Роль гена p53 в клеточном старении и апоптозе. Белок p53, антитела IgG (количественное определение). Anti-p53-Ab
Клеточный опухолевый антиген 53 (белок p53 ) - это транскрипционный фактор, регулирующий клеточный цикл. В не мутировавшем состоянии выполняет функцию супрессора образования злокачественных опухолей («страж генома»).
Название белок получил по молекулярной массе, которая была определена по движению белка в SDS-PAGE - 53 кДа (реальная молекулярная масса белка составляет 43,7 кДа).
Другие названия белка p53:
- Опухолевый супрессор p53
- Фосфопротеин p53
- Антиген NY-CO-13
Ген человека, кодирующий белок p53, называется TP53, и расположен на хромосоме 17. Человеческий белок p53 состоит из 393 аминокислотных остатков и имеет 5 доменов:
- N-концевой домен, активирующий транскрипцию (transcription-activation domain ; TAD)
- Богатый пролином домен, важный для апоптотической активности p53
- ДНК-связывающий домен («цинковый палец»)
- Домен, отвечающий за образование полимера белка (олигомеризацию); тетрамеризация очень важна для активности p53 in vivo
- C-концевой домен, задействованный в отсоединении ДНК-связывающего домена от ДНК.
Функции белка p53
Белок р53 является продуктом гена-супрессора опухоли р53 и экспрессируется во всех клетках организма. При отсутствии повреждений генетического аппарата белок р53 находится в неактивном состоянии, а при появлении повреждений ДНК активируется. Активация состоит в приобретении способности связываться с ДНК и активировать транскрипцию генов, которые содержат в регуляторной области нуклеотидную последовательность, которая обозначается p53-response element (участок ДНК, с которым связывается белок р53). Таким образом, р53 - фактор, который запускает транскрипцию группы генов и который активируется при накоплении повреждений ДНК. Результатом активации р53 является остановка клеточного цикла и репликации ДНК; при сильном стрессовом сигнале - запуск .
Белок р53 активируется при повреждениях генетического аппарата, а также при стимулах, которые могут привести к подобным повреждениям, или являются сигналом о неблагоприятном состоянии клетки (стрессовом состоянии). Функция белка р53 состоит в удалении из пула реплицирующихся клеток тех клеток, которые являются потенциально онкогенными (отсюда образное название белка р53 - хранитель генома). Данное представление подтверждается тем фактом, что потеря функции белка р53 может быть установлена в ~50 % случаев злокачественных опухолей человека. В регуляции активности белка р53 ведущая роль принадлежит посттрансляционным модификациям белка и его взаимодействиям с другими белками.
Активация белка р53
Активация белка р53 происходит в ответ на многочисленные стрессовые стимулы:
- непосредственные повреждения ДНК (классический стимул);
- повреждения аппарата сегрегации генетического материала (например, митотического веретена);
- уменьшение концентрации свободных рибонуклеотидов;
- гипоксия;
- тепловой шок;
- высокая концентрация NO (монооксида азота);
- ионизирующее излучение
Белок р53 активируется при повреждениях генетического аппарата, а также при стимулах, которые могут привести к подобным повреждениям, или являются сигналом о неблагоприятном состоянии клетки (стрессовом состоянии). Функция белка р53 состоит в удалении из пула реплицирующихся клеток тех клеток, которые являются потенциально онкогенными (отсюда образное название белка р53 - англ. guardian of the genome - хранитель генома). Данное представление подтверждается тем фактом, что потеря функции белка р53 может быть установлена в ~50 % случаев злокачественных опухолей человека. В регуляции активности белка р53 ведущая роль принадлежит посттрансляционным модификациям белка и его взаимодействиям с другими белками.
Активация белка р53
Активация белка р53 происходит в ответ на многочисленные стрессовые стимулы:
- непосредственные повреждения ДНК (классический стимул);
- повреждения аппарата сегрегации генетического материала (например, митотического веретена);
- уменьшение концентрации свободных рибонуклеотидов ;
- тепловой шок;
- высокая концентрация NO (монооксида азота);
В быстро делящихся (пролиферирующих) клетках было обнаружено увеличение концентрации белка р53 по сравнению с делящимися медленно. Значение увеличения концентрации р53 в данном случае в том, что клетки, которые быстро реплицируют ДНК, более подвержены возникновению повреждений генетического аппарата, чем, например, неделящиеся клетки в фазе G 0 . Следовательно, увеличение концентрации р53 - это подготовка клетки для быстрой реакции на возможное возникновение повреждений ДНК . Очевидно, что для остановки клеточного цикла в условиях стимуляции пролиферации внеклеточными ростовыми факторами требуется более высокая концентрация р53, чем в условиях фазы G 0 . Вследствие строгого посттрансляционного контроля активации белка р53, высокая концентрация белка р53 сама по себе не ведёт к его активации.
Концентрация белка р53 увеличивается в результате снятия ингибирования
, удвоение центриолей , формирование веретена деления - гарантия неизменности и передачи дочерней клетке генетического материала.
Изменения в геноме можно разбить на три группы:
1) изменение отдельных нуклеотидов ( точечные мутации),
2) внутрихромосомные и межхромосомные перестройки (делеции, амплификации , транспозиции и т. д.),
Не исключено, что р53 контролирует процесс митоза на уровне формирования и/или функции веретена митотического аппарата: клетки, экспрессирующие р53 дикого типа, в ответ на обработку ингибиторами веретена деления (колхицином, разрушающим микротрубочки веретена), были не способны к дальнейшей пролиферации . В отличие от них клетки из -/- по р53 мышей после обработки ингибиторами веретена были способны к новым раундам репликации ДНК (без деления), формируя тетраплоидные и октаплоидные популяции. По-видимому, кроме механизма с участием р53, клетки имеют дополнительную систему регуляции контроля формирования и функции митотического веретена, так как в некоторых линиях клеток человека, где р53 инактивирован как результат экспрессии папилломавирусного белка Е6 или большого Т- антигена вируса SV40 , также наблюдается остановка новых раундов репликации в ответ на обработку ингибиторами веретена. В клетках рака толстой кишки человека нарушение функции р53 дикого типа коррелировало с возникновением тетраплоидов. Это дает основание полагать, что инактивация р53 приводит к возможности эндоредупликации (повторный раунд репликации ДНК без митоза) in vivo ( Carder et al., 1993).
Тетраплоидные популяции клеток найдены во многих солидных опухолях человека и грызунов ( Burholt et al., 1989). Не исключено, что тетраплоидные клетки являются интермедиатами, которые в процессе канцерогенеза превращаются в анеуплодные клетки ( Shackney et al., 1989). Хорошей моделью in vivo являются трансгенные мыши, экспрессирующие большой Т-антиген . Первоначально у них обнаруживают тетраплоидные клетки, а затем многообразные анеуплоидные популяции ( Ornitz et al., 1987). Интересно, что образование тетраплоидов в таких мышах совпадало с увеличением количества центриолей и развитием мультиполярных митозов ( Levine et al., 1991). Таким образом, одна из функций р53 дикого типа как супрессора канцерогенеза , заключается в контроле стабильности генома, возможно, путем ингибирования сборки/функции веретена деления , что приводит к запрещению пролиферации аномальных клеток.
Многие процессы в клетке имеют тканеспецифический характер. Соответственно этому в разных клетках могут меняться требования к р53- зависимому контролю. Высокая пролиферативная активность клеток кишечного эпителия и органов кроветворения, например, требует настройки р53 на повышенную степень готовности. В таких клетках даже незначительные повреждения ДНК могут приводить к р53-зависимому апоптозу. Напротив, в редко делящихся клетках - гепатоцитах и ряде других -в физиологических условиях роль р53 менее заметна. Кроме того, один и тот же тип воздействия в зависимости от ситуации может иметь и физиологический, и патологический характер. Например, активация МАР-киназных каскадов под действием ростовых факторов имеет физиологический характер, в то время как те же процессы, инициированные перманентно активированным онкогеном, относятся к явной патологии. Поэтому физиологические процессы в определенные моменты требуют временного выключения контроля со стороны р53. Если же воздействие переходит некую допустимую для данной клетки черту, то р53-зависимые процессы должны вновь вступать в силу.
Белок p53, антитела IgG (количественное определение). Anti-p53-Ab
|
Показатель |
Характеристика |
|
Материал |
Венозная кровь |
|
Правила подготовки пациента |
Стандартные, см. раздел № 15 |
|
Транспортная среда, пробирка |
|
|
Стандартные, см. раздел № 17 |
|
|
Метод тестирования |
|
|
Анализатор и тест - система |
|
|
Референтные значения , E д/мл |
Описание:
Антигеном для данных антител является белок p53, осуществляющий контроль над течением процессов клеточного цикла, а также за наличием в геноме повреждений, которые могли бы привести к дальнейшему развитию патологии. p53-зависимый апоптоз - мощный селектор, позволяющий избежать накопления мутаций, а в случае, когда они уже возникли, p53-зависимый апоптоз позволяет элиминировать такие потенциально опасные для организма клетки.
Ген-супрессор опухолевого роста, мутации в котором обнаруживаются в 50% случаев заболевания раком всех типов. Этот ген кодирует транскрипционный фактор, контролирующий вхождение клетки в клеточный цикл. Многие внутриклеточные системы, следящие за «здоровьем» клетки, передают сигналы о «неполадках» белку р53. С его помощью клетка принимает решение, делиться или не делиться. Если клетка несёт неисправимые повреждения, белок р53 запускает цепь событий, приводящих к «самоубийству» клетки, иначе называемому апоптозом. Клетки, в которых нет р53 или в которых он неправильно функционирует, не способны к подобному самоконтролю и продолжают делиться, даже когда это становится опасным для организма. Как и все супрессоры опухолевого роста, р53 контролирует нормальное протекание клеточного цикла.
Согласно исследованиям последних 5 лет, наиболее актуальным является контроль данного показателя при таких состояниях, как онкологические заболевания (рак яичников, немелкоклеточный рак легких и др.), ГЭРБ, ЯБЖ, ЯБДПК, хронический гастрит типа В.
|
Показатель |
Характеристика |
|
Материал |
Венозная кровь |
|
Правила подготовки пациента |
Стандартные, см. раздел № 15 |
|
Транспортная среда, пробирка |
Вакутайнер с/без антикоагулянта с/без гелевой фазы |
|
Правила и условия транспортировки, стабильность пробы |
Стандартные, см. раздел № 17 |
|
Метод тестирования |
|
|
Анализатор и тест - система |
Photometer Fa. Tecan; Fa. Dianova |
|
Референтные значения , E д/мл |
Как подготовиться к анализу:
Анализ крови
Для исключения факторов, которые могут влиять на результаты исследования, необходимо придерживаться следующих правил подготовки:
- кровь для исследования сдается только натощак!
- перед сдачей венозной крови желательно 15 мин.отдых;
- за 12 часов до исследования следует исключить прием алкоголя, курение, прием пищи, ограничить физическую активность;
- исключить прием лекарств. Если отменить прием лекарств невозможно, необходимо проинформировать об этом лабораторию;
- детей до 5 лет, перед сдачей крови, обязательно поить кипяченной водой (порциями, до 150-200 ml, на протяжении 30 минут)
Услуга временно недоступна
Молекула р53 является одним из самых важных видов «оружия» в борьбе с раком. Ученые уже давно изучают, как работает этот «хранитель генома». В 1993 году изображение р53 было на обложке престижного журнала «Science». Этот белок стал чем-то вроде поп-звезды среди всех «ремонтных рабочих» нашего организма. При повреждении клеток он останавливает клеточный цикл и запускает механизм восстановления. В случае слишком серьезного дефекта программирует клетку на самоуничтожение.
Если в организме есть такой «страж», почему же тогда рак по-прежнему уносит жизни миллионов людей? Потому что ген ТР53, который продуцирует р53, мутирует и меняет форму белка, делая его неработоспособным. Кроме того, у р53 есть грозный противник – молекула MDM2. Она связывается с белком р53 и полностью нейтрализует его эффективность.
Восстановление дееспособности этого белка – самая большая мечта исследователей. Едва ли найдется какая-то другая молекула, которой уделяли бы столько внимания. Некоторые ученые пытаются максимально сохранить «работающие» молекулы р53 путем блокирования MDM2.
Исследовательская работа
Компания Рош проводит испытания ингибитора «идазанутлина». Его применяют против острого миелобластного лейкоза. Ранее изучали действие ингибиторов на рак предстательной железы и нейробластому. Главной проблемой при разработке подобных препаратов является наличие побочных эффектов. Так в 2012 году при испытании блокатора опухолей жировой ткани было отмечено опасное снижение количества иммунных клеток.
Есть и другой подход: «лечение» р53, направленное на то, чтобы белок вновь оказался дееспособным. Это более трудный путь, но он стоит усилий, потому что измененный р53 не только теряет способность программировать дефектные клетки на уничтожение, но и становится онкогеном, то есть ускоряет развитие рака. Исследователи с помощью суперкомпьютеров создали динамическую модель р53 и обнаружили в центре белка небольшой «мешочек». В здоровой молекуле этот «карман» открывается на очень короткий промежуток времени. В измененных белках он остается открытым гораздо дольше. Если найти молекулы, которые могут «связать» зазор, можно восстановить функции р53.
Группа ученых во главе с профессором Питером Кайзером из Университета Калифорнии изучила большое количество различных веществ. Было найдено около 3000 «кандидатов», которые могли бы проникнуть в «карман». Из них 10-15% способны реактивировать белки р53 в опухолевых клетках, причем некоторые агенты работают практически со всеми видами мутаций. Это значит, что они могут воздействовать на любые деформированные белки, в том числе на те, которые вызывают болезнь Альцгеймера.
В 2012 году началось тестирование агента АПР-246, который продемонстрировал достаточную эффективность в лечении рака крови.
В 2016 году на ежегодном собрании Европейского онкологического общества были опубликованы результаты второй фазы клинических испытаний АПР-246. Фармацевтическая компания «Aprea Therapeutics AB» использовала препарат в лечении женщин, страдающих раком яичников. Из 22 пациенток с измеримыми поражениями полный ответ наблюдался у трех. У десяти была частичная реакция, у восьми – стабилизация состояния, а у одной женщины изменений не произошло.
Вице-президент «Aprea» доктор Микаэль фон Эйлер отметил, что АПР-246 хорошо сочетается с химиотерапией и увеличивает процент выживаемости больных, устойчивых к противоопухолевым препаратам.
Остается решить вечную проблему: безопасность. Никто не знает, как может отреагировать организм на реактивацию поврежденной версии р53. Тем не менее, такая стратегия является одной из самых перспективных, так как половина всех опухолей связана с дефектами этого белка.