PNAS:癌细胞中负调控p53酶的表达

2013-02-07 张迪 PNAS

从1979年发现至今,p53已经历经30多年的岁月,30年说长不长说短不短,人们对p53基因的认识经历了癌蛋白抗原—癌基因—抑癌基因的三重转变,关于p53的文章层出不穷,每当我们觉得离p53的真相接近之时才发现,p53仍是我们最熟悉的陌生人。 来自中科院遗传与发育生物学研究所的一组研究人员近期从p53蛋白的降解入手,发现了一种蛋白能作为E3连接酶,在某些类型的癌细胞中,负调控p53的表达,相关研

从1979年发现至今,p53已经历经30多年的岁月,30年说长不长说短不短,人们对p53基因的认识经历了癌蛋白抗原—癌基因—抑癌基因的三重转变,关于p53的文章层出不穷,每当我们觉得离p53的真相接近之时才发现,p53仍是我们最熟悉的陌生人。

来自中科院遗传与发育生物学研究所的一组研究人员近期从p53蛋白的降解入手,发现了一种蛋白能作为E3连接酶,在某些类型的癌细胞中,负调控p53的表达,相关研究成果公布在1月14日《美国国家科学院院刊》(PNAS)杂志上。

文章的通讯作者是遗传与发育生物学研究所张建研究员,其早年毕业于四川大学,2002年入选中科院“百人计划”,2004年获得国家杰出青年科学基金,主要从事脊椎动物母源因子与早期发育的分子调控,胚胎干细胞分化与去分化,以及神经发育与损伤。

p53自发现以来就与癌症结下了不解之缘,这个人类肿瘤中突变最频繁的单个基因能通过促进细胞老化来防止细胞癌变,通常情况下发生突变或有危险的细胞会收到信号让其停止生长或死亡,但缺乏p53的细胞会无视这些信号。因此不少科学家将其通路作为药物研发的靶标,但是由于绝大多数p53调控蛋白是通过蛋白互作来执行功能的,因此难以进行有效的药物控制。

目前许多p53相关研究都集中在对其活性的翻译后调控上,其中一个最著名的负调节因子就是泛素蛋白连接酶MDM2,这是一种E3泛素连接酶,能通过蛋白酶降解途径,促进p53的降解。此前研究曾发现有其它E3连接酶也能负调控p53,但是是否这些E3连接酶在调控p53方面具有不同,还是重叠的作用,至今科学家们还并不清楚。

在这篇文章中,研究人员发现了一种E3连接酶:RNF2(环指蛋白2)能靶向p53,促进其降解。RNF2的这种E3连接酶活性需要另外一种蛋白的参与,这种蛋白就是PcG复合物组成元件:Bmi1蛋白。Polycomb group(PcG)蛋白能形成保守的调控复合物,对染色质的表达转录具有修饰作用。

研究人员发现p53的增加并不会影响RNF2的表达,这种作用因子与Mdm2不同,只是在某些细胞系中降解p53蛋白,如生殖细胞瘤细胞系。如果敲除RNF2,就会诱导细胞凋亡,如果减少p53的表达,则可以逆转这个结果。

而且生殖细胞瘤中RNF2表达的减少,也会大量降低肿瘤细胞的生长,同时也会导致能恢复肿瘤细胞生长的基因减少,这在体外肿瘤细胞和肿瘤异种移植模型中都得到了验证。

此外研究人员还在人类乳腺癌组织中发现了RNF2和p53表达之间的负相关关系,这些研究结果均表明,RNF2是某些细胞中p53降解途径中的一种E3连接酶,这表明RNF2也许可以作为治疗靶标,用于恢复某些癌细胞中p53的抑癌作用。

近期关于p53,另外来自宾西法尼亚大学的研究人员发现了一类新的p53靶基因和调控分子,他们指出p53与苹果酸酶(malic enzyme)同处于一个分子反馈回路,这说明p53的活性也参与了代谢调控。这一新发现解释了代谢压力导致细胞老化的原因,而p53正是代谢压力的分子感应器。

doi: 10.1073/pnas.1211604110
PMC:
PMID:

RNF2/Ring1b negatively regulates p53 expression in selective cancer cell types to promote tumor development

Wen-jing Sua,b, Jun-shun Fanga, Feng Chenga,b, Chao Liua, Fang Zhoua, and Jian Zhanga,1

Large numbers of studies have focused on the posttranslational regulation of p53 activity. One of the best-known negative regulators for p53 is MDM2, an E3 ubiquitin ligase that promotes p53 degradation through proteasome degradation pathways. Additional E3 ligases have also been reported to negatively regulate p53. However, whether these E3 ligases have distinct/overlapping roles in the regulation of p53 is largely unknown. In this study, we identify RNF2 (ring finger protein 2) as an E3 ligase that targets p53 for degradation. The E3 ligase activity of RNF2 requires Bmi1 protein, a component of the polycomb group (PcG) complex. The up-regulation of p53 does not affect RNF2 expression. Unlike Mdm2, RNF2 only degrades p53 in selective cell lines, such as those from germ-cell tumors. The knockdown of RNF2 induces apoptosis, which can be rescued through the reduction of p53 expression. Moreover, the down-regulation of RNF2 expression in germ-cell tumors significantly reduces tumor cell growth, while the simultaneous down-regulation of both genes restores tumor cell growth in vitro and in tumor xenograft models. Furthermore, a reverse correlation between RNF2 and p53 expression was detected in human ovarian cancer tissues. Together, these results indicate that RNF2 is an E3 ligase for p53 degradation in selective cells, implicating RNF2 as a therapeutic target to restore tumor suppression through p53 in certain tumor cells.

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