P53功能和研究进展

1、P53基因功能及相关研究进展1979年科学家们首先发现并报道p53基因，并将其定义为一个致癌基因，然而当10年后科学家们揭开p53基因肿瘤抑制子的准确特性后，导致了p53研究的急剧升温。如今，对p53生物的研究已经持续了30多年，在这30多年里，人们对P53基因有了更深入的了解，但是，人们对其作用以及与癌症的关系却产生了更多的疑问。对P53功能的研究也成为人们试图攻克肿瘤的一个靶点。1 P53基因功能1.1 细胞周期调控 细胞内P53对各种可能引起肿瘤的异常情况起零耐受作用，可有效地防止细胞的恶性转化。在DNA受损伤后，细胞分裂被延迟，在细胞周期中从G1-S、G2-M的延迟在大多数机体发生，其

2、中G1期关卡的存在可防止以损伤的DNA为模板进行复制，允许损伤的DNA在关键的细胞功能发生之前修复，可增加细胞存活时间，限制带有可遗传的基因损伤的细胞增殖。如果损伤的细胞处于G1期早期，P53触发细胞周期限制点，及阻止细胞由G1-S，该限制点抑制细胞周期的作用是通过P21WAF1/CIP1完成，P53蛋白具有与WAF1/CIP1基因启动子序列结合的特性，启动WAF1/CIP1转录，促P21WAF1/CIP1合成，抑制CDK-cyclin复合物，抑制细胞生长，与PCNA结合能抑制PCNA的活性，通过阻止DNA复制的延伸阶段干扰细胞周期的进展，控制S期。1P21WAF1/CIP1还可在细胞周期的后

3、期与cyclinA及B复合物结合，进而阻止进入有丝分裂期。1.2 P53与细胞凋亡 P53触发细胞凋亡，调节一些凋亡相关基因。肿瘤发生和凋亡之间的联系可由bcl-2的特性看出。Bcl-2和Bax为同源蛋白，研究表明bcl-2有抑制大部分凋亡途径的特性，而Bax加速细胞凋亡，Bcl-2和Bax可在细胞内形成异源二聚体，Bax本身可形成同源二聚体，细胞凋亡主要取决于同源二聚体和异源二聚体的比例，如Bax/ Bcl-2大于Bcl-2 /Bax细胞就发生凋亡，如Bax/ Bcl-2小于Bcl-2 /Bax细胞凋亡被抑制，bax启动子存在P53结合位点，P53能直接作用于bax基因促进其转录。DR4、D

4、R5都是近来发现的细胞膜死亡受体由相应的配体TRALL激活，参与细胞内凋亡激活过程，TRID（TRALL-R3）也是TRALL的受体，能通过与D4和D5竞争TRALL而阻止TRALL介导的细胞凋亡。DR5是由P53调节的基因，在细胞受到基因毒性压力(genotoxic stress)时可诱导表达。IGF可对抗促凋亡因素而使细胞避免死亡，P53可通过调控IGF而诱导凋亡。P53也可通过干扰生长因子的信号转导通路引起细胞凋亡。(figure 1)1.3 血管生成调节作用 研究表明正常细胞向恶性细胞转化过程中必须转化为血管生成表型，诱发新生血管生成。TSP-1是血管生成强有力的抑制因子，P53能刺激

5、内源性的TSP1基因，正性调节TSP-1启动子序列，在成纤维细胞中，野生型P53能通过调节TSP-1抑制血管生成。研究发现P53与血管内皮生长因子（VEGF）之间有明显的相关性，P53突变增加，微血管数量就增加，提示P53突变可上跳VEGF，促使肿瘤血管生成。1.4 P53基因缺失、突变与致癌基因缺失、突变是许多肿瘤发生的原因之一，研究表明在乳腺癌、肺癌、结肠癌等肿瘤中，突变的P53基因直接参与了这些肿瘤的发生。2P53基因的致癌机制为纯合子和半合子机制。参与细胞癌变的基因主要有三种，即是纯合性、突变性和应缺失造成的杂合性丢失的半合子。突变型P53蛋白能抑制野生型P53基因的活性或使之失活。从

6、而导致细胞转化与癌变。3 Baker等提出关于有P53基因点突变的细胞比仅有一个P53等位基因缺失而无点突变的细胞具有更强的生长优势型。Figure 1 P53对细胞凋亡影响的信号转到通路2 P53相关研究进展2.1 P53和MDM2的相关研究鼠双微染色体2 (murine double minute 2 , MDM2 )，其产物MDM2蛋白是p53的重要负性调节因子，Mdm2能够促使Nedd8结合到p53，而Nedd8的结合会抑制p53的转录活性。Nedd8是一种类泛素蛋白，它碳端的氨基乙酸（glycine）能够通过异肽键（isopeptide）共价连接到其他蛋白的赖氨酸（lysine）残基

7、上，这种类似于蛋白泛素化的过程称为neddylation。这种E3泛素连接酶（E3 ubiqutin ligase）能够通过对p53泛素化调控p53，而Mdm2本身也通过自身泛素化（autoubiqutination）调控。 研究表明，Mdm2能够和Nedd8结合，而且，Mdm2的存在，会明显增加结合了Nedd8的p53的含量。对内源性的p53和Mdm2的检测表明，二者都能够发生neddylation；不过，似乎只有一小部分p53结合Nedd8。如果用RNAi来消除Mdm2，p53 neddylation的稳定程度就会降低，从反面证明了Mdm2对p53和Nedd8结合的介导作用。 通过利用温度

8、敏感系统证实，不能neddylation的p53比普通的p53有较高的转录活性，过去的研究已经知道，DNA损伤会导致p53磷酸化，进而抑制Mdm2和p53的结合而阻断p53的泛素化，稳定p53而启动DNA修复等机制。与之不同的是， neddylation并不能被DNA损伤导致的p53磷酸化阻断。4Figure 2 : P53与MDM2的相互作用2.2 P53临床研究 从2000年开始，人们对P53的研究开始陆续进入临床研究，由于p53可以阻滞肿瘤细胞G1 / Go期，使肿瘤细胞不能进入S期，从而抑制肿瘤细胞的增生，因此人们试图利用这一特点去抗击肿瘤。p53在DNA遭到破坏时，可与细胞核内特异的

9、DNA部位结合，通过氨基酸的酸性激活区，激活邻近基因的启动了，从而促进邻近基因的表达，对抑制细胞增生的基因起到转录激活因了的作用5,6 。p53抑制肿瘤发生的另一途径是直接对某些基因的启动了起负调控作用，受负调控的基因多数是一些与细胞增生有关的基因。如果修复失败，p53能下调其下游的与凋亡相关的bax ,igf-bpi基因，上调bcl-2基因调控细胞凋亡7,8。目前己发现突变型P53在大多数肿瘤中都有高表达，同时发现具有突变的患者恶性度高，预后差，在肿瘤的浸润转移过程中均起一定作用。在卵巢癌研究中发现，与良性、交界性、低度恶性肿瘤相比，恶性卵巢癌中突变型P53蛋白阳性率明显升高， P53基因突

10、变和过度表达明显升高，提示P53突变在肿瘤的发生、发展中起一定作用9。在胃肠腺癌中，P53蛋白阳性率为20% -60%，也有报道结肠癌中P53突变率高于70%，一般大肠癌阳性率高于胃癌。有研究发现胃肠癌中P53阳性者侵出胃肠壁的比例及淋巴结转移率明显高于P53阴性者。在肺癌中发现，N0(无淋巴结转移),N1(第一站淋巴结转移到支气管周围或同侧肺门淋巴结),N2(第二站转移到同侧纵隔淋巴结及隆突淋巴结)不同期肺癌P53突变率分别为22. 6 % , 44.2%和，61. 8，三者之间具有显著性差异，同时发现生存率低于3年和高于3年组患者突变率分别为51.9%,27.9%，两者亦有显著性差异，提示

11、伴有P53基因突变的癌肿中，侵袭力强，易于发生淋巴结转移，其生存率也明显降低10。由于p53基因与肿瘤的发生、发展以及临床疗效均有密切关系11。人们不断探索应用p53基因对肿瘤进行治疗，目前国外主要应用重组腺病毒-p53(rAd-p53)进行肿瘤临床研究12。rAd-p53制品自1995年在美国批准进入临床试验，目前治疗食管癌、卵巢癌及膀胱癌的期临床试验已取得阶段性成果；非小细胞肺癌和乳腺癌的 期临床试验已经完成；头颈部鳞癌的 期临床试验（在美国、德国、西班牙及波兰的46个城市进行）也即将完成。自从FDA 1995年批准重组腺病毒用于人体试验至今，没有任何因使有重组腺病毒而引发肿瘤及其它遗传性

12、疾病的报道。这让人类在抗击肿瘤的斗争中看到了一丝曙光。1. Ikeguchi M, Satio H, Kondo A, etal. Mutated p53 protein expression and proliferative activity in advanced gastric cancer.J. Hepatogastroenterol,1999,46(28):2648-26532. Mineta H, Borg A, Dictor M, etal. P53 mutation,but not p53 expression,correlates with survival in head

13、 and neck squamous cell carcinoma. J. Br J Cancer,1998,78:1084-10903. 张爱菊，p53基因与人类肿瘤。J. 医学综述,1998,4:405-4074J. Wade Harper. Neddylating the Guardian:Mdm2 Catalyzed Conjugation of Nedd8 to p53.5Harper J W.Adami GR.Wei N.et al. The p21 cdk-interac-bong protein Cipl is a potent inhibitor of GI cyclin-d

14、ependent kinaseJ.Cell .I 993 ,75 (4) :805-816.6Ikeguchi M .Makino M .Kaibaro N. Telomerase activity and p53 gene mutation in familial polyposis coli J.Anticancer Res .2000 .20(5c) :3833-3837.7张池.何凤田. p53基因在肿瘤基因治疗中的进展J 世界华人消化杂志.2003 ,I I (10) :1593-1596.8Lorne J .Hofseth S .Hussain P.et al. p53:25 ye

15、ars after its discoveryJ.Pharmacological Science .zooa .25 (4):177-189Klemi PJ, Pylkaner L, Kilhoma P, et al. P53 protein detected by immunohistochemistry as a prognostic factor in patients with epithelial ovarian carcinomaJ. Cancer, 1999，76(1): 120一12710Biros E, Kalina I, Biros I, et al.Polymorphism P53 gene within the caden 72 in lung cancer patients（J. Neoplasma, 2001,48(5):407-41111. Roth JA, Swisher SG,