Jaký je vliv P21 na buněčné funkce?

Od Sarah Moore, M.Sc.Recenzoval Michael Greenwood, M.Sc.

Co je to p21?

Obrázek: Kateryna Kon/.com

Inhibitor kinázy závislé na cyklinu 1, známý také jako CDK-interacting protein 1 nebo jednodušeji jako p21, je inhibitor buněčného cyklu, který podporuje jak inhibici CDK/cyklinu, tak i zastavení buněčného cyklu během fáze G1/S. V tomto případě se jedná o inhibitor buněčného cyklu, který je známý jako p21. U člověka je p21 kódován genem CDKN1A na šestém chromozomu.

Studie prokázaly, že p21 slouží jako cíl aktivity p53 a podílí se na regulaci buněčného cyklu, apoptózy a transkripce. Studium p21 proto může pomoci odhalit buněčné procesy následující po poškození DNA.

Také pokračující výzkum začal budovat bohaté poznatky týkající se zásadní role exprese a aktivity p21 a spojuje ji se vznikem a rozvojem rakoviny. Z tohoto důvodu se výzkum p21 v budoucnu pravděpodobně zaměří na onkologii, na zkoumání potenciálních nových terapií, které by mohly být vyvinuty na základě našich rostoucích znalostí o p21.

Funkce p21 v buněčném cyklu, apoptóze a transkripční regulaci

P21 se podílí na mnoha funkcích souvisejících s buněčnými procesy, zejména těmi, které následují po poškození DNA. Zastavení buněčného cyklu je významným bodem buněčného cyklu, bodem zastavení, ve kterém se buňka nezapojuje do duplikačních nebo dělicích aktivit.

Může mít roli ve stárnutí a nemocech díky senescentnímu, prozánětlivému, prosekrečnímu, buněčnému fenotypu, který vytváří. Bylo zjištěno, že P21 podporuje zastavení buněčného cyklu po aktivaci různými podněty. Je známo, že inhibuje progresi buněčného cyklu, což vede k jeho zástavě. Hlavní příčinou aktivace p21 vedoucí k tomuto výsledku je přítomnost škodlivých látek.

Regulovaná buněčná smrt, známá jako apoptóza, je nezbytná pro zbavení těla potenciálně rakovinných nebo virem infikovaných buněk, udržení rovnováhy v těle odstraněním starých buněk a hraje také důležitou roli v embryogenezi.

P21 je považována za nezbytnou pro provedení apoptózy, stejně jako pro její inhibici. Studie ukázaly, že je štěpen kaspázami podobnými CASP3, aktivuje CDK2 a zahajuje proces apoptózy. Bylo však také zjištěno, že p21 může inhibovat apoptózu prostřednictvím aktivace zástavy buněčného cyklu a opravy DNA.

Bylo zjištěno, že p21 hraje klíčovou roli v regulaci transkripce. Studie ukázaly, že poškození DNA může indukovat aktivitu p21, která může mít jak pozitivní, tak negativní vliv na regulaci transkripce.

Aktivace p21 může inhibovat komplexy cyklin-CDK, a tedy potlačovat transkripci inhibicí fosforylace pRb, která má represivní účinek na transkripci genů závislých na E2F.

Nakonec výzkum odhalil, že p21 má kromě zásadní role při zastavení buněčného cyklu, apoptóze a regulaci transkripce také zásadní význam pro buněčné procesy diferenciace, senescence a opravy DNA.

P21 a rakovina

Všechny role p21 v buněčné funkci souvisejí s jeho zprostředkováním rakoviny. Je to proto, že p21 řídí, alespoň částečně, všechny životně důležité buněčné funkce, které se podílejí na vzniku, progresi a terapeutické odpovědi rakovinných buněk.

Vzhledem k tomu, že se p21 podílí na zastavení buněčného cyklu, není překvapivé, že vědci využívají jeho funkce k léčbě rakoviny. Některé chemoterapeutické látky byly navrženy tak, aby indukovaly aktivitu p21, což má za následek inhibici progrese rakoviny.

P21 má inhibiční účinek na aktivitu CDK2, která následně inhibuje progresi buněčného cyklu. Díky aktivaci p21 a inhibici CDK2 vědci rozpoznali terapeutický potenciál cílení na p21, aby se zabránilo proliferaci nádorových buněk.

Zejména rakovina prsu je spojována s vlivem p21 na regulaci genové transkripce. Exprese genu závislého na estrogenovém receptoru-α (ERα) je přinejmenším částečně zprostředkována genovou transkripcí řízenou p300-CREBBP, která je aktivována p21.

Diferenciace ERα-pozitivních buněk je indukována touto aktivitou, a proto může zvýšení regulace p21 zabránit růstu ERα-pozitivních buněk rakoviny prsu. Tento objev upozornil vědce na to, že p21 může mít vliv na účinnost antiestrogenové léčby.

Jedním z charakteristických znaků rakoviny je její silná schopnost vyhýbat se apoptóze, což umožňuje rakovinným buňkám prosperovat navzdory snaze organismu zahájit regulované procesy buněčné smrti.

P21 je považován jak za pomocníka, tak za překážku v progresi rakoviny, na jedné straně je cíleně stimulován k zástavě buněčného cyklu, aby inhiboval progresi rakoviny, ale na druhé straně je spojován s inhibicí apoptózy, což je stav, který umožňuje rakovině prosperovat. P21 může chránit buňky před apoptózou tím, že podporuje inhibici buněčného cyklu, a u buněk, které nejsou aktivní, je méně pravděpodobné, že spustí apoptózu.

Naproti tomu role p21 při opravách DNA jej opět vidí v užitečné roli při prevenci progrese rakoviny. Protože p21 inhibuje progresi buněčného cyklu i apoptózu, může během této pauzy v cyklu probíhat oprava DNA. Oprava DNA má zásadní význam pro ochranu před rakovinou, a proto může p21 přispívat k aktivitám potlačujícím vznik nádorů, ačkoli k potvrzení této skutečnosti je zapotřebí dalšího výzkumu.

Shrnutí

P21 je inhibitor buněčného cyklu, který se podílí na základních buněčných procesech, jako je zastavení buněčného cyklu, apoptóza a regulace transkripce, stejně jako diferenciace, senescence a oprava DNA. Vzhledem k jeho úloze v těchto procesech se velké množství výzkumů zabývalo jeho rolí v iniciaci, progresi a odpovědi na léčbu nádorových onemocnění.

Současné poznatky ukazují, že p21 souvisí s aktivitami potlačujícími nádory, stejně jako paradoxně s aktivitami podporujícími nádory. K pochopení role p21 v rakovině je zapotřebí dalšího výzkumu, který může vést k vývoji nových terapeutických postupů.

Další čtení

• Všechen obsah buněčného cyklu
• Buněčný cyklus
• Co jsou cykliny?
• Regulace buněčných adhezí závislá na buněčném cyklu

Napsal

Sarah Moore

Po studiu psychologie a poté neurovědy Sarah rychle našla zalíbení ve výzkumu a psaní výzkumných prací; změnilo se to ve vášeň spojovat myšlenky s lidmi prostřednictvím psaní.

Citace

.