Bud32, auch bekannt als p53-verwandte Proteinkinase (PRPK), ist ein Mitglied der piD261-Familie der Serin/Threonin-Proteinkinasen. Das PRPK-Gen wurde erstmals aus humanen, durch Interleukin-2 aktivierten zytotoxischen T-Zellen kloniert und anschließend auch in Xenopus, Ratte, Schimpanse, Makake und Leopard-Zebrabärbling nachgewiesen. RT-PCR-Analysen zeigten, dass in Hoden, verschiedenen Krebszelllinien wie AsPC-1, PANC-1 und MIA PaCa-2 sowie in aktivierten mLT-positiven zytotoxischen T-Zellen eine hohe PRPK-Expression nachgewiesen wurde, jedoch eine geringe Expression in Herz, Niere und Milz. Saccharomyces cerevisiae piD261/Bud32 ist ein weiteres Mitglied der piD261-Familie und weist 64 % Ähnlichkeit mit dem menschlichen PRPK auf. Die piD261-Familie gehört zu den eosinophilen/Threonin-Proteinkinasen, und piD261/Bud32 sowie PRPK unterscheiden sich strukturell von typischen Serin/Threonin-Proteinkinasen. Die katalytische Domäne einer typischen Proteinkinase besteht aus 300 bis 350 Aminosäureresten, ist in 12 Motive unterteilt und erkennt spezifisch basische und prolylhaltige Aminosäuren. PiD261/Bud32 und PRPK weisen aufgrund von Mutationen in den Motiven GXGXXG, AMK RDLXXXN, APE sowie durch das Fehlen des XI-Motivs einen teilweisen Funktionsverlust der Protease auf. In vitro-Experimente zeigen, dass piD261/Bud32 Casein phosphorylieren kann, jedoch keine basischen Proteine wie Histone erkennt. Die Überexpression von PRPK kann den piD261/Bud32-Gendeletionsdefekt teilweise ausgleichen, was zu verminderten phänotypischen Veränderungen in Saccharomyces cerevisiae-Zellen und geringer Stabilität führt. Daraus ist ersichtlich, dass piD261/Bud32 und PRPK funktionell konserviert sind.

p53-Gen

p53-Gen, menschliches Tumorsuppressorgen. Das Gen kodiert ein Protein mit einem Molekulargewicht von 43,7 kDa, aber da das Proteinband bei 53 kDa im Marker erscheint, wurde es P53 genannt. Da das Protein einen hohen Prolingehalt aufweist, wird die Elektrophoresegeschwindigkeit verlangsamt. Die Inaktivierung des p53-Gens spielt eine wichtige Rolle bei der Tumorentstehung. Die mdm2-Mutation tritt nicht zusammen mit der P53-Mutation auf. p53 ist ein wichtiges Anti-Krebs-Gen. Sein Wildtyp bewirkt, dass Krebszellen Apoptose durchlaufen und so das Krebsgen verhindert wird. Es hilft auch den Zellen, Defekte in Genen zu reparieren. Mutationen des p53-Gens erhöhen das Krebsrisiko.

Abbildung 1. Proteinstruktur von p53.

Einführungen

p53 ist ein Tumorsuppressorgen. Mutationen in diesem Gen treten bei mehr als 50 % aller bösartigen Tumoren auf. Das von diesem Gen kodierte Protein ist ein Transkriptionsfaktor, der den Beginn des Zellzyklus steuert. Viele Signale über die Zellgesundheit werden an das p53-Protein gesendet. Ob die Zellteilung eingeleitet wird, wird durch dieses Protein bestimmt. Wenn die Zelle beschädigt ist und nicht repariert werden kann, beteiligt sich das p53-Protein am Initiierungsprozess und führt dazu, dass die Zelle während der Apoptose stirbt. Zellen ohne P53-Kontrolle teilen sich auch unter ungünstigen Bedingungen weiter. Wie alle anderen Tumorsuppressoren verlangsamt oder überwacht das p53-Gen normalerweise die Zellteilung. Das Gen „p53“, das die Entartung von Zellen hemmt, bestimmt das Ausmaß der DNA-Mutation. Ist die Mutation gering, fördert dieses Gen die Selbstreparatur der Zelle. Bei einer großen DNA-Mutation induziert „p53“ die Apoptose.

Funktionen

Die DNA-Bindung und Transaktivierung des P53-Proteins deuten ebenfalls auf seine Beteiligung an der Regulation des Zellwachstums hin. Mittels Durchflusszytometrie wurde die Expression von P53 im Zellzyklus einzelner Zellen bestimmt. Es zeigte sich, dass aktivierte Lymphozyten mehr P53-Expression aufwiesen als nicht aktivierte Zellen und dass diese mit dem Übergang der Zellen von der G1- zur S-Phase bis zur G2-, M-Phase zunahm, was darauf hindeutet, dass die Korrelation zwischen P53-Expression und Zellwachstum höher ist als der Eintritt in den Zellzyklus oder ein bestimmter Zeitpunkt im Zyklus. Die Transfektion mit einem Plasmid, das Antisense-P53RNA kodiert, führt bei nicht transformierten Zellen zum vollständigen Wachstumsstopp. Die Injektion von P53-Antikörpern führt dazu, dass Zellen im Ruhestadium des Wachstumszyklus verbleiben. Sie kann den Eintritt der Zellen in die S-Phase hemmen, was darauf hindeutet, dass P53 für die Go/G1-S-Umwandlung notwendig sein könnte, aber P53-Antikörper haben keinen Einfluss auf Zellen, die sich bereits teilen und in die S-Phase eintreten. Natriumdibutyrat, das eine hemmende Wirkung auf G1-Zellen hat, hemmt ebenfalls die P53-Synthese. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Regulation des Zellwachstums durch P53 mindestens vom G0-G1- oder G1-S-Übergang ausgeht, aber der Wirkmechanismus ist noch nicht geklärt. Das P53-Protein kann das Zellwachstum durch Regulation der Cipt-Genexpression steuern, d. h. das P53-Protein kann das Cipt-Gen stimulieren, ein Protein mit einem Molekulargewicht von 21 kDa zu produzieren. Dieses Protein kann bestimmte Enzymaktivitäten, die den Eintritt der Zellen in die Mitose durch den Zellzyklus fördern, wirksam hemmen und so das Zellwachstum unterdrücken. Darüber hinaus wurde die hemmende Wirkung von P53 von einer Abnahme der Expression von Zellwachstums-Kernantigenen begleitet. Zellwachstums- und Kernantigene sind an der zellulären DNA-Replikation beteiligt. Daher könnte P53 eine Rolle spielen, indem es zelluläre Gene oder Genprodukte hemmt, die mit der DNA-Replikation in Zusammenhang stehen.

Abbildung 2. Kristallstruktur von vier p53-DNA-Bindungsdomänen (wie im bioaktiven Homo-Tetramer gefunden) und besitzt sieben Domänen.

Referenz:

1. Toufektchan, E; et al. Der Wächter des Genoms neu betrachtet: P53 reguliert Gene herunter, die für die Telomererhaltung, DNA-Reparatur und Zentromerstruktur erforderlich sind. Cancers. 2018, 10 (5): 135.