Qual è l’effetto di P21 nella funzione cellulare?

Di Sarah Moore, M.Sc.Reviewed by Michael Greenwood, M.Sc.

Che cosa è p21?

Image Credit: Kateryna Kon/.com

L’inibitore della chinasi dipendente dalla ciclina 1, noto anche come proteina interattiva CDK 1, o più semplicemente come p21, è un inibitore del ciclo cellulare che promuove sia l’inibizione della CDK/ciclina che l’arresto del ciclo cellulare durante la fase G1/S. Negli esseri umani, p21 è codificata dal gene CDKN1A sul cromosoma sei.

Gli studi hanno dimostrato l’uso di p21 come bersaglio dell’attività di p53, e l’hanno implicata nella regolazione del ciclo cellulare, dell’apoptosi e delle trascrizioni. Pertanto, lo studio di p21 può aiutare a scoprire i processi cellulari che seguono i danni al DNA.

Inoltre, la ricerca continua ha iniziato a costruire un patrimonio di conoscenze sui ruoli vitali dell’espressione e dell’attività di p21, collegandola all’instaurazione e allo sviluppo del cancro. Per questo motivo, il futuro della ricerca su p21 sarà probabilmente un punto focale in oncologia, nell’esplorazione di potenziali nuove terapie che potrebbero essere sviluppate dalla nostra crescente conoscenza di p21.

Funzioni di p21 nel ciclo cellulare, nell’apoptosi e nella regolazione trascrizionale

P21 è implicata in numerose funzioni relative ai processi cellulari, in particolare quelli successivi ai danni al DNA. L’arresto del ciclo cellulare è un punto significativo del ciclo cellulare, un punto di arresto in cui la cellula non è coinvolta in attività di duplicazione o divisione.

Può avere un ruolo nell’invecchiamento e nelle malattie a causa del fenotipo cellulare senescente, proinfiammatorio e prosecretore che genera. Si è scoperto che P21 promuove l’arresto del ciclo cellulare in seguito all’attivazione di vari stimoli. È nota per inibire la progressione del ciclo cellulare, portando all’arresto del ciclo cellulare. Una delle cause principali dell’attivazione di p21 che porta a questo risultato è la presenza di agenti dannosi.

La morte cellulare regolata, nota come apoptosi, è essenziale per liberare il corpo da cellule potenzialmente cancerose o infettate da virus, per mantenere l’equilibrio nel corpo eliminando le cellule vecchie, e gioca anche un ruolo vitale nell’embriogenesi.

P21 è ritenuta essenziale per l’esecuzione dell’apoptosi, così come la sua inibizione. Gli studi hanno dimostrato che viene scisso dalle caspasi CASP3-like, attivando CDK2 e dando inizio al processo di apoptosi. Tuttavia, si è anche visto che p21 può inibire l’apoptosi attraverso la sua attivazione dell’arresto del ciclo cellulare e della riparazione del DNA.

Si è osservato che p21 gioca un ruolo cruciale nella regolazione trascrizionale. Gli studi hanno dimostrato che i danni al DNA possono indurre l’attività di p21, che può avere effetti sia positivi che negativi sulla regolazione trascrizionale.

L’attivazione di p21 può inibire i complessi ciclina-CDK, quindi, reprimere la trascrizione inibendo la fosforilazione di pRb, che ha un effetto repressivo sulla trascrizione del gene E2F-dipendente.

Infine, la ricerca ha scoperto che p21 è anche vitale per i processi cellulari di differenziazione, senescenza e riparazione del DNA, oltre a svolgere un ruolo vitale nell’arresto del ciclo cellulare, nell’apoptosi e nella regolazione trascrizionale.

P21 e il cancro

Tutti i ruoli di p21 nella funzione cellulare sono legati alla sua mediazione del cancro. Questo perché p21 governa, almeno in parte, tutte le funzioni cellulari vitali, che sono tutte implicate nello stabilimento, nella progressione e nella risposta terapeutica delle cellule cancerose.

Dato che p21 è stata implicata nell’arresto del ciclo cellulare, non sorprende che gli scienziati abbiano sfruttato la sua funzione per trattare il cancro. Alcuni agenti chemioterapici sono stati progettati per indurre l’attività di p21 per avere l’effetto di inibire la progressione del cancro.

P21 ha un effetto inibitorio sull’attività di CDK2, che, a sua volta, inibisce la progressione del ciclo cellulare. Attraverso l’attivazione di p21 e l’inibizione di CDK2, i ricercatori hanno riconosciuto il potenziale terapeutico del targeting di p21 per prevenire la proliferazione delle cellule tumorali.

Il cancro al seno, in particolare, è stato collegato all’impatto di p21 sulla regolazione della trascrizione genica. L’espressione del gene dipendente dal recettore estrogeno-α (ERα) è mediata, almeno in parte, dalla trascrizione genica guidata da p300-CREBBP, che è attivata da p21.

La differenziazione delle cellule ERα-positive è indotta da questa attività, e quindi l’upregulation di p21 può prevenire la crescita delle cellule di cancro al seno ERα-positive. Questa scoperta ha messo in guardia gli scienziati sull’impatto che p21 può avere sull’efficacia dei trattamenti anti-estrogeni.

Una caratteristica del cancro è la sua forte capacità di evitare l’apoptosi, permettendo alle cellule cancerose di prosperare nonostante gli sforzi del corpo per avviare processi di morte cellulare regolati.

P21 è stato considerato sia un aiuto che un ostacolo nella progressione del cancro, da un lato, è stato preso di mira per stimolare l’arresto del ciclo cellulare per inibire la progressione del cancro, ma dall’altro, è stato associato all’inibizione dell’apoptosi, una condizione che permette al cancro di prosperare. P21 può proteggere le cellule dall’apoptosi promuovendo l’inibizione del ciclo cellulare, e le cellule che non sono attive hanno meno probabilità di innescare l’apoptosi.

Conversamente, il ruolo di p21 nella riparazione del DNA la vede ancora una volta in un ruolo utile per prevenire la progressione del cancro. Poiché p21 inibisce la progressione del ciclo cellulare così come l’apoptosi, la riparazione del DNA può procedere durante questa pausa nel ciclo. La riparazione del DNA è vitale per proteggere dal cancro, e quindi p21 può contribuire alle attività di soppressione del tumore, anche se sono necessarie ulteriori ricerche per confermarlo.

Sommario

P21 è un inibitore del ciclo cellulare che è coinvolto in processi cellulari essenziali come l’arresto del ciclo cellulare, l’apoptosi e la regolazione trascrizionale, così come il differenziamento, la senescenza e la riparazione del DNA. A causa del suo ruolo in questi processi, un gran numero di ricerche ha studiato il suo ruolo nell’inizio del cancro, nella progressione e nella risposta alla terapia.

Attualmente, l’evidenza mostra che p21 è legata ad attività di soppressione del tumore così come, paradossalmente, ad attività di promozione del tumore. Sono necessarie ulteriori ricerche per capire il ruolo di p21 nel cancro, che potrebbe portare allo sviluppo di nuove tecniche terapeutiche.

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Scritto da

Sarah Moore

Dopo aver studiato Psicologia e poi Neuroscienze, Sarah ha trovato rapidamente il suo piacere per la ricerca e la scrittura di documenti di ricerca; trasformandosi in una passione per collegare le idee con le persone attraverso la scrittura.

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