p53 Cellular tumor antigen Animation


P53, também conhecida como a proteína 53 (TP53), é um fator de transcrição que regula o ciclo celular e portanto funciona como um supressor de tumor. Ela é importante em organismos multicelulares já que suprime o câncer. A p53 tem sido descrita como a “guardiã do genoma”, “o anjo da guarda do gene”, ou o “vigilante mestre”, em referência a seu papel na conservação da estabilidade por prevenção de mutações no genoma.


O nome p53 é referente a sua massa molecular aparente: ela flui como uma proteína de 53 quilo-dáltons (kDa) em SDS-PAGE. Mas diferentes modos de mensuração da massa molecular podem produzir diferentes resultados. Com base em cálculos de seus resíduos de aminoácidos, a massa de p53 é atualmente de apenas 43,7 quilo-dáltons. Essa diferença é devida ao alto número de resíduos de do aminoácido prolina na proteína p53 com baixa migração de p53 no SDS-PAGE, assim fazendo-a parecer maior. Este efeito é observado com a p53 de várias espécies, incluindo humanas, de roedores, anfíbios e peixes.


Nome official da proteína: antígeno tumoral cellular p53

Sinônimos:
Supressor de tumor p53
Fosfoproteína p53
Antígeno NY-CO-13

Gene

O gene humano que codifica para p53 é TP53. O gene foi chamado TP53 após a proteína para a qual ele codifica (TP53 é outro nome de p53). Os caracteres itálicos são usadas para distinguir o gene TP53 da proteína TP53 do mesmo nome. O gene é localizado no cromossomo humano 17 (17p13.1).

A localização também tem sido mapeada em outros modelos animais:

Camundongo: cromossomo 11
Rato: cromossomo 10
Cão: cromossomo 5
Porco: cromossomo 12.

Estrutura

A p53 humana tem o comprimento de 393 aminoácidos e tem sete domínios:

- Um domínio de ativação de transcrição no terminal N (TAD), também conhecido como domínio 1 de ativação (AD1) o qual ativa fatores de transcrição: resíduos de 1 a 42.

- Um domínio 2 de ativação (AD2) importante para atividade apoptótica: resíduos de 43 a 63.

- Um domínio rico em prolina importante para a atividade apoptótica de p53: resíduos de 80 a 94.

- Um domínio central no cerne de ligação a DNA (DBD). Contém um átomo de zinco e vários aminoácidos arginina: resíduos de 100-300.

- Um domínio de sinalização de localização nuclear (OD): resíduos de 307 a 355. A tetramerização é essencial para a atividade de p53 “in vivo”.

- Um terminal C envolvido na regulação para menos de ligação do domínio central a DNA: resíduos de 356 a 393.

Mutações que desativam a p53 no câncer normalmente ocorrem no domínio DBD. A maioria dessas mutações destrói a capacidade da proteína ligar-se a seus alvos de seqüências de DNA, e assim impede a ativação transcricional desses genes. Tal qual, mutações no domínio DBD são mutações recessivas de perda de função. Moléculas de p53 com mutações em OD formam dímeros com a p53 de tipo selvagem, e as impedem de ativarem a transcrição. Por isso mutações em OD têm um efeito dominante negativo na função de p53.

A p53 de tipo selvagem (normal) é uma proteína sujeita à alteração química, compreendendo regiões dobradas e não estruturadas cuja função é de tipo sinérgica (sinergia é a ação coordenada de duas ou mais estruturas).

Importância Funcional

A p53 tem muitos mecanismos anti-câncer:
- Ela pode ativar proteínas de reparo do DNA quando o DNA tiver sofrido dano;
- Ela também pode deter o ciclo celular no ponto de regulação G1/S no reconhecimento do dano ao DNA (se ela suspende a célula aqui por tempo suficiente, as proteínas de reparo do DNA terão tempo para fixarem-se ao dano e a célula estará livre (aprovada) para continuar o ciclo).
- Ela pode iniciar a apoptose, a morte celular programada, se o dano ao DNA provar-se irreparável.


A p53 é central para muitos dos mecanismo anti-câncer das células. Ela pode induzir o retardo do crescimento, a apoptose e a senescência (envelhecimento). Em células normais a p53 está usualmente inativa, ligada à proteína MDM2 (também chamada HDM2 em humanos), a qual impede sua ação e promove sua degradação atuando como uma ligase de ubiquitina. A p53 ativa é induzida após os efeitos de vários agentes causadores do câncer tais como radiação UV, oncogenes e algumas drogas que causam dano ao DNA. O dano ao DNA é sentido por “controles” em um ciclo celular, e causa a fosforilação de p53 por proteínas tais como ATM, CHK1 e CHK2 em sítios que são fechados para ou dentro da região de ligação a MDM2 e dentro da região de ligação da proteína MDM2 à p53. Os oncogenes também estimulam a ativação de p53, mediados pela proteína p14ARF. Alguns oncogenes também podem estimular a transcrição de proteínas as quais ligam-se a MDM2 e inibem sua atividade. Uma vez ativada, a p53 ativa a expressão de vários genes incluindo um codificador para p21. A p21 liga-se aos complexos G1-S/CDK e S/CDK (moléculas importantes para a transição G1/S no ciclo celular) inibindo sua atividade. A p53 tem muitos mecanismos anti-câncer, e desempenha um papel na apoptose, estabilidade genética, e inibição de angiogênese.



O gene p53 tem sido mapeado no cromossomo 17. Na célula , a ligação da proteína p53 ao DNA, a qual, por sua vez, estimula outro gene a produzir a proteína chamada p21 que interage com a proteína de estimulação da divisão celular (cdk2). Quando a p21 forma um complexo com a cdk2, a célula não consegue passar para o estágio seguinte da divisão celular. A p53 mutante não pode mais ligar-se ao DNa de modo efetivo, e como suma conseqüência a proteína p21 não é tornada disponível para agir como um sinal de parada para a divisão celular. Assim as células dividem-se descontroladamente, e formam tumores.


Pesquisas recentes também tem relacionado as vias de p53 e RB1, por via de p14ARF, levantando a possibilidade de que as vias possam regular uma à outra.

Pesquisas publicadas em 2007 mostraram que, quando a expressão de p53 é estimulada pela luz solar, esta inicia uma cadeia de eventos levando ao bronzeamento. (?)



Regulação da atividade de p53

A p53 torna-se ativada em resposta a muitos tipos de estresse, os quais incluem, mas não estão limitados ao dano ao DNA (induzido tanto por UV, IR ou agentes químicos, tais como peróxido de hidrogênio {peróxido são substâncias que contêm uma ligação –O-O-}), estresse oxidativo, choque osmótico, esgotamento do ribonucleotídeo e expressão desregulada de oncogenes. Esta ativação é marcada por dois eventos principais. Primeiramente, a meia-vida da proteína p53 é aumentada drasticamente, levando a uma rápida acumulação da p53 em células cansadas (estressadas). Secundariamente, uma mudança conformacional força a p53 a tomar uma papel ativo como regulador transcricional nessas células. O evento mais crítico que leva à ativação de p53 é a fosforilação de seu domínio terminal N. A ativação do domínio terminal N de ativação transcricional contém um grande número de sítios de fosforilação e pode ser considerado como o alvo primário para proteínas quinases transdutoras de sinais de estresse.



As proteínas quinases que são conhecidas por mirar este domínio de ativação transcricional de p53, podem ser grosseiramente divididas em dois grupos. Um primeiro grupo de proteínas quinases pertence à família MAPK (JNK1-3, ERK1-2, p38 MAPK), o qual é conhecido por responder a vários tipos de estresse (tensão), tais como danificação da membrana, estresse oxidativo, choque osmótico, choque de calor, etc... Um segundo grupo de proteínas quinases (ATR, ATM, Chk1, Chk2, DNA-PK, CAK) está implicado no controle da integridade do genoma, uma cascata molecular que detecta e responde a várias formas de dano no DNA causada por tensão genotóxica.

In unstressed cells, p53 levels are kept low through a continuous degradation of p53. A protein called Mdm2 binds to p53 and transports it from the nucleus to the cytosol where it becomes degraded by the proteasome. Phosphorylation of the N-terminal end of p53 by the above mentioned protein kinases disrupts Mdm2-binding. Other proteins, such as Pin1, are then recruited to p53 and induce a conformational change in p53 which prevents Mdm2-binding even more. Trancriptional coactivators, like p300 or PCAF, then acetylate the carboxy-terminal end of p53, exposing the DNA binding domain of p53, allowing it to activate or repress specific genes. Deacetylase enzymes, such as Sirt1 and Sirt7 can deacetylate p53, leading to an inhibition of apoptosis.


Em células não estressadas (que não estão sob pressão ou tensão), os níveis de p53 são mantidos baixos através de uma contínua degradação de p53. Uma proteína chamada Mdm2 liga-se a p53 e a transporta do núcleo para o citosol onde p53 torna-se degradada pelo proteossomo (um conjunto de proteínas que parece estar envolvido no processo celular e no transporte de peptídios na formação de moléculas de classe I do MHC). A fosforilação do terminal N final de p53 pelas proteínas quinases mencionadas acima rompe a ligação com Mdm2. Outras proteínas, tais como Pin1, são então recrutadas para p53 e induzem uma mudança conformacional na p53 a qual impede mais ainda a ligação de Mdm2. Co-ativadores transcricionais, tais como p300 ou PCAF, acetilam, então, o terminal carboxila (terminal C) final de p53, expondo o domínio de ligação a DNA de p53, permitindo-a ativar ou reprimir genes específicos. Enzimas desacetilases, tais como Sirt1 e Sirt7 podem desacetilar p53, levando a uma inibição de apoptose.

O Papel de p53 na doença

Se o gene TP53 for danificado, a supressão tumoral é severamente reduzida. Pessoas que herdam somente uma cópia funcional do gene TP53 desenvolverão tumores com mais facilidade na vida adulta, uma doença conhecida como síndrome de Li-Fraumeni. O gene TP53 também pode ser danificado nas células por mutagênese (químicas, por radiação ou viroses), aumentando a facilidade com a qual a célula iniciará uma divisão descontrolada. Mais de 50 por cento dos tumores humanos contém uma mutação ou deleção no gene TP53. O aumento da quantidade de p53, o que pode inicialmente parece uma boa via para o tratamento de tumores ou impedir sua disseminação, atualmente não é um método usável para o tratamento, já que pode causar envelhecimento precoce. Entretanto, a restauração da função endógena de p53 sustenta muitas promessas.

Alguns patógenos podem também afetar a proteína p53 que o gene TP53 expressa. Um exemplo disso, o papilomavírus humano (HPV), codifica uma proteína, E6, que liga-se a p53 e a inativa. Esta, em sinergia com a inativação de outro regulador do ciclo celular, p105RB, permite a divisão celular repetida manifestada na doença clínica da papila (verruga).


Em pessoas saudáveis, a proteína p53 é continuamente produzida e degradada na célula. A degradação da proteína p53 é, como mencionado, associada com a ligação a MDM2. Em uma reação negativa o laço com MDM2 é induzido por si mesmo pela proteína p53. Entretanto as proteínas p53 mutantes freqüentemente não induzem MDM2, e são assim capazes de acumularem-se em concentrações muito altas. Pior, a proteína p53 mutante por si mesmo pode inibir os níveis normais da proteína p53.

Fonte:

http://bioisolutions.blogspot.com/2008/05/p53-cellular-tumor-antigen-p53.html