PROTEINA p53PROTEINA p53

Supresor tumoral şi senzor pentru multiple forme de stres (genotoxic şi non-genotoxic)

Proteina p53Proteina p53Proteina p53 este o fosfoproteină nucleară, codificată de gena TP53, ce acţionează ca senzor pentru multiple forme de stres (genotoxic sau non-genotoxic) şi controlează numeroase procese celulare, cele mai importante fiind apoptoza şi derularea ciclului celular.

În ultimii ani, au fost identificate şi studiate două proteine omoloage numite p73 şi p63 (se consideră că îndeplinesc acelaşi rol în inhibarea dezvoltării tumorilor).

Gena TP53 (tumor protein p53) face parte din familia genelor supresoare de tumori. Este localizată pe braţul scurt al cromozomului 17, în poziţia 17p13 (regiune frecvent deletată în cancere umane).Sindromul Li-Fraumeni – risc crescut de apariţie a tumorilor.

Organizarea genei TP53:Organizarea genei TP53: 20.303 pb, 11 exoni

• Domeniile de activare transcripţională: AD1AD1 (aa 1-42) şi AD2AD2 şi (aa 43-92)

• Domeniul bogat în Pro PRDPRD (pproline-rrich ddomain): 5 motive bogate în prolină, ce contribuie la inhibarea creşterii celulare (aa 64-92)

• Regiunea centrală “core” sau domeniul de legare la ADNlegare la ADN (aa 101-300)

• Semnalul de localizare nucleară NLSNLS – nnuclear llocalisation ssignal (aa 305-322)

• Domeniul de oligomerizare Tetra 4D Tetra 4D (tetratetramerizare) (aa 326-356)

• Domeniul reglator C-terminal NEGNEG (nnegative rregulation ddomain) (aa 362-393)

Organizarea structurală a proteinei p53 Organizarea structurală a proteinei p53 pe domenii funcţionalepe domenii funcţionale

The amino-terminus of p53The amino-terminus of p53

AD1: activation domain 1AD2: activation domain 2PRD: proline rich domainNES: nuclear exclusion domainHCD I: Highly Conserved Domain I

The carboxy-terminus of p53The carboxy-terminus of p53Tetra (4D): oligomerization domainNEG: negative regulation domainNES: nuclear exclusion domainNLS: nuclear localization domain

Proteina p53 Proteina p53 se se fixfixeazăează de ADN sub de ADN sub formă de tetramerformă de tetramer

• Proteina p53 are o durată de viaţă foarte scurtă (timp de înjumătăţire de 15 minute) şi este localizată intranuclear.

• În celulele normale, proteina p53 se regăseşte ca structură tetrameră şi poate exista sub 2 forme: nefosforilată şi fosforilată. Situsurile de fosforilare sunt localizate la nivelul capetelor C-terminal şi NH2-terminal.

• Proteina p53 conţine un atom de zinc, necesar pentru adoptarea unei conformaţii adecvate care să faciliteze fixarea de ADN.

Funcţiile p53Funcţiile p53

• Proteina p53 mediază blocarea derulării ciclului celular (tranziţia celulelor din faza G1 în S sau din faza G2 în faza M) şi inducerea apoptozei ca răspuns la lezarea ADN.

• În celulele normale, blocarea derulării ciclului celular mediată de p53 previne replicarea ADN cu leziuni, reduce instabilitatea genetică şi permite intervenţia mecanismelor reparatorii, înaintea de iniţierea ciclului celular.

• Apoptoza indusă de p53 este necesară pentru eliminarea celulelor mutante.

Procese celulare mediate de p53Procese celulare mediate de p53TTimpul de viaţă şi degradarea p53 sunt mediate de proteina

Mdm2 (murine double minute-2).

Semnalele de stres activează p53 prin intermediul mediatorilor care detectează şi interpretează semnalele.Activitatea p53 este reglată de interacţiunea cu proteine ce controlează stabilitatea acesteia. P53 acţionează ca un comutator molecular.

P53 determină activarea transcripţională a genelor ţintă. Răspunsul celular la acţiunea factorilor de stres constă în: -blocarea creşterii celulare, - apoptoză - repararea ADN.

Rolul p53 în controlul proliferării celulareRolul p53 în controlul proliferării celulare (controlul derulării ciclului celular)(controlul derulării ciclului celular)

Proteina p53 se fixează de secvenţe de ADN şi activează trancrierea genei reglatoare, waf-1 (wild-type p53-activated factor-1). Proteina codificată de această genă, numită p21 (WAF-1 sau CIP-1 – cdk interacting protein-1) se fixează de ciclinele ce acţionează în G1 şi blochează activarea complexelor ciclină/cdk, oprind celula în faza G1. p21

Controlul derulării ciclului celular în Controlul derulării ciclului celular în punctul de restricţie dintre G2/Mpunctul de restricţie dintre G2/M

• GADD45 (growth arrest and DNA damage inducible gene) este o genă ţintă a proteinei p53, implicată în suprimarea creşterii şi stoparea ciclului celular la tranziţia dintre faza G2 şi faza M.

• Transcrierea acestei gene este mediată atât de mecanisme dependente de p53 cât şi de mecanime independente de p53.

GADD45

Rolul p53 în controlul apoptozeiRolul p53 în controlul apoptozei• p53 reglează diferenţiat expresia genelor implicate în

apoptoză: – expresia genei bax, genă inductoare a apoptozei, este

stimulată, – expresia genei bcl-2, genă antiapoptotică, este inhibată.

• p53 determină modificarea raportului normal între nivelul exprimării genelor bcl-2 şi bax, în favoarea bax, ceea ce amplifică semnificativ susceptibilitatea la apoptoză.

Reglarea activităţii proteinei p53Reglarea activităţii proteinei p53

• Activitatea proteinei p53 este dependentă de localizarea nucleară. Importul şi exportul nuclear al p53 sunt două mecanisme riguros reglate.

• Activitatea proteinei p53 se află sub controlul a 2 mecanisme independente:– complexarea cu diferite proteine celulare şi virale

– modificarea post-translaţională (fosforilare, acetilare).

Complexarea p53 cu proteine celulareComplexarea p53 cu proteine celulare

MDM2 (murine double minute –

2) proteină ce funcţionează atât ca inhibitor al activităţii transcripţionale a p53, cât şi ca activator al degradării acestei proteine supresoare de tumori.

Proteina MDM2 acţionează ca ubiquitin ligază, determinând ubiquitinarea proteinei p53, direcţionând-o spre proteasom pentru degradare.

proteasom

• Domeniile susceptibile de a suferi modificări post-translaţionale sunt domeniul N-terminal (100aa) şi domeniul C-terminal (90aa).

• Fosforilarea situs specifică influenţează stabilitatea proteinei şi nivelul său, localizarea nucleară, afinitatea de legare de secvenţele consens de ADN, precum şi activitatea domeniului responsabil de activarea transcripţională a genelor ţintă.

• Procesul de fosforilare constituie un semnal pe care p53 îl integrează şi îl transmite altor căi de semnalizare.

CONCLUZIECONCLUZIE• Celulele au posibilitatea de a răspunde diferenţiat la diverşi stimuli, Celulele au posibilitatea de a răspunde diferenţiat la diverşi stimuli,

prin modularea activităţii proteinei p53.prin modularea activităţii proteinei p53.• Absenţa proteinei p53 funcţionale conduce la instabilitate genomică.Absenţa proteinei p53 funcţionale conduce la instabilitate genomică.

ModificaModificarea rea postpost-translaţională a p53-translaţională a p53