 |
Транскрипционная активность p53
|
|
|
|
Министерство образования Республики Беларусь
Учреждение образования «Международный государственный экологический институт имени А. Д. Сахарова БГУ»
Факультет экологической медицины
Экологической медицины и радиобиологии
Кафедра __________________________________________________
(название кафедры)
Контрольная работа
«Молекулярная и клеточная радиобиология»
по дисциплине «__________________________________________________»
(название дисциплины в соответствии с учебным планом)
Студентки 5 -го курса группы 23072
Пунько Марины Викторовны
__________________________________________________
(фамилия, имя и отчество)
Номер зачетной книжки 23073-06
Пунько Марина Викторовна, ул Трудовая 1,кв.3
г. Дрогичин, Дрогичинский район, Брестская область, 225830,Беларусь
Домашний адрес: ____________________________________________________________
(получатель, улица, дом, корпус, квартира, город, район, область, индекс и страна)
Минск 2017
ТЕМА: Роль белка р53 как «стража генома» в клетке и в реализации апоптоза.
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 апоптоза.
|
|
|
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.
ДОМЕННАЯ СТРУКТУРА БЕЛКА P53
Активная молекула р53 представляет собой тетрамер. Мономер р53 имеет выраженную доменную организацию. В N-концевой области (1-73 а.к.) находится многокомпонентный трансактивационный (ТА) домен и примыкающий к нему (63-97 а.к.) богатый пролином SH3 домен. Центральную треть белковой молекулы (94-312 а.к.) занимает участок, ответственный за узнавание и связывание специфических элементов ДНК. На эту область приходится большинство точечных мутаций гена р53. Ближе к С концу располагается олигомеризационный домен (325-355 а.к.) и неструктурированный щелочной С-концевой домен (360-393), играющий важную роль в регуляции активности белка.
ПЕРЕДАЧА СИГНАЛОВ НА P53
Описан целый ряд состояний, в которых активируется р53:
· истощение запасов нуклеотидов,
· нарушения цитоскелета (нарушения полимеризации актиновых волокон, деполимеризация микротрубочек),
· нарушения биогенеза рибосом,
· состояние гипоксии и ишемии,
· состояние гипероксии,
· отсутствие или избыток некоторых ростовых факторов или цитокинов,
· нарушения клеточной адгезии и фокальных контактов,
|
|
|
· дефектные интегрины,
· нарушение прикрепления клеток к субстрату,
· появление полиплоидных клеток,
· образование микроядер, разрушение хромосомного веретена,
· гипер- и гипотермия,
· действие окиси азота (NO) и многое другое.
В настоящее время наиболее изученным является процесс индукции
р53 при повреждениях ДНК. В качестве примера механизма индукции р53 можно рассмотреть состояния, вызванные действием двух типов излучения - гамма радиации и ультрафиолета. Если в первом случае происходит более или менее «чистое» повреждение, с образованием разрыва цепи ДНК, то во втором наблюдаются сшивки ДНК, вызванные димерами тимина.
Киназа АТМ может напрямую активировать р53, фосфорилируя его по Ser15. Среди прочих мишеней киназа АТМ фосфорилирует и активирует киназу сверочных точек Chk2, которая, в свою очередь, фосфорилирует р53 по Ser20, вызывая его активацию.
Подавление продвижения РНК-полимеразы II с помощью ингибиторов транскрипции, на стадии элонгации, при которой C-концевой домен полимеразы полностью фосфорилирован, приводит к активации р53, причем накапливающийся белок р53 фосфорилирован по Ser15 и Lys382. По видимому, похожая ситуация складывается и при остановке элонгации под действием препятствий на пути полимеразы, вызванных повреждениями ДНК. В обоих случаях происходит активация киназы АТR. Киназа ATR, подобно киназе АТМ может фосфорилировать напрямую р53 по Ser15, но кроме этого активирует киназу сверочной точки Chk1, которая, подобно киназе Chk2, фосфорилирует р53 по Ser20. Другой механизм распознавания застреваний полимеразы на матрице включает белок BRCA1, который при элонгации ассоциирован с РНК-полимеразой II. При остановке транскрипции происходит фосфорилирование BRCA1 и его удаление из транскрипционного комплекса.
Одним из сенсоров может выступать сам белок р53, поскольку он обладает способностью узнавать и связываться с поврежденными участками ДНК. За счет своего С-концевого домена р53 не только может связываться с такими участками, но также выполняет функцию репарационного фермента. Белок р53 обладает активностью 3'-5' экзонуклеазы, и может вырезать поврежденные участки, которые затем могут достраиваться другими ферментами репарации.
|
|
|
ТРАНСКРИПЦИОННАЯ АКТИВНОСТЬ P53
Специфичность транскрипционной активации генов определяется
способностью р53 взаимодействовать с регуляторными участками
этих генов. Консенсусная структура р53 связывающего элемента
состоит из двух полусайтов, PuPuPuCA/TA/TGPyPyPy-(Nn)-PuPuPuCA/T
A/TGPyPyPy, где Pu - пурины, а Py - пиримидины. Белок р53 узнает специфические элементы ДНК и взаимодействует с ними за счет своего центрального ДНК связывающего домена (ДСД).
По биоинформатическим расчетам в геноме человека присутствует
не менее 4000 генов, содержащих р53-связывающе элементы, хотя по экспериментальным оценкам, основанным на данных хроматиновой иммунопреципитации, число р53-регулируемых генов находится в пределах 500-1600. Примечательно, что лишь половина генов, содержащих р53-респонсивные элементы ДНК и связывающих р53, увеличивают транскрипцию при активации р53 - другая половина реагирует на р53 понижением транскрипции.
|
|
|
