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p53:分子动力学(MD)模拟揭示抑癌基因p53的弱点

来源/作者:生物通   发表时间:Sept. 8, 2016, 9:16 a.m.   文章热度:1951   


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  一项研究表明,利用微秒时间尺度的分子动力学(MD)模拟,揭示了抑癌基因p53的弱点。

       p53基因一直被认为是与许多癌症相关的一个关键蛋白。它的主要功能是抑制体内肿瘤的形成,从而保护机体免于癌症的发展。然而,与另外的两个抑癌基因p63和p73相比,p53是相当不稳定的。在这三种蛋白当中,p53最多地偏离了其祖先无脊椎动物版本。所有这三个蛋白质在其序列中都有一个区域,负责识别并结合靶基因序列,称为DNA结合域(DBD)。

       p53功能的丧失——在大多数情况下是由不稳定的DBD突变引起的,容易聚集和形成淀粉样纤维,这一结果可能通过其高稳定性而得以解释。此外,p53蛋白聚集体具有朊病毒的行为,其中p53突变体可劫持正常p53分子,并将其转换成不活跃的淀粉样蛋白形式。

      导致癌症发展的p53基因突变有90%是在DBD中,这使得它成为癌症新疗法的一个重要靶标。然而,p53蛋白易于聚集并形成淀粉样蛋白,成为开发新策略的一个障碍。

      为了对“p53 DBD稳定性、淀粉样蛋白形成和聚集”背后的分子特征获得更深入的理解,由巴西联邦大学Jerson Lima Silva领导的一个研究小组,利用微秒时间尺度的分子动力学(MD)模拟——一种计算方法,随着时间的推移研究原子的精确运动。MD可让研究人员详细地 研究生物学过程——通过传统的实验是很难研究的,从而对这些蛋白质如何发挥作用提供了新的见解,并预测了故障的起源。

       一项研究中,研究团队研究了DBD序列和三个蛋白(p53、p63和p73)的结构,并表明,尽管它们在各自的DBDs中 具有相似的序列和结构,但是p53比其他两个蛋白更容易聚集。这项研究表明,p53蛋白的天然结构的弱点,可通过暴露主链氢键的 高发生率来解释,主链氢键易受到水击的损伤。与此相反,p63和p73有更好保护的氢键,并能抵抗水的入侵和随后的聚集。这项研究的第一作者Elio A. Cino说:“我们的工作揭示了p53 DBD稳定性的根本分子特征。这一新的见解可以用于开发某种策略,稳定p53并消除其形成淀粉样蛋白的倾向。”

       现在,该团队正进行研究,以探讨常见p53基因突变引起的淀粉样蛋白形成,与乳腺癌、胶质母细胞瘤和其他恶性肿瘤有何关联,并且他们正在测试特定的小分子和多肽,作为一种方法来减少p53蛋白聚集和淀粉样纤维的形成。

       P53基因一直是科学家的关注热点。2016年5月,美国斯克里普斯研究所(TSRI)的科学家们“当场捕获”了一个致癌突变。这项新的研究发现, 存在于在几种人类癌症(包括白血病、神经胶质瘤和黑色素瘤)中的一个基因突变,能够促进侵略性肿瘤的生长。研究人员发现,POT1中的突变,当与明星基因 p53中的一个突变相结合时,就会导致癌症。

      2016年6月,来自比利时鲁汶大学的遗传学家表明,肿瘤蛋白TP53知道应该结合到我们DNA上的哪个确切位置,来防止癌症。一旦与这个特定的 DNA序列结合,这个蛋白质就可以激活正确的基因来修复受损的细胞。

      越来越多的证据凸显了microRNAs在介导p53肿瘤抑制功能中的重要作用。2016年7月,来自美国杜兰大学医学院和中山大学第一附属医院的 研究人员,在国际一项研究表明,将miR-139-5p描述为另一个新的p53 microRNA靶标。

 


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