p53 Белок в регуляции активности факторов E2F и клеточного цикла
Известно, что высокий уровень нормального белка р53 вызывает временную задержку или даже арест клеточного цикла в двух критических точках: на границе G1/S-перехода и на границе G2/M ( Di Leonardo A., Linke S.P., 1994 , Agarwal M.L., Agarwal A., 1995 ).
Первая задержка, на G1/S-переходе , обеспечивает возможность репарации ДНК , а вторая, на границе G2/M , предотвращает вхождение в митоз при незавершенной репликации ( Di Leonardo A., Linke S.P., 1994 , Agarwal M.L., Agarwal A., 1995 , Kastan M.B., Szhan Q., ea., 1992 , Белоусова А.К., 1996 ).
Если же повреждения существенны и не могут быть репарированы, то р53 индуцирует экспрессию белков, приводящих к гибели клетки- апоптозу ( Owen-Schaub L.B.,Zhang W., ea., 1995 , Evan G.I., Brown L., ea., 1995 ). Именно потому р53 рассматривают как "молекулярного стража" генома( Lane D.P., 1992 ).
Молекулярные события, лежащие в основе задержки клеточного цикла белком р53 на границе G1/S, во многом известны. Эта функция р53 обусловлена его влиянием на активность гетеродимеров E2F-1/DP-1, которое может быть как прямым, так и опосредованным ( рис 5 КЕЛ )
Прямое влияние обеспечивается непосредственными белок-белковыми взаимодействиями между р53 и гетеродимером E2F-1/DP-1 ( O`Connor D.J., Lam E., ea., 1995 ), в результате которых блокируется активационная способность этого гетеродимера и прекращается активация транскрипции E2F-зависимых генов.
Опосредованное влияние р53 на функцию гетеродимеров E2F-1/DP-1 является более сложным и представляет собой цепочку молекулярных событий.
Одно из свойств, которое обеспечивает функцию р53 в этой цепочке, состоит в его способности служить активатором транскрипции ( Kern S.E., Kinzler K.W., ea., 1991 , Cho Y., Gorina S., ea., 1994 , Wang Y., Schwedes J.F., ea., 1995 ), взаимодействующим со специфическими сайтами в регуляторных областях ряда генов ( Okamoto K., Beach D., 1994 , Kastan M.B., Szhan Q., ea., 1992 , Zambetti G.P., Bargonetti J., ea., 1992 , Wu X., Bayle H., ea., 1993 , Shivakumar C.V., Brown D.R., ea., 1995 , Morris G.F., Bischoff J.R., ea., 1996 , Кель А.Э., Колчанов Н.А., ea., 1997 ).
В частности, р53 активирует транскрипцию гена RB1 , ( Osifchin N.E., Jiang D., ea., 1994 ) подавляющего активность гетеродимеров E2F-1/DP-1 . В результате транскрипция всех E2F-зависимых генов ингибируется, и вход в S-фазу временно задерживается ( рис. 5 КЕЛ ).
Кроме того, р53 активирует транскрипцию гена p21waf1 ингибируещего циклин-зависимые киназы, вследствии чего фосфорилирование белка pRB не происходит, что приводит к задержке клеточного цикла.
Если уровень пролиферативных сигналов, действующих на клетку, высок, то быстро активируются циклин-киназные комплексы, факторы E2F-1/DP-1 и, как результат, происходит репликация ДНК и митоз.
С другой стороны, известно, что пролиферативные сигналы "запускают" также и систему негативной регуляции входа в фазу репликации (синтез P53 ) ( рис.6КЕЛ )
Так, гетеродимеры c-Myc/Max связываются с Е-боксом промотора гена р53 , активируя транскрипцию этого гена ( Roy B., Beamon J., ea., 1994 ).
Еще один фактор, индуцируемый пролиферативными сигналами, - с-Jun также активирует транскрипцию гена р53 ( Ginsberg D., Oren M., ea., 1990 ).
Фактор NF1/CTF1 , известный своей способностью стимулировать репликацию аденовирусной ДНК, активирует экспрессию гена р53, взаимодействуя со своим сайтом, расположенным непосредственно ниже старта транскрипции ( Ginsberg D., Oren M., ea., 1990 , Hale T.K., Braithwaite A.W., 1995 ).
Равновесие между системами положительной и отрицательной регуляции входа в S-фазу может смещаться и в сторону отрицательной регуляции. В этом случае клетка останавливается на границе G1/S . Это происходит при повреждениях ДНК , например, в результате ( гамма - или УФ-облучения )( Di Leonardo A., Linke S.P., 1994 , Kastan M.B., Szhan Q., ea., 1992 ). В этом случае короткие одноцепочечные фрагменты ДНК стимулируют способность р53 связываться со специфическими сайтами ( Jayaraman L., Prives C., 1995 ).
Наряду с этим может происходить увеличение уровня р53 за счет активации транскрипции гена р53 фактором NF-kB . В свою очередь, фактор NF-kB активируется фактором некроза опухолей ( TNF альфа ) ( Wu H., Lozano G., 1994 ), который как известно, опосредует ответ на многие типы стрессов ( Vassalli P., 1992 ).
Важно, что небольшое исходное повышение уровня белка р53 приводит к дальнейшему его увеличению, так как промотор гена р53 содержит сайт связывания кодируемого им белка р53 ( Deffie A., Wu H., ea., 1993 ). Следовательно, ген р53 способен положительно регулировать свою транскрипцию ( рис.6КЕЛ ).
Повышение уровня р53 приводит к временой задержке клеточного цикла на границе G1/S в результате активации генов RB1 и p21waf1. Тем самым р53 предотвращает репликацию поврежденной ДНК.
