Белок p53: активация ARF
Альтернативный механизм стабилизации и активации функций р53 осуществляется за счет вытеснения р53 из комплекса с Mdm2 посредством белка ARF . ARF обладает способностью при гиперэкспрессии повышать уровень р53 и вызывать характерные р53- зависимые эффекты [ Kamijo, ea 1998 ].
Мыши, в которых избирательно инактивирован ген ARF, характеризуются повышенной чувствительностью к опухолевым заболеваниям [ Kamijo, ea 1999 ], а получаемые от них эмбриональные фибробласты оказываются иммортальными. При этом в клетках ARF-/- сохраняется ненарушенной способность к задержке клеточного цикла в ответ на повреждения ДНК. Не нарушена также вызываемая повреждениями ДНК активация р53 и его генов-мишеней [ Kamijo, ea 1997 , Kamijo, ea 1999 ]. Таким образом, ARF действует выше от р53, но с использованием отдельного сигнального пути . Он способен связываться in vivo с Mdm2 и образовывать тройной комплекс, содержащий ARF, Mdm2 и р53 [ Stott, ea 1998 , Kamijo, ea 1998 , Zhang, ea 1998 , Pomerantz, ea 1998 ]. Образование таких комплексов возможно из-за того, что С-концевой сегмент Mdm2 связывается с N-концевым сегментом ARF [ Kamijo, ea 1998 , Zhang, ea 1998 ], а N-концевой сегмент Mdm2 образует комплекс с р53 [ Leveillard, ea 1997 ]. В результате взаимодействия ARF предотвращает экспорт комплекса Mdm2 -р53 из ядра в цитоплазму [ Zhang, ea 1999 , Tao, ea 1999 ], а также подавляет убиквитин-лигазную активность Mdm2 в отношении р53 [ Pomerantz, ea 1998 , Honda, ea 1999 ].
Вопрос о возможном усилении под влиянием ARF деградации белка Mdm2 остается спорным [ Sherr, ea 1998 , Zhang, ea 1998 ] и противоречит наблюдениям, указывающим на повышение уровня р53 вслед за вызываемым ARF увеличением транскрипционной активности р53 [ Kamijo, ea 1998 , de Stanchina, ea 1998 , Zindy, ea 1998 ].
ARF может связывать р53 и в отсутствие Mdm2 [ Kamijo, ea 1998 ], что указывает на его способность разобщать комплекс p53-Mdm2, действуя на оба компонента. Таким образом, в основе способности ARF повышать уровень р53 лежат механическое вытеснение Mdm2 и снятие вызываемых им ограничений функции р53.
В свою очередь р53 подавляет экспрессию ARF [ Stott, ea 1998 , Kamijo, ea 1998 ], образуя тем самым еще одну регуляторную петлю.
ARF принимает участие в функциональной активации р53 в ответ на действие вирусных и активированных клеточных онкогенов.
Пролиферативные сигналы ведут к индукции ARF, сопровождающейся р53-зависимой задержкой делений или индукцией р53-зависимого апоптоза .
Например, при экспрессии онкогена RAS в первичных фибробластах наблюдаются активация р53 и задержка прохождения по клеточному циклу [ Serrano, ea 1997 ]. Клетки же, дефектные по гену ARF, после введения RAS трансформируются и растут без ограничений [ Kamijo, ea 1997 ], причем в них не происходит накопления р53 [ Palmero, ea 1998 ]. Введение в такие клетки экзогенного гена ARF приводит к остановке пролиферации [ Calabro, ea 1999 ]. Лишенные ARF клетки иммортальны [ Kamijo, ea 1997 ]. Отсутствие ARF в этой системе как бы имитирует действие иммортализующих онкогенов mуc и Е1А .
Между тем долгое время оставалось непонятным, почему эти иммортализующие онкогены при их введении в клетки оказываются мощными индукторами апоптоза . С открытием ARF стало ясно, что как онкоген Е1А [ de Stanchina, ea 1998 ], так и онкоген mуc [ Zindy, ea 1998 ] индуцируют экспрессию ARF и ведут к активации р53 и усилению апоптоза . Под давлением отбора довольно быстро выживают клетки, утратившие функцию либо р53, либо ARF, что ведет к иммортализации .
В настоящее время некоторые детали сигнального пути от онкогена mуc на ARF остаются неясными [ Zindy, ea 1998 ]. RAS может активировать ARF по пути Ras-Raf-MAPK-E2F [ Palmero, ea 1998 ]. В тоже время понятен сигнальный путь, ведущий к активации ARF под действием Е1А см. Белок ARF: путь активации под действием Е1А Очевидно, что ARF-зависимые механизмы индукции р53 могут играть значительную роль в ограничении клеток, претерпевших сбои в экспрессии генов, регулирующих пролиферацию. Вполне возможно, что ARF может выступать в роли опухолевого гена-супрессора. Известно, что многие виды рака человека часто содержат точечные мутации и делеции в локусе INK4a-ARF [ Ruas, ea 1998 ]. Однако в связи с тем, что данный локус кодирует по крайней мере два разных гена, еще предстоит разобраться, какая часть обнаруживаемых повреждений имеет отношение к гену ARF. Тем не менее в сигнальном пути ARF-p53 уже идентифицирован новый онкоген, экспрессия которого может иметь отношение к канцерогенезу человека. Это ген TWIST , продукт которого репрессирует промотор гена ARF и подавляет р53-зависимые эффекты [ Maestro, ea 1999 ]. Экспрессия гена TWIST повышена в половине случаев рабдомиосарком , что указывает на его возможное участие в данной патологии.
