naprawić te zmiany czy też jedynym wyjściem jest śmierć komórki.


Sposoby regulacji p53

- Powinowactwo p53 do różnych sekwencji DNA

Naukowcy wykryli, że p53 posiada mniejsze lub większe powinowactwo do różnych sekwencji DNA. Mniejsze powinowactwo jest charakterystyczne dla sekwencji DNA, które kodują białka biorące udział w apoptozie, natomiast większe do tych sekwencji, które kodują białka odpowiedzialne za naprawę DNA lub zatrzymanie cyklu komórkowego.

- Fosforylacja p53

Niezwykle ważna jest rola procesu fosforylacji p53. Aby p53 mogło aktywować ekspresję czynników apoptotycznych (np. BAX) musi być odpowiednio ufosforylowane. Odpowiadają za ten proces kinazy – HIPK2 oraz MAPK.

- Białka wiążące się do p53 – p300/CBP, JMY, ASPP, p63, p73, MDM2

Ogromny wpływ na p53 mają białka regulujące jego pracę. Białek tych jest wiele i są one ściśle powiązane ze sobą. Najważniejszym regulatorem jest białko MDM2, które wiążąc się do p53 uniemożliwia jego dalsze przyłączenie do DNA. Jeżeli p53 jest wolne może łączyć się z promotorami na DNA, co w konsekwencji prowadzi do ekspresji genów. Innymi regulatorami p53 są ASPP i JMY, które wpływają na wzmocnienie ekspresji genów odpowiadających za aktywację apoptozy np. genu BAX. Do pełnej aktywacji p53 wymagane są również białka z tej samej rodziny – p63 i p73, jednak ich dokładna rolna jest niejasna.
Regulatorem, który nie działa bezpośrednio na p53 lecz także przyczynia się do regulacji jest acetylotransferaza (p300/CBP), która acetyluje histony występujące w miejscach wiązania DNA. Acetylacja histonów umożliwia łatwiejszy dostęp p53 do promotorów w związku z czym proces aktywacji ekspresji genów zachodzi znacznie szybciej.

- Lokalizacja p53 w komórce

Ten sposób regulacji jest dość prosty i polega na zmianie położenia p53 w komórce w zależności od potrzeby. Jeżeli p53 jest w jądrze to działa jako czynnik transkrypcyjny, natomiast będąc w cytoplazmie nie ma możliwości regulacji ekspresji genów. Nie jest jednak jasne gdzie dokładnie w cytoplazmie p53 jest przechowywane i w jaki sposób jest transportowany do jądra.


Dlaczego p53 nie działa w komórkach nowotworowych?

Sposobów na dezaktywację p53 w komórkach nowotworowych jest kilka i każdy z nich prowadzi do uzyskania nieśmiertelności komórki. P53 jest wyjątkowo niechcianym białkiem w komórkach rakowych, gdyż odpowiada za aktywację apoptozy. Komórka, która ma wszelkie predyspozycje aby doprowadzić do dalszego rozwoju nowotworu musi szybko pozbyć się p53. Odbywa się to na kilku poziomach.


- Zmiany genu kodującego p53

Gen kodujący p53 jest zmutowany w ponad połowie wszystkich rodzajów nowotworu. Mutacja ta jest nieco inna niż w przypadku pozostałych białek zmutowanych w komórkach rakowych. Przeważnie zmiany w takich białkach są bardzo szerokie np. delecja fragmentu genu lub mutacja typu „frame shift”. Białko takie jest niezdolne do pełnienia jakiejkolwiek funkcji. Natomiast w przypadku p53 jest to mutacja punktowa i polega na substytucji kilku par zasad. Wynikiem mutacji jest białko, które ma zmienione najważniejsze aminokwasy odpowiadające za wiązanie DNA. Tak więc mutacja ta jest dość „skromna”, a jednocześnie zupełnie wystarczająca aby dezaktywować p53. Tetramery, w skład których wchodzi chociaż jeden zmutowany polipeptyd p53 są niezdolne do wiązania DNA.

- Mutacje czynników regulujących p53

Defekty w działaniu p53 w komórkach nowotworowych są również wynikiem mutacji regulatorów p53. Najprostszym przykładem jest zmutowany MDM2, który łączy się z p53 uniemożliwiając jego pracę. Defekt polega na zmianie sposobu regulacji ilość MDM2, którego jest znacznie więcej niż powinno być w zdrowych komórkach. Tak więc p53 jest całkowicie przyblokowany przez MDM2. Podobny mechanizm dezaktywacji p53 polega na mutacji białka ARF, które w zdrowych komórkach hamuje działanie MDM2.


Działanie p53 i jego regulacja to tematy niezwykle ciekawe, które są uważnie analizowane przez naukowców. Aktywność tego białka jest wyraźnie limitowana w komórkach nowotworowych. Spadek aktywności p53 jest obserwowany w 50-55% ludzkich nowotworów. Terapia związana z przywróceniem aktywności p53 jest bardzo obiecująca, lecz trudności polegają na nieznajomości wszystkich powiązań czynników apoptotycznych.


Na podstawie artykułu : "Live or let die: the cell’s response to p53"
Karen H. Vousden and Xin Lu
Institute for Cancer Research in London and Glasgow, Nature, 2002, Vol 2

dodatkowe info:
http://en.wikipedia.org/wiki/P53