抑癌基因p53的突变与修护激活

抑癌基因p53的突变与修护激活

031134 刘潇钦摘要：p53作为一种代表性的抑癌蛋白，是肿瘤分子生物学的研究热点。然而，野生型的p53通过不同位点的点突变会形成不同类型的突变型p53，突变型p53不仅丧失了野生型p53的抑癌功能，更获得了一些癌症症状起促进作用的新功能。本文着重介绍野生p53的结构和功能，阐述其突变的方法和类型，罗列突变p53的危害，以及重新激活修护p53的方法。关键词 p53；突变；激活修护

野生型p53的介绍

人的p53基因位于第17号染色体短臂，分布于大约20Kb的DNA区域中。它由11个外显子和10个内含子组成。启动子中不含有CAAT、TATA、GC盒等常见启动序列，转录产生2.5kbmRNA，翻译生成由393个氨基酸残基组成的，分子量为53kd的蛋白质。(1)

p53 蛋白包括3个功能调节区域(如图1):

图 1

(1)N-端的活化：通过与转录因子TFⅡD结合而发挥转录激活功能，序列上又可细分为转录活化域和富含脯氨酸的SH3域；

(2) 序列中段DNA结合域：能与特定的DNA 序列结合, 调节靶基因的转录活性，p53 突变多发于此区域；

(3）C端功能域：包含核定位信号、出核信号、四聚化结构域及一个调控功能域, 参与p53 细胞内定位、四聚化以及对中央DNA 结合域的调控作用。(2)(3) 正常情况下细胞内p53蛋白的含量很低,这主要是由MDM2介导的p53快速降解来调节的。当应激各种损伤信号时, p53蛋白被磷酸化修饰, 避免了在细胞质中发生的MDM2对p53的降解，从而使核内的p53水平迅速升高。激活的p53通过其DNA 结合区结合靶基因的启动子。并借助其转录激活区诱导其下游基因的转录表达。p53活化对细胞有两种潜在影响:一是使细胞停止在G1或G2期，导致损伤的细胞得以修复；二是诱发细胞凋亡，去除变异细胞。但p53的抑癌功

能常因突变而消失，使细胞无限分裂增殖，导致癌症的发生。(3) (4)但肿瘤细胞中的p53或因突变而失活，或因与宿主或病毒的某种蛋白质的结合而失活。失活后的p53蛋白便丧失上述功能。

P53的调控机制

近年来，对p53抑癌机制研究日趋深入。在不同的癌症中，其调节网络各有特点。下面就一个典型的调节通路：MDM2的调控作简要介绍。

癌基因MDM2编码的蛋白质通过与p53 的17-22位氨基酸残基相结合，阻断p53的转录调控通路。MDM2还可与p53特异的泛素酶共同作用, 促进p53蛋白降解。MDM2- p53复合物广泛存在于s和G2/M期细胞中。p53激活MDM2的表达，而生成的MDM2蛋白抑制p53活性，形成MDM2依赖的负反馈调节机制。研究发现，MDM2在肉瘤, 乳腺癌, 脑瘤, 膀胱癌, 肺癌和白血病中的表达量明显高于正常组织或细胞。

乙酰化是调节p53蛋白活性十分重要的方式：

1.乙酰化可封闭p53赖氨酸泛素结合位点，抑制其降解，增强p53稳定性。

2.乙酰化有助于转录调节活性的短暂分离，对下游靶基因的活化起重要作用。

3.乙酰化作用或许诱发p53C端构象变化，破坏C端的回折，提高p53与DNA 的结合能力。

4.乙酰化可协调p53在胞质与胞核间的分隔分布。

磷酸化可增强p53与乙酰化酶的相互作用，促进p53 C端乙酰化，建立p53磷酸化-乙酰化级联反应，p53在细胞内聚集并向核内转位。修饰后的p53形成有生物学活性的四聚体，与靶基因的p53反应元件结合，控制着下游靶基因的表达，从而引起细胞生长阻滞、凋亡。

研究发现MDM2的酸性结构域是抑制p300 介导的p53乙酰化的必要因素，该结构域还介导p53去乙酰化作用，进而影响p53的功能和活性。

研究发现p14ARF 不但可使MDM2失活,还可促进p53蛋白的稳定表达。检查点激酶1和检查点激酶2可诱导p53磷酸化，削弱MDM2与p53的结合，从而提高p53稳定性。(3)

p53的突变类型

TP53突变在肿瘤发生中是非常常见的, 不同位点的点突变产生了多种形式的突变P53蛋白(1)。

P53突变的类型包括基因片段缺失、插入, 点突变引起的错义突变, 以及杂合

性缺失。但是在所有p53 突变形式中, 占主导地位的还是因点突变引起的错义突变, 其比例约占总体的80%。而在这些p53错义突变中, 发生在DBD区的点突变比例高达97%。实际上，p53的DBD 区每一个氨基酸都可发生点突变而形成相应的突变体,。但是以下6个位点的突变在癌症中高频率出现，与癌症进程紧密关联，被称为热点突变。它们分别是: R175、G245、R248、R249、R273、R282(标注如图1)。

p53的突变可以分为三类：

1.DNA 结合缺陷突变体：是指那些负责与特定DNA序列结合的氨基酸残

基发生点突变，致使p53与DNA结合能力减弱。例如R273H(小鼠中为R270H)。

2.构象突变体：是指那些发生点突变后改变了原来野生型p53的整体构象。

例如R175H(小鼠中为R172H)。

3.以上突变都改变了p53 的三维结构, 而R273H 突变失去DNA结合能力

是因为273位突变后的精氨酸残基支链过长,空间效应抑制了和DNA的结合。

从功能上来说,突变型p53在丧失了抑癌基因功能后，还可以通过显性负效应抑制野生型p53的活性。显性负效应是指一个等位基因上发生的突变损害了另一个等位基因的正常功能，使其产生没有活性的蛋白。在癌症发生过程中，通常是p53,的一个等位基因发生突变，另一个保持野生型p53活性。这时在细胞内同时存在突变型p53和野生型p53两种蛋白单体，突变型p53与野生型53 通过彼此C端四聚化结构域形成寡聚蛋白时，突变型p53抑制野生型p53活性，占据主导地位。最终，在癌症的发展过程中，野生型53 等位基因丢失。(2)

后果

1.突变型p53能够形成更稳定的四聚体：

以往的研究证明p53 在正常细胞内含量很低，野生型p53是通过修饰避免了水解从而得到激活。而突变p53是怎样避免水解的呢？研究发现, MDM2作为p53最主要的负调控因子，它的转录表达处于p53的控制之下。突变p53不能有效激活MDM2表达，使p53失去了MDM2 的负调控, 从而导致了突变p53在肿瘤细胞的核内积累。这一发现提示突变p53形成的四聚体可能具有与野生型p53 不同的转录激活功能。(4)

2.“功能缺失”与“功能获得”：

功能缺失：一般来说，p53发生突变后, 会丧失野生型p53所具有的细胞周期阻滞、诱导凋亡发生、介导细胞衰老、维护基因组稳定、错配DNA 碱基修复等抑癌基因功能。

功能获得：突变型p53 获得了一系列类似癌基因特性的功能, 例如转录一