p53
O p53 (ou TP53 para "proteína tumoral 53") é um fator de transcrição que regula muitas funções celulares importantes, como a regulação do ciclo celular , a autofagia ou apoptose (morte celular programada). Em humanos, esse gene está localizado no cromossomo 17 . O gene TP53 está inativado em quase 50% dos cânceres humanos.
Histórico
De 1979 a 1985
A proteína p53 foi descoberta em 1979 simultaneamente por 4 equipes de pesquisa. Três dessas equipes estavam interessadas em vírus carcinogênicos e caracterizaram uma proteína celular de 53.000 dalton capaz de interagir com proteínas expressas por esses vírus (Equipe de L. Crawford, A. Levine e P. May).
Ao mesmo tempo, a equipe de L. Old caracterizou uma proteína de mesmo peso molecular procurando identificar novos antígenos tumorais. Só em 1985 pudemos mostrar que a proteína demonstrada por L. Old era a mesma das outras três equipes. O nome definitivo de p53 foi dado por L. Crawford em 1984. A nomenclatura Tp53 proposta em 1998 ainda não é totalmente usada no momento.
Em 1983, a equipe de A. Levine foi a primeira a isolar o gene p53 de camundongos. No ano seguinte, várias equipes isolaram o gene p53 humano . O que a comunidade científica não sabia na época era que todos esses genes isolados eram mutantes e tinham propriedades específicas.
1985-1989
Nesses quatro anos, o estudo das propriedades desses genes mutantes levou a comunidade científica a classificar o gene p53 no grupo dos oncogenes .
1989-2007
Foi em 1989 que duas equipes americanas (B. Vogelstein e J. Minna) descobriram que o gene p53 foi inativado por mutação em cânceres humanos. Ao mesmo tempo, a equipe de A. Levine descobriu que os genes p53 isolados foram mutados. Essas observações e a possibilidade de estudar um p53 não mutado possibilitaram classificar esse gene no grupo dos genes supressores de tumor . A partir de 1989, o número de laboratórios trabalhando em p53 aumentou dramaticamente de dez para milhares, com muitos laboratórios clínicos interessados em mutações de p53 em vários cânceres humanos.
Resumo de alguns destaques- Descoberta de mdm2, um inibidor de p53
- Descoberta das propriedades apoptóticas de p53
- Descoberta da resposta do p53 após lesões genotóxicas
- Cristalização da proteína p53
- Descoberta de p63 e p73, proteínas relacionadas a p53
2008-2017
Avanços no estudo de genomas e transcriptomas revolucionaram nosso conhecimento sobre a organização dos genes com a demonstração de que cada gene eucariótico pode codificar muitas proteínas . Dentronovembro de 2017, está estabelecido que o gene TP53 é transcrito em 8 RNAs mensageiros diferentes que podem ser traduzidos em 12 isoformas diferentes. Cada uma dessas isoformas parece ter uma propriedade diferente dentro da célula, mas sua função exata ainda não é totalmente compreendida.
Papel antitumoral de p53
A principal função da proteína p53 é atuar como um fator de transcrição . Funciona ligando-se especificamente às regiões reguladoras dos genes cuja expressão controla. Em uma célula normal, na ausência de qualquer estresse, há muito pouco p53 porque não é necessário para a célula funcionar . Essa ausência de p53 se deve à enzima mdm2 , uma ubiquitina ligase E3 que, ao se ligar a p53, induz sua destruição. Quando a célula está sob estresse, a associação entre p53 e mdm2 é abolida, o que leva a um aumento na quantidade de p53 na célula. Esta primeira fase é chamada de “fase de ativação”. Muitos tipos de estresse são capazes de ativar o p53, como danos ao DNA , defeitos na divisão celular ou no metabolismo.
Em segundo lugar, o p53 sofrerá numerosas modificações pós-tradução que permitirão que sua função como fator de transcrição seja ativada. Esta fase é chamada de “fase de modificação”.
Em terceiro lugar, o p53 ativará a transcrição de um grande número de genes . Esta fase é chamada de “fase de resposta”. Todo esse programa pode levar a dois resultados, ou interrupção do ciclo celular ou apoptose .
Consideramos o p53 como o guardião da integridade celular. Atua nos inibidores de Cdk , p21 por exemplo. Isto permite inibir o Cdk4 , o que permitirá inibir a fosforilação do pRB . Este último, portanto, permanece ativo, e a célula é bloqueada na fase G1.
A interrupção do ciclo celular permite que a célula estimule seus mecanismos de reparo, alguns dos quais são ativados diretamente pelo p53. Quando o reparo é feito, o nível de p53 retorna ao normal e o ciclo celular é reiniciado. Se o dano à célula não pode ser reparado, a célula entra em apoptose , o que leva à sua eliminação. Esse mecanismo apoptótico é controlado diretamente pelo p53, em particular por meio de suas isoformas. Uma das funções do p53 é ativar, entre outras coisas, a expressão do gene Bax. A proteína Bax , por dimerização, perfura a membrana mitocondrial para permitir que o citocromo c saia. A liberação de citocromo c da mitocôndria para o citosol é um evento central no processo apoptótico intrínseco. No momento, não se sabe por que ou como algumas células entram em um programa apoptótico em vez de uma parada do ciclo celular e vice-versa.
A proteína p53 é, portanto, uma molécula essencial para manter a integridade da célula e seus componentes. É por esta razão que geralmente é denominado "guardião do genoma".
Se eliminarmos artificialmente o p53, a célula não poderá mais responder a todos os estresses e nenhuma parada do ciclo celular ou apoptose será observada. Quando o p53 está inativo, por exemplo quando está mutado, ele não é mais capaz de agir sobre o inibidor de Cdk : o Cdk4 está, portanto, ativo. Ele irá fosforilar o pRB , o que causará a entrada na fase S da célula.
Estrutura da proteína p53
O fator de transcrição p53 consiste em 6 domínios funcionais diferentes. Cada domínio tem uma função específica dentro da proteína, função essa que foi caracterizada pelo uso de proteínas mutantes deletadas de um ou mais desses domínios funcionais. Essas funções não são, entretanto, completamente independentes dentro da proteína porque cada uma delas é afetada pela atividade dos outros domínios do p53.
O domínio N-terminal de transativação (resíduo 1-63)
O domínio rico em prolina (resíduo 64-92)
O domínio de ligação ao DNA (resíduo 102-293)
O domínio de localização nuclear NLS (resíduo 316-325)
O domínio de tetramerização (resíduo 325-355)
O domínio C-terminal rico em lisina (resíduo 367-393)
Lista de genes alvo p53
Genes envolvidos na parada ou senescência do ciclo celular
- BHLHE40 : família hélice-alça-hélice básica, membro e40 ( DEC1 : diferencialmente expresso em condrócitos 1) → fator de transcrição, reprime a transcrição de Id1
- BTG2 : gene de translocação de células B 2 ( Tis21 ) → regula a transcrição de genes envolvidos na transição G1 / S do ciclo celular e ativa a desaanilação de certos mRNAs
- BTG3 : gene 3 de translocação de células B ( ANA , Tob5 ) → regula a transcrição de genes envolvidos na transição G1 / S do ciclo celular e ativa a desaanilação de certos mRNAs
- CDKN1A : inibidor da quinase dependente da ciclina 1A ( p21 ) → inibe a atividade das quinases dependentes da ciclina (CDK), inibe a proteína PCNA , a replicação do DNA e também a entrada na mitose .
- SERPINE1 : inibidor da serpina peptidase, clade E, memeber1 ( PAI-1 : inibidor do ativador do plasminogênio tipo 1) → inibidor da uroquinase (uPA) e do ativador do plasminogênio tecidual (tPA)
- ZNF385A : proteína de dedo de zinco 385A ( Hzf : dedo de zinco hematopoiético) → regulador transcricional, aumenta a atividade de p53 nos genes de parada do ciclo celular
- DcR2
- 14,3.3 sigma
- Reprimo
Genes reguladores do metabolismo celular
- AMPKb1
- AMPKb2
- REDD1
- Tigar
- Sestrin1
- Sestrin2
- PHLDA3
- PTEN
- p53DINP1
Genes envolvidos na apoptose
- Puma
- Noxa
- BAX : proteína X associada a BCL2 (Bax) → interage com a proteína mitocondrial VDAC , induz despolarização da mitocôndria e liberação de citocromo c
- FAS
- DR5
- CDIP
Genes que induzem estresse oxidativo
- NOS3
- PERP
- PIG3
- PIG6
Genes de reparo de DNA
- PCNA
- GADD45A
- DDB2
- XPC
Modificação do gene p53 em cânceres
Alterações do gene p53 em cânceres humanos
Quase 50% dos cânceres humanos têm um p53 mutado que perdeu suas capacidades antiproliferativa e apoptótica. Nos cânceres do colo do útero (sempre associados a um vírus do tipo HPV ), a situação é particular. Uma proteína viral ( proteína E6) se liga especificamente ao p53 e o destrói, o que leva à mesma situação que um tumor com p53 mutado. No entanto, os tumores HPV16 positivos têm melhor prognóstico, de fato o P53 inativado pela ligação ao E6 permanece normal em sua estrutura, pois não sofre transformação.
Por que o gene p53 é freqüentemente alterado em cânceres humanos
A proteína p53 é o agente mais importante na proteção da célula contra a cancerização. As células nas quais o gene está intacto serão, portanto, menos propensas à cancerização. Isso permite afirmar que "a inativação do p53 é um pré-requisito essencial para a cancerização", embora o fenômeno na verdade ocorra na outra direção: se o p53 sofrer mutação, a célula ficará muito mais sob risco de transformação maligna . Isso explica porque as mutações do p53 são observadas em mais da metade dos cânceres humanos.
Além disso, as mutações de p53 são consideradas dominantes negativas. Isso significa que as cópias modificadas dominam a cópia funcional. Na verdade, para a proteína P53 ser ativa, ela deve formar um tetrâmero de 4P53 funcional. Para um indivíduo P53 +/- (1 alelo de tipo selvagem e 1 alelo mutado), temos então 1 chance em 2 de ter o alelo de tipo selvagem P53. Ou seja, 4 proteínas (tetrâmero funcional), que nos faz (1/2) expoente 4 ter um tetrâmero formado do tipo 4P53 selvagem. Podemos então entender muito rapidamente por que o P53 está danificado, mesmo com uma única mutação em um de seus alelos. É, portanto, uma dominância negativa no caso de uma mutação: 15 tetrâmeros não funcionais contra 1 tetrâmero funcional.
Como o gene p53 é alterado?
Estudos de epidemiologia molecular demonstraram formalmente que as alterações no gene p53 são devidas à exposição a carcinógenos em casos de câncer brônquico (tabaco), câncer de pele (raios UV) ou câncer de fígado (álcool) em países em desenvolvimento (exposição à aflatoxina B1), por que os mecanismos de reparo do genoma não funcionaram.
Relação entre a perda da função de p53 e propriedades do tumor
O objetivo da terapia do câncer é matar as células malignas com o mínimo de dano às células normais. A apoptose é um dos canais induzidos pela radioterapia ou quimioterapia. Infelizmente, este programa apoptótico é controlado por p53. É geralmente observado que os tumores que expressam p53 alterado têm uma resposta mais pobre à terapia em comparação com um tumor que expressa p53 mutado. No entanto, existem casos especiais em que o inverso é observado. Atualmente, o status do gene p53 não é usado como um marcador na prática clínica de rotina. Uma terapia antitumoral baseada na utilização de P53 a partir de uma síntese artificial, parece quase impossível devido à complexidade induzida por tal geração, fora do domínio genético. Seria mais realista usar as células não mutadas de um paciente como fonte de produção da proteína, simulando sua produção, por exemplo, pela proteína P14. Um ensaio terapêutico, realizado em 2002 em camundongos, e baseado na produção das proteínas P53, foi, entretanto, acompanhado de envelhecimento acelerado. A regulação e ativação do P53, no entanto, é uma área muito complexa.
Notas e referências
Notas
Referências
- Os valores para a massa e o número de resíduos indicados aqui são aqueles do precursor da proteína resultante da tradução do gene , antes das modificações pós-tradução , e podem diferir significativamente dos valores correspondentes para o proteína funcional.
- Isobe M, Emanuel B, Givol D, Oren M, Croce C, Localization of gene for human p53 tumor antigen to band 17p13 . Nature, 1986; 320: 84-5.
- "Isoformas, proteína p53"
- "Inserm p53, o momento certo para evitar o câncer"
- https://www.youtube.com/watch?v=9OvzIpQhXTw "Synthetic Synthesis of Proteins, 5 min / 13 min"]
- "You tube: Life in Miniature, 2013: Our Secret War Against Cancer"
- "Nature, 2002: camundongos mutantes p53 que exibem fenótipos associados ao envelhecimento precoce"
- "Regulamento P53 / Hdm2"
- "Youtube: introdução ao p53 e a resposta aos danos ao DNA, parte 1"
- "You Tube 2012: A regulação e ativação das funções P53 protegem do câncer"
- (en) p53 e supressão de tumor , Terry Van Dyke, New Eng J Med, 2007; 356: 79-81
- (pt) Surfing the p53 network , Vogelstein B, Lane D, Levine AJ (2000). Nature 408: 307-310.
- (en) via p53: loops de feedback positivo e negativo , Harris S e Levine AJ (2005) Oncogene 24: 2899–2908.
- (en) o site p53