p53与肿瘤

p53与肿瘤基础医学院07级临床一班陈依然90701114摘要p53作为迄今为止发现的与人类肿瘤发生相关性最高的抑癌基因，其研究进展对肿瘤的发生机制研究和临床治疗有重要意义。

本文简述了p53的生物特性，并重点介绍了p53与肿瘤发生和治疗的一些关联。

关键词：p53 肿瘤Abstractp53, known as the most relative cancer suppressor gene today, is significant to mechanism of tumor development and its clinic therapy. In this article, I review the characteristics of tumor-associated gene p53 and its role in mechanism of tumor growth and cancer therapy.Key Words: p53 Tumor正文恶性肿瘤是一大类严重威胁人类健康的疾病。

p53是迄今为止发现的与人类肿瘤发生相关性最高的抑癌基因，有报道称甚至有50%以上的肿瘤患者存在p53基因的改变。

在细胞周期中，正常的p53在DNA损伤或缺氧时活化，使细胞周期停滞于G1/S点，进行DNA修复，如修复失败则活化下游基因使细胞凋亡。

这两种功能均有助减少肿瘤发生的可能。

1.p53基因特征人类p53基因位于17号染色体短臂1区3.1带（17q13.1），全长16-20kb，含11个外显子和10个内含子，分为野生型（wt-p53）和突变型（mt-p53）。

wt-p53作为抑癌基因，其功能的改变或缺失与大量不同种类的人类肿瘤细胞有密切关系。

wt-p53能整合各种不同的细胞紧急事件的信号，通过转录或非转录途径对这些信号做出包括细胞生长抑制或凋亡在内的不同反应，监视细胞基因组的完整性；mt-p53则不能完成这些功能，甚至成为原癌基因。

wt-p53蛋白是一种分子质量53kd的核内磷酸化蛋白，其半衰期较短。

它是一种定位于细胞核中的转录因子，其活性形式为四聚体，自N端起依次为转录激活区、DNA结合区、四聚体化区和C端调节区。

其中N端酸性转录激活区是p53作为转录因子的转录激活功能的结构基础。

而p53与DNA序列特异性地结合是其行使抑癌功能的中心环节，p53蛋白有5个进化高度保守区，其中4个位于DNA结合区，这些氨基酸序列是p53发挥正常功能所必需的，也是肿瘤细胞最常发生突变的区域。

四聚化功能区由β折叠和α螺旋共同形成二聚体，再由两个相同的二聚体形成完整的四聚体。

由于C端调节区的共价和非共价修饰均可激活p53特异结合DNA，因此，未经修饰的C端被认为是中央DNA结合域的负调控因子。

2.p53生物学特性正常p53的抑癌作用依赖于其健全的生物学功能的表达：（1）参与细胞周期调节、促成损伤修复。

wt-p53可以通过其下游靶基因如p21等表达产物与各种细胞周期素（Cyclin）和细胞周期素依赖性激酶（CDK）相互作用，来阻滞细胞周期。

（2）诱导细胞凋亡。

p53引起细胞发生凋亡的机制包括：结合Bcl-2基因，抑制抗凋亡蛋白Bcl-2的表达从而诱导细胞调亡；亦有研究称p53的凋亡调解是通过上调Bax和下调Bcl-2从而改变Bcl-xL/Bcl-xS实现的；p53蛋白诱导产生ROS的线粒体酶的表达；诱导p53AIP1，甚至死亡受体Fas、PIDD和胞质蛋白Apaf-1的表达；通过对TIGAR（TP53诱导糖酵解和凋亡调节因子）的表达负性调节，使细胞中糖酵解过多，胞内活性氧水平上升而发生凋亡；通过诱导自我吞噬调节基因DRAM的表达，编码诱导细胞死亡吞噬的溶酶体蛋白引发细胞调亡。

（3）抑制肿瘤细胞的黏附及浸润转移。

通过抑制Wnt-β-catenin信号途径，p53蛋白抑制介导细胞黏附的Cadherin分子的表达，并降解参与这一黏附过程的β-catenin，从而抑制肿瘤细胞与周围其他细胞之间的黏附和相互通讯，使其生存环境恶化。

p53蛋白转录抑制基质金属蛋白酶mmp-1、mmp-2、mmp-13的表达，从而抑制肿瘤的早期浸润转移。

（4）抑制肿瘤血管生成。

p53基因具有抑制肿瘤转移及肿瘤血管再生的功能，其可能作用机制见下文详述。

（5）p53基因可以抑制多重耐药基因（MDR）的转录从而降低肿瘤的耐药性。

3.p53与肿瘤3.1 p53与端粒酶p53具有调节端粒酶活性的功能，其调节机制可能是：正常情况下端粒缩短可作为一种DNA损伤信号被p53识别，当这种缩短达到某一临界长度时p53活化，表达增强，直接或间接上调其下游基因P21WAF1/CIP1使其表达增加，抑制CDKs的活性，进而抑制D型或E型Cyelin-CDKs的活性从而减慢G1/S进程。

由于p53失活的细胞缺乏对p21蛋白的调节，从而减少了对Cyclin表达的抑制，Cyelin D、E的异常表达激活了端粒酶活性，导致了细胞的永生化，进而导致肿瘤发生加速，趋向低分化，转移快，预后差。

3.2 p53与肿瘤血管生成肿瘤的生长和转移依赖于血管再生所提供的氧和必要的营养物质。

在血管新生之前，肿瘤组织生长非常缓慢且很少发生转移p53阻止肿瘤血管生成的作用机制可能为：（1）非依赖性抗肿瘤细胞增殖；（2）直接导致诱导血管生成的肿瘤细胞发生凋亡；（3）改变肿瘤血管形成过程，使肿瘤细胞回到休眠状态。

另有研究表明，p53主要是通过激活胶原蛋白的脯氨酰羟化酶（prolyl hydroxylase，PHDs），该酶有抗血管生成特性，以抑制血管再生。

根据肿瘤血管再生所需要的调控因子等方面的研究认为p53阻止肿瘤血管生成的作用机制至少有三种途径：（1）通过抑制缺氧诱导因子（hypoxia inducible factor，HIF）的形成；（2）通过抑制血管生成前因子的合成，如血管内皮生长因子、成纤维生长因子等；（3）通过增加内源性血管再生抑制因子的量或激活一些抑制血管再生的酶（如PHDs）。

第一种是最主要的调控途径，具体如下图（图片引自参考文献[13]）。

HIF是一种由HIF-1α、HIF-1β亚基组成的异源二聚体转录因子，其中HIF-1α亚基是氧调节因子，其含量随细胞内氧水平的变化而变化，它决定HIF的活性；HIF-1β亚基是稳定表达的核蛋白，与HIF的结构稳定性有关。

在含氧量正常的情况下，HIF-lα亚基由于受泛素蛋白酶体的降解作用而保持较低的水平，而在缺氧的情况下，泛素蛋白酶体的作用受到抑制，HIF-lα亚基保持较高的水平，并进入细胞核与HIF-1β亚基结合，形成有活性的HIF，激活其下游靶基因（如VEGF、bFGF），介导形成一系列适应缺氧的生理反应，促进血管生成；当原癌基因激活时，p53蛋白可以直接与HIF-1α亚基结合，导致HIF-1α蛋白被降解，从而抑制了血管再生。

这种结合在正常生理条件下是不会发生的，只发生在DNA损伤、酸中毒、肿瘤细胞的营养缺乏及极端缺氧的情况下。

3.3 p53与miRNAmiRNA 是生物体内源性的非编码RNA，通过特异性结合mRNA，导致其降解或翻译抑制，从而对基因的表达在转录后水平上进行负调控，进而参与调控细胞的增殖、分化及凋亡。

在人类肿瘤细胞中，miRNA的总体水平低于正常细胞的水平，因此推测miRNA与人类肿瘤的发生有关，miRNA具有抑制肿瘤形成的功能。

研究发现一组参与p53信号途径的miRNAs家族——miR-34a-c。

有实验表明，miRNA对于细胞周期促进因子具有负调控作用，miR-34通过抑制细胞的非正常增殖，抑制肿瘤细胞的生长，促进肿瘤细胞的死亡。

miR-34家族成员（miR-34a和miR-34b/c）是p53的直接作用靶标，这种作用可诱导凋亡、细胞周期停滞及衰老。

有文献将p53通过调控miR-34家族抑制肿瘤形成的作用网络机制归结下图（图片引自参考文献[12]）。

由各种原因（原癌基因活化、DNA复制错误、端粒缩短及氧化压力等不利因素）导致的DNA损伤诱导p53经ATM激酶活化，活化的p53通过一系列结合位点激活一些靶基因，miR-34家族前体经过一些剪接形成miRNA，而最终剪接形成的miR-34家族成员（主要是miR-34a和miR-34b/c）与Cyclin E2、CDK6、Bcl-2等形成复合体，抑制靶基因的翻译或者使靶基因RNA降解，从而导致细胞在G1期停滞、细胞凋亡或衰老。

3.4 p53与肿瘤治疗有实验尝试在已发生肿瘤的实验动物身上重新激活肿瘤细胞的p53基因，结果发现在不同的癌细胞上发生了不同的反应：肝癌细胞和淋巴癌细胞因为p53的再度活化而消失；但是对肉瘤细胞没有多大的影响。

因此说明，在不同类型细胞里p53基因的功能或具体机制可能不同。

基于以上结论，在肿瘤细胞中恢复表达野生型p53蛋白将有助于逆转某些肿瘤的恶性表型，抑制其生长。

目前这一策略已被广泛应用于非小细胞肺癌、白血病、胶质母细胞瘤、卵巢、结肠和肾脏等部位肿瘤的治疗。

另外，p53基因状态的差异可使同一病理类型的肿瘤出现放疗反应的差异，p53基因表达产物的检测有助于放疗敏感性的预测，甚至有文献称p53为辐射敏感相关基因。

在此基础上，p53的应用还可以显著增强肿瘤对放、化疗等传统治疗方法的敏感性，增加治疗的效率。

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