p53 белок: Участие в апоптозе
В 90-х годах был открыт ряд генов, участвующих в регуляции апоптоза . Продукты некоторых из этих генов являются активаторами, в то время как другие - ингибиторами апоптоза. Повышение уровня р53 в ответ на повреждения ДНК вызывает апоптоз в клетках кожи , в тимоцитах ( Lowe et al., 1993 ) и в клетках кишечного эпителия ( Merritt et al., 1994 ). Хемотерапевтические агенты или нарушения регуляции клеточного цикла вследствие конститутивной экспрессии транскрипционного фактора EIIF , аденовирусного белка Е1А или гиперэкспрессия c-myс также вызывает р53-зависимый апоптоз .
Однако, по-видимому, р53 индуцирует только специфические виды апоптоза, вызванные сильными повреждениями ДНК или нарушением регуляцией клеточного цикла. Так, обработка клеток глюкокортикоидами вызывает апоптоз как в тимоцитах из р53 +/+, так и р53 -/- мышей ( Lowe et al., 1993 ).
р53 не участвует в апоптических процессах, происходящих при развитии организма, поскольку мыши -/- р53 вырастают совершенно нормальными.
По-видимому, р53-зависимый апоптоз происходит в ответ на получение клеткой двух противоречивых сигналов: сигнала к вхождению в S фазу и противоположного тормозящего сигнала. Повышение уровня р53 в нормальных фибробластах приводит к G1 aресту (см. р53 белок: Влияние на клеточный цикл ). Блокирование G1 ареста и вход в S фазу при высоком уровне р53 индуцирует апоптоз. Так, стабилизация и повышение уровня р53 при экспрессии аденовирусного белка Е1А и одновременная инактивация белков семейства Rb приводит к возникновению апоптоза ( Lowe et al., 1993 ), который блокируется экспрессией аденовирусного белка E1B 19K ( Debbas et al., 1993 ).
Нарушение нормальной функции Rb (экспрессией Е7 или прямым нокаутом Rb) в трансгенных мышах являлось причиной апоптоза при развитии хрусталика глаза ( Pan et al., 1994 ; Morgenbesser et al., 1994 ), однако, этого не наблюдалось в мышах у которых наряду с Rb был инактивированн р53 (экспрессией Е6 , либо нокаутирование р53).
Кроме задержки в G1, р53 дикого типа вовлечен в апоптотический процесс, индуцированный облучением и другими ДНК- повреждающими агентами. Значительная корреляция между уровнем экспрессии р53 дикого типа и радиочувствительностью найдена при анализе клеточных линий опухолей человека , лимфомы Беркитта и лимфобластом ( Fan S. et al., 1994 , McIlwrath A.J. et al., 1994 ). Клеточные линии с высоким уровнем экспрессии р53 испытывали задержку в G1 и были более радиочувствительны. Тимоциты , не синтезирующие р53, гораздо более резистентны к ионизирующим излучениям и этопозиду , чем р53-позитивные клетки, но сохраняют нормальную чувствительность к глюкокортикоидам и кальциевым ионофорам ( Lowe S.W. et al., 1993 , Clarke A.R. et al., 1993 ).
Таким образом, при действии генотоксических агентов р53 не только увеличивает время репарации ДНК, но также защищает организм от распространения клеток с опасными мутациями. Структура белка р53 и значение различных доменов для регуляции транскрипции и других свойств белка хорошо изучены, однако механизм проапоптотической активности р53 неизвестен.
О ключевой роли р53 в канцерогенезе у человека говорит чрезвычайно высокая частота инактивирующих мутаций этого гена в более чем половине наиболее распространенных опухолей ( Greenblatt M.S. et al., 1994 ), а также высокая подверженность мышей, не экспрессирующих р53, к спонтанным и радиационно- индуцированным опухолям ( Donehower L.A. et al., 1992 , Kemp C.J. et al., 1994 ).
Многочисленные данные свидетельствуют о том, что подавление роста опухолей р53 связано с его проапоптотической активностью.
Во-первых, трансфекция миелоидных лейкемических клеток , не синтезирующих р53, температуро-чувствительным мутантом гена показала, что р53 со свойствами белка дикого типа индуцирует быструю гибель этих клеток, в то время как р53 с мутантным фенотипом никак не влияет на их жизнеспособность ( Yonish-Rouach E. et al., 1991 ). Аналогичные результаты были получены на клеточной линии, полученной из опухоли толстого кишечника человека ( Shaw P. et al., 1992 ). В то же время нормальные фибробласты , будучи трансфецированы р53, прекращают синтез ДНК и деление, но не погибают ( Michalovitz D. et al., 1990 ).
Во-вторых, индукция аномальной клеточной пролиферации аденовирусным онкогеном Е1А приводит к драматическому росту апоптотической гибели при наличии нормального р53. В то же время р53 с доминантной мутацией в 10 раз увеличивает частоту тансформации Е1А ( Debbas M., White E., 1993 ).
В-третьих, опухоли, индуцированные у трансгенных мышей экспрессией фрагмента мутантного Т антигена SV40 , взаимодействующего с белком ретинобластомы , но не р53, растут медленнее опухолей, индуцированных Т антигеном дикого типа. Если же фрагмент мутантного Т антигена экспрессируется у р53-/- мышей, образующиеся опухоли оказываются столь же агрессивными, как и опухоли, индуцированные Т антигеном SV40 дикого типа. В медленно растущих опухолях уровень апоптотической гибели гораздо выше, а отсутствие активности р53 совпадает с резким падением клеточной гибели ( Symonds H. et al., 1994 ).
Если Bcl2 , Bcl-x и Bax непосредственно контролируют выброс из митохондрий апоптогенных молекул, то ряд других протоонкогенов и опухолевых супрессоров регулируют активность этих и других белков семейства Bcl2 ( рис. 5 ). Одним из наиболее мощных таких регуляторов является опухолевый супрессор р53 . Активируясь в ответ на самые разные неблагоприятные воздействия (повреждения ДНК, гипоксия, потеря контактов клетки с субстратом, перманентная нерегулируемая стимуляция митогенного сигнала и многие другие [ Sherr, ea 1998 , Prives, ea 1998 , Agarwal, ea 1998 , Amundson, ea 1998 , Nikiforov, ea 1996 ], p53 осуществляет на транскрипционном уровне одновременно и активацию гена bax , и репрессию гена bcl2 [ Amundson, ea 1998 , Ko, ea 1996 ]. Кроме того, р53 повышает экспрессию ряда генов PIG , продукты которых вызывают оксидативный стресс и, как следствие, нарушения проницаемости митохондриальной и ядерной мембран [ Polyak, ea 1997 ]. р53 также трансактивирует некоторые киллерные рецепторы , в частности Fas и KILLER/DR5 [ Amundson, ea 1998 , Wu, ea 1997a , Sheikh, ea 1998 ].
Таким образом, активация р53 дает мощный апоптогенный сигнал, в реализации которого задействованы различные механизмы индукции каспаз. Важно подчеркнуть, что р53-зависимый апоптоз элиминирует из организма не только поврежденные клетки, но и клетки, в которых наблюдается нерегулируемая стимуляция пролиферации, вызываемая, например, конститутивной активацией онкогена MYC и/или транскрипционного фактора E2F.
р53 белок: Участие в апоптозе: Механизм
p53-зависимый апоптоз, независимый от транскрипции
p53: апоптоз p53-зависимый и p53-независимый
p53-ЗАВИСИМЫЕ ГЕНЫ, УЧАСТВУЮЩИЕ В АПОПТОЗЕ
