Wat is het effect van P21 op de cellulaire functie?

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

Wat is p21?

Image Credit: Kateryna Kon/.com

Cyclin-dependent kinase inhibitor 1, ook bekend als CDK-interacting protein 1, of eenvoudiger als p21, is een celcyclusinhibitor die zowel CDK/cyclin inhibitie als celcyclus arrestatie tijdens de G1/S fase bevordert. Bij de mens wordt p21 gecodeerd door het CDKN1A gen op chromosoom zes.

Studies hebben aangetoond dat p21 een doelwit is van p53 activiteit, en hebben het betrokken bij de regulatie van de celcyclus, apoptose, en transcripties. Daarom kan het bestuderen van p21 helpen bij het blootleggen van celprocessen na DNA-beschadiging.

Ook is voortdurend onderzoek begonnen met het opbouwen van een schat aan kennis over de vitale rol van p21-expressie en -activiteit, waarbij het in verband wordt gebracht met het ontstaan en de ontwikkeling van kanker. Daarom zal het onderzoek naar p21 zich in de toekomst waarschijnlijk vooral richten op de oncologie, bij de verkenning van mogelijke nieuwe therapieën die kunnen worden ontwikkeld op basis van onze groeiende kennis van p21.

Functies van p21 in de celcyclus, apoptose en transcriptieregulatie

P21 is betrokken bij tal van functies die verband houden met cellulaire processen, met name die na schade aan het DNA. Celcyclusstilstand is een belangrijk punt van de celcyclus, een stoppunt waarop de cel niet betrokken is bij duplicatie- of delingsactiviteiten.

Het kan een rol spelen bij veroudering en ziekte door het senescente, proinflammatoire, prosecretorische, cellulaire fenotype dat het genereert. Van P21 is vastgesteld dat het de celcyclusstilstand bevordert na activering door verschillende stimuli. Het is bekend dat het de voortgang van de celcyclus remt, wat leidt tot celcyclusstilstand. Een belangrijke oorzaak van p21-activering die tot dit resultaat leidt, is de aanwezigheid van schadelijke stoffen.

Gereguleerde celdood, bekend als apoptose, is essentieel om het lichaam te ontdoen van mogelijk kankercellen of cellen die door virussen zijn geïnfecteerd, om het evenwicht in het lichaam te bewaren door oude cellen te verwijderen, en speelt ook een vitale rol in de embryogenese.

P21 wordt verondersteld essentieel te zijn voor de uitvoering van apoptose, evenals voor de remming ervan. Studies hebben aangetoond dat het door CASP3-achtige caspasen wordt gekliefd, waardoor CDK2 wordt geactiveerd en het proces van apoptose in gang wordt gezet. Men heeft echter ook gezien dat p21 apoptose kan remmen door zijn activering van celcyclus-arrest en DNA-reparatie.

P21 blijkt een cruciale rol te spelen in de transcriptieregulatie. Studies hebben aangetoond dat DNA-schade p21-activiteit kan induceren, die zowel positieve als negatieve effecten op de transcriptieregulatie kan hebben.

De activering van p21 kan de cycline-CDK-complexen remmen en daardoor de transcriptie onderdrukken door de fosforylering van pRb te remmen, die een repressief effect heeft op E2F-afhankelijke gentranscriptie.

Finitief heeft onderzoek aan het licht gebracht dat p21 ook van vitaal belang is voor de cellulaire processen van differentiatie, senescentie en DNA-reparatie, naast het spelen van een vitale rol in celcyclus-arrest, apoptose, en transcriptionele regulatie.

P21 en kanker

Alle rollen van p21 in de cellulaire functie zijn gerelateerd aan zijn bemiddeling bij kanker. Dit komt omdat p21, althans gedeeltelijk, alle vitale cellulaire functies regelt, die alle betrokken zijn bij het ontstaan, de progressie en de therapeutische respons van kankercellen.

Gezien het feit dat p21 betrokken is bij het arresteren van de celcyclus, is het niet verwonderlijk dat wetenschappers zijn functie hebben benut om kanker te behandelen. Sommige chemotherapeutische middelen zijn ontworpen om p21-activiteit te induceren en zo de voortgang van kanker te remmen.

P21 heeft een remmend effect op de activiteit van CDK2, dat op zijn beurt de voortgang van de celcyclus remt. Door p21 te activeren en CDK2 te remmen, hebben onderzoekers de therapeutische mogelijkheden erkend van het richten van p21 om de proliferatie van kankercellen te voorkomen.

Borstkanker, in het bijzonder, is in verband gebracht met de invloed van p21 op de regulatie van gentranscriptie. De expressie van het oestrogeenreceptor-α (ERα)-afhankelijke gen wordt, althans gedeeltelijk, gemedieerd door p300-CREBBP-gestuurde gentranscriptie, die door p21 wordt geactiveerd.

Differentiatie van ERα-positieve cellen wordt door deze activiteit geïnduceerd, en daarom kan de upregulatie van p21 de groei van ERα-positieve borstkankercellen voorkomen. Deze ontdekking heeft wetenschappers geattendeerd op de invloed die p21 kan hebben op de werkzaamheid van anti-oestrogeenbehandelingen.

Een kenmerk van kanker is zijn sterke vermogen om apoptose te vermijden, waardoor kankercellen kunnen gedijen ondanks de inspanningen van het lichaam om gereguleerde celdoodprocessen in gang te zetten.

P21 is beschouwd als zowel een hulp als een belemmering in de voortgang van kanker, aan de ene kant is het gericht om celcyclus arrestatie te stimuleren om de voortgang van kanker te remmen, maar aan de andere kant is het in verband gebracht met apoptose remming, een toestand die kanker in staat stelt om te gedijen. P21 kan cellen beschermen tegen apoptose door celcyclusremming te bevorderen, en cellen die niet actief zijn, zullen minder snel apoptose veroorzaken.

Omgekeerd ziet p21’s rol bij DNA-reparatie het opnieuw in een nuttige rol om kankerprogressie te voorkomen. Omdat p21 zowel de voortgang van de celcyclus als apoptose remt, kan het DNA-herstel tijdens deze pauze in de cyclus doorgaan. DNA-reparatie is van vitaal belang voor de bescherming tegen kanker, en daarom kan p21 bijdragen aan tumor-onderdrukkende activiteiten, hoewel verder onderzoek nodig is om dit te bevestigen.

Samenvatting

P21 is een celcyclusinhibitor die betrokken is bij essentiële cellulaire processen zoals celcyclusstilstand, apoptose en transcriptieregulatie, evenals differentiatie, senescentie en DNA-reparatie. Vanwege zijn rol in deze processen heeft een groot aantal onderzoeken de rol van p21 bij de initiatie en progressie van kanker en bij de reactie op therapie bestudeerd.

Huidig bewijs toont aan dat p21 gerelateerd is aan zowel tumor-onderdrukkende activiteiten als, paradoxaal genoeg, tumor-bevorderende activiteiten. Meer onderzoek is nodig om de rol van p21 in kanker te begrijpen, wat kan leiden tot de ontwikkeling van nieuwe therapeutische technieken.

Verder lezen

• Alle inhoud over de celcyclus
• De celcyclus
• Wat zijn cyclines?
• Celcyclus-afhankelijke regulering van celaanhechtingen

Geschreven door

Sarah Moore

Na haar studie psychologie en vervolgens neurowetenschappen vond Sarah al snel haar plezier in het doen van onderzoek en het schrijven van research papers; het werd een passie om ideeën met mensen te verbinden door te schrijven.

Last bijgewerkt 3 feb 2020

Citations

Gebruik een van de volgende formats om dit artikel in uw essay, paper of verslag te citeren:

• APA

  Moore, Sarah. (2020, februari 03). Wat is het effect van P21 in de cellulaire functie? Nieuws-Medisch. Retrieved on March 24, 2021 from https://www.news-medical.net/life-sciences/What-is-the-Effect-of-P21-in-Cellular-Function.aspx.

• MLA

  Moore, Sarah. “Wat is het effect van P21 in de cellulaire functie?”. Nieuws-Medisch. 24 maart 2021. <https://www.news-medical.net/life-sciences/What-is-the-Effect-of-P21-in-Cellular-Function.aspx>.

• Chicago

  Moore, Sarah. “Wat is het effect van P21 in de cellulaire functie?”. Nieuws-Medisch. https://www.news-medical.net/life-sciences/What-is-the-Effect-of-P21-in-Cellular-Function.aspx. (accessed March 24, 2021).

• Harvard

  Moore, Sarah. 2020. Wat is het effect van P21 in de cellulaire functie? Nieuws-Medisch, bekeken 24 maart 2021, https://www.news-medical.net/life-sciences/What-is-the-Effect-of-P21-in-Cellular-Function.aspx.