Bud32, auch bekannt als p53-verwandte Proteinkinase (PRPK), ist ein Mitglied der piD261-Familie der Serin/Threonin-Proteinkinasen. Das PRPK-Gen wurde erstmals aus menschlichen interleukin-2-vermittelten zytotoxischen T-Zellen kloniert und anschließend in Xenopus, Ratte, Schimpanse, Makake und Leoparden-Zebrafisch wurde ebenfalls das Vorhandensein dieses Gens bestätigt. Die RT-PCR-Analyse zeigte, dass im Hoden, in 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 niedrig im Herz, in den Nieren und in der Milz. Saccharomyces cerevisiae piD261/Bud32 ist ein weiteres Mitglied der piD261-Familie und hat 64% Ähnlichkeit mit menschlichem PRPK. Die piD261-Familie gehört zu den Eosinophil/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, die in 12 Motive unterteilt sind und spezifisch basische und prolyl Aminosäurereste erkennen. PiD261/Bud32 und PRPK sind aufgrund der Motive GXGXXG, AMK Mutationen in RDLXXXN, APE und der Deletion des XI-Motivs teilweise funktionslos. In vitro-Experimente zeigen, dass piD261/Bud32 Casein phosphorylieren kann, jedoch keine basischen Proteine wie Histone erkennen kann. Eine Überexpression von PRPK kann die piD261/Bud32-Genlöschung teilweise komplementieren, was zu reduzierten phänotypischen Veränderungen in Saccharomyces cerevisiae-Zellen und niedriger Stabilität führt. Es ist zu erkennen, dass piD261/Bud32 und PRPK funktionell konservativ sind.

p53-Gen

p53-Gen, menschliches Tumorsuppressor-Gen. Das Gen kodiert für ein Protein mit einem Molekulargewicht von 43,7 kDa, aber da das Proteinband bei 53 kDa erscheint, wie vom Marker gezeigt, wird es P53 genannt. Da das Protein eine große Menge Prolin enthält, wird die Elektrophoresegeschwindigkeit verlangsamt. Die Inaktivierung des p53-Gens spielt eine wichtige Rolle bei der Tumorbildung. Die mdm2-Mutation koexistiert nicht mit der P53-Mutation. p53 ist ein wichtiges Antikrebs-Gen. Sein Wildtyp führt dazu, dass Krebszellen Apoptose durchlaufen, wodurch das Krebsgen verhindert wird. Es hat auch die Funktion, Zellen bei der Reparatur von Genfehlern zu unterstützen. Mutationen des p53 erhöhen das Krebsgen.

Abbildung 1. Proteinstruktur von p53.

Einführungen

p53 ist ein Tumorsuppressor-Gen. Mutationen in diesem Gen treten in mehr als 50% aller Malignome auf. Das von diesem Gen kodierte Protein ist ein Transkriptionsfaktor, der die Einleitung des Zellzyklus steuert. Viele Signale über die Gesundheit der Zelle werden an das p53-Protein gesendet. Ob die Zellteilung eingeleitet wird oder nicht, wird von diesem Protein bestimmt. Wenn die Zelle beschädigt ist und nicht repariert werden kann, wird das p53-Protein am Einleitungsprozess teilnehmen, was dazu führt, dass die Zelle während der Apoptose stirbt. p53-defiziente Zellen haben diese Kontrolle nicht und teilen sich weiterhin, selbst unter ungünstigen Bedingungen. Wie alle anderen Tumorsuppressoren verlangsamt oder überwacht das p53-Gen normalerweise die Zellteilung. Das Gen "p53", das die Krebsentstehung in Zellen hemmt, bestimmt das Ausmaß der DNA-Mutation. Wenn die Mutation gering ist, fördert dieses Gen die Selbstreparatur der Zelle. Wenn die DNA-Mutation groß ist, induziert "p53" die Apoptose.

Funktionen

DNA-Bindung und Transaktivierung des P53-Proteins deuten auch auf seine Beteiligung an der Regulierung des Zellwachstums hin. Die Durchflusszytometrie wurde verwendet, um die Expression von P53 im Zellzyklus einzelner Zellen zu bestimmen, und es wurde festgestellt, dass aktivierte Lymphozyten eine höhere P53-Expression aufwiesen als nicht aktivierte Zellen, und diese nahm von G1 über die S-Phase bis zur G2- und M-Phase zu, was darauf hindeutet, dass die Korrelation zwischen P53-Expression und Zellwachstum höher ist als beim Eintritt in den Zellzyklus oder zu einem bestimmten Zeitpunkt im Zyklus. Die Transfektion mit einem Plasmid, das antisense P53RNA kodiert, führt dazu, dass das Zellwachstum vollständig stoppt. Die Injektion von P53-Antikörpern wird in die stationären Zellen des Wachstumszyklus eintreten. Sie kann verhindern, dass die Zellen in die S-Phase eintreten, was darauf hindeutet, dass P53 möglicherweise notwendig für die Umwandlung von Go/G1-S ist, aber P53-Antikörper haben keinen Einfluss auf Zellen, die sich von der Teilung zur S-Phase bewegen. Natriumbibutyrat, das eine hemmende Wirkung auf G1-Zellen hat, hemmt ebenfalls die P53-Synthese. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Regulation von P53 auf das Zellwachstum mindestens von G0-G1 oder G1-S auftritt, aber ihr Wirkmechanismus ist noch nicht geklärt. Das P53-Protein kann das Zellwachstum regulieren, indem es die Cipt-Genexpression reguliert, das heißt, das P53-Protein kann das Cipt-Gen stimulieren, um ein Protein mit einem Molekulargewicht von 21 kDa zu produzieren. Dieses Protein kann bestimmte Enzymaktivitäten, die Zellen dazu anregen, durch den Zellzyklus in die Mitose einzutreten, effektiv hemmen und somit das Zellwachstum hemmen. Darüber hinaus war die hemmende Wirkung von P53 mit einer Abnahme der Expression von Zellwachstums-nukleären Antigenstämmen verbunden. Zellwachstum und nukleäre Antigene sind an der zellulären DNA-Replikation beteiligt. Daher könnte P53 eine Rolle spielen, indem es zelluläre Gene oder Genprodukte, die mit der DNA-Replikation in Verbindung stehen, hemmt.

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

Referenz:

1. Toufektchan, E; et al. The Guardian of the Genome Revisited: P53 Downregulates Genes Required for Telomere Maintenance, DNA Repair, and Centromere Structure. Cancers. 2018, 10 (5): 135.