P53基因突变——读《陈巍说基因》

P53基因在超过50%的肿瘤中发生突变

一、P53基因和蛋白的结构和功能

结构

P53基因位于17号染色体的短臂上，编码的蛋白有393个氨基酸残基。P53之所以为P53，是因为在电泳中，它的条带处在分子量Marker所标示的53KD的位置，但其分子量实际上是47.3KD（脯氨酸拖累其前游的脚步）。
P53蛋白单体没有生物学功能，其四聚体是功能单位。

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主要为6个结构功能域，如上图：
1、1-43：转录激活功能域，transcriptional activation domains(TAD1);
2、44-63：TAD2
3、64-92：富含脯氨酸，proline-rich domain(PRD)
4、102-292：DNA结合功能域，DNA binding domain(DBD)
5、320-355：负责4个P53单体聚合成一个四聚体
6、356-393：羧基端的调控区，包含了三个让P53蛋白定位到细胞核内的信号

功能

P53蛋白在抑制细胞的癌变中主要起四个左作用：
1、当DNA有损伤的时候，P53就可以把让细胞停在细胞周期的G1期，不进入S期，不进行细胞分裂和增殖
2、当DNA有损伤的时候，P53会启动对DNA的修复功能
3、对于难以修复的DNA细胞，使其衰老，senescence
4、当DNA严重损伤时，P53启动凋亡（程序性自杀机制），apoptosis

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1、细胞周期：G1期，S期，G2期，M期
G1期：first gap，准备原材料，合成RNA和蛋白
S期：synthesis，是DNA合成期
G2期：second gap，DNA合成后期，准备有丝分裂所需要的物质，包括微观蛋白等
M期：mitosis，有丝分裂期

P53将有损伤的细胞停留在G1期，给细胞时间修复有损伤的DNA，防止DNA的突变被带到下一代。

2、DNA修复
常见的DNA损害：DNA链的断裂，DNA链上单个碱基的脱落，DNA链上单个碱基的突变

3、细胞凋亡
细胞的程序性自杀，DNA被切成200BP左右的小片段，细胞皱缩，形成由细胞膜包裹的凋亡小体，最后凋亡小体被其他细胞所吞噬。

二、P53基因受到的调控

1、对P53蛋白浓度的调控
2、对P53蛋白分子活性的调控

1、对P53蛋白浓度的调控
浓度调控主要依赖MDM2泛素化蛋白，被结合了泛素的P53蛋白，就会进入到蛋白的降解过程中去。P53蛋白会启动MDM2蛋白的转录，加速P53蛋白的降解，形成负反馈循环，两者达到动态平衡。
P53蛋白半衰期在6-20分钟，在细胞中保持一个相对较低的浓度水平。

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当DNA损伤或细胞出现增殖信号时，ATM/ATR及ARF会抑制MDM2，使P53的半衰期大大增加，P53在细胞中的浓度增加。
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2、对P53蛋白分子活性的调控
ATM/ART及CHK1/CHK2可以使P53蛋白磷酸化，使得P53蛋白与目标DNA的结合能力大大增加；与MDM2的亲和力大大下降，使得被降解的速度降低

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能够活化P53的因素有：
1、DNA损伤
2、强的增值信号
3、氧化压力
4、缺氧
5、缺少营养
6、缺少核苷酸
7、复制压力
8、端粒损耗
增加细胞中P53的浓度，促进P53磷酸化，进一步调控下游基因

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三、P53基因对下游的调控

作为反式调控因子（蛋白）结合到目标基因的顺势调控因子（DNA序列，启动子，增强子等）上，与下序列结合。
在这个序列上，一个字母越高，就表示这个碱基在这个位置上出现的频率越高，P53四聚体在被磷酸化之后，与目标蛋白的结合能力大大增强。

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P53蛋白在对下游的调控当中，会增加部分基因的表达，也会减少另一部分基因的表达
目前已知，P53蛋白直接调控的基因超过129个，

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这些基因按照功能可以分为9大类：
1、细胞周期捕获

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2、DNA修复

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3、细胞老化

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4、细胞凋亡

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总的来说，P53蛋白总是将细胞向静止、修复、死亡的方向调控。
5、代谢和抗氧化，减弱细胞合成代谢

代谢

6、细胞自噬，加强细胞自噬，清楚细胞内部的垃圾

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7、肿瘤微环境，增强周围的免疫环境，吸引更多的巨噬细胞、杀伤细胞前来
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8、细胞的侵袭和转移能力，减弱细胞的侵袭转移能力
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9、干细胞功能，阻止干细胞功能

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四、P53基因突变

75%是错义突变，主要发生在与DNA结合的区域（DBD），其中又以以下六个氨基酸残基的突变频率最高

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有些突变，不仅使P53蛋白丧失抑制肿瘤的能力，还会一定程度上促进肿瘤生长。
··一个人又两个P53基因（拷贝），其中一个拷贝坏掉之后，他翻译出来的突变蛋白的单体让整个四聚体都失去了蛋白活性。
··另外，P53蛋白的氨基酸序列发生改变后，结合到不该结合的位点，启动了不该启动的基因，抑制了不该抑制的基因，一定程度上促进肿瘤的发生。

五、针对P53基因失活的药物研发

目前，没有针对P53的靶向药物上市，原因使看门的人生病死掉了，把他救起来很难实现。
but,科学家发现了以下两种化合物，可以一定程度上回复突变的P53蛋白与DNA结合的能力，并且可以增强突变的P53蛋白引导细胞凋亡的能力。

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六、少一个P53基因，或者多一个P53基因会怎样

Li-Fraumeni Syndrom(Li-Fraumeni 综合征，LFS)
在一个人的基因组中，天生有一个TP53基因（拷贝）有失活突变的，患者得癌症的概率远高于普通人，50%的患者会在30岁之前的癌症，90%的患者会在70岁之前得癌症

增加P53基因的拷贝呢？
P53蛋白使细胞趋向静止、不分裂、不增殖，这时，组织和器官就得不到足够的、新的细胞来补充，当然人就会显得衰老。
大象有多个P53基因拷贝（大象有20个P53基因，及40个P53基因拷贝）
癌症发病率：大象 vs. 人类= 3% vs. 10%

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