Jaki jest wpływ P21 na funkcjonowanie komórek?

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

What is p21?

Image Credit: Kateryna Kon/.com

Cyclin-dependent kinase inhibitor 1, znany również jako CDK-interacting protein 1, lub prościej jako p21, jest inhibitorem cyklu komórkowego, który promuje zarówno hamowanie CDK/cykliny, jak i zatrzymanie cyklu komórkowego w fazie G1/S. U ludzi, p21 jest kodowane przez gen CDKN1A na chromosomie szóstym.

Badania wykazały, że p21 jest celem aktywności p53, a także, że bierze udział w regulacji cyklu komórkowego, apoptozy i transkrypcji. Dlatego też badanie p21 może pomóc odkryć procesy komórkowe następujące po uszkodzeniach DNA.

Ponadto, kontynuowane badania rozpoczęły budowanie bogactwa wiedzy dotyczącej istotnych ról ekspresji i aktywności p21, łącząc je z powstawaniem i rozwojem raka. Z tego powodu przyszłe badania nad p21 będą prawdopodobnie koncentrować się na onkologii, w poszukiwaniu potencjalnych nowych terapii, które mogą być opracowane na podstawie naszej rosnącej wiedzy o p21.

Funkcje p21 w cyklu komórkowym, apoptozie i regulacji transkrypcji

P21 jest zaangażowany w liczne funkcje związane z procesami komórkowymi, szczególnie tymi, które następują po uszkodzeniu DNA. Zatrzymanie cyklu komórkowego jest istotnym punktem cyklu komórkowego, punktem zatrzymania, w którym komórka nie jest zaangażowana w powielanie lub podział czynności.

Może mieć rolę w starzeniu się i chorobach ze względu na senescent, prozapalny, prosekrecyjny, fenotyp komórkowy, który generuje. P21 został znaleziony, aby promować zatrzymanie cyklu komórkowego po aktywacji z różnych bodźców. Wiadomo, że hamuje ona progresję cyklu komórkowego, prowadząc do zatrzymania cyklu komórkowego. Główną przyczyną aktywacji p21 prowadzącej do takiego wyniku jest obecność czynników uszkadzających.

Regulowana śmierć komórki, znana jako apoptoza, jest niezbędna do pozbycia się z organizmu komórek potencjalnie rakowych lub zainfekowanych wirusem, utrzymania równowagi w organizmie poprzez usuwanie starych komórek, a także odgrywa istotną rolę w embriogenezie.

P21 jest uważany za niezbędny do realizacji apoptozy, jak również jej hamowania. Badania wykazały, że jest on rozszczepiany przez kaspazy CASP3-podobne, aktywując CDK2 i inicjując proces apoptozy. Jednakże zaobserwowano również, że p21 może hamować apoptozę poprzez aktywację zatrzymania cyklu komórkowego i naprawy DNA.

Zaobserwowano, że p21 odgrywa kluczową rolę w regulacji transkrypcji. Badania wykazały, że uszkodzenia DNA mogą indukować aktywność p21, co może mieć zarówno pozytywny, jak i negatywny wpływ na regulację transkrypcji.

Aktywacja p21 może hamować kompleksy cyklina-CDK, a zatem represję transkrypcji poprzez hamowanie fosforylacji pRb, co ma działanie represyjne na transkrypcję genów zależną od E2F.

Wreszcie, badania ujawniły, że p21 jest również niezbędny w procesach komórkowych różnicowania, starzenia się i naprawy DNA, oprócz odgrywania istotnej roli w zatrzymaniu cyklu komórkowego, apoptozie i regulacji transkrypcji.

P21 i rak

Wszystkie role p21 w funkcji komórkowej są związane z jego pośrednictwem w raku. Dzieje się tak, ponieważ p21 reguluje, przynajmniej częściowo, wszystkie istotne funkcje komórkowe, z których wszystkie są zaangażowane w ustanowienie, progresję i odpowiedź terapeutyczną komórek nowotworowych.

Zważywszy, że p21 jest zaangażowany w zatrzymanie cyklu komórkowego, nie jest zaskoczeniem, że naukowcy wykorzystali jego funkcję w leczeniu raka. Niektóre środki chemioterapeutyczne zostały zaprojektowane w celu indukowania aktywności p21, aby uzyskać efekt hamowania progresji nowotworu.

P21 ma hamujący wpływ na aktywność CDK2, która z kolei hamuje progresję cyklu komórkowego. Poprzez aktywację p21 i hamowanie CDK2, badacze dostrzegli potencjał terapeutyczny celowania w p21 w celu zapobiegania proliferacji komórek nowotworowych.

Rak piersi, w szczególności, został powiązany z wpływem p21 na regulację transkrypcji genów. Ekspresja genu zależnego od receptora estrogenowego-α (ERα) jest pośredniczona, przynajmniej częściowo, przez transkrypcję genów napędzaną przez p300-CREBBP, która jest aktywowana przez p21.

Różnicowanie komórek ERα-dodatnich jest indukowane przez tę aktywność, a zatem upregulacja p21 może zapobiegać wzrostowi ERα-dodatnich komórek raka piersi. Odkrycie to zwróciło uwagę naukowców na wpływ, jaki p21 może mieć na skuteczność terapii antyestrogenowych.

Jedną z cech charakterystycznych raka jest jego silna zdolność do unikania apoptozy, co pozwala komórkom nowotworowym rozwijać się pomimo wysiłków organizmu zmierzających do zainicjowania regulowanych procesów śmierci komórek.

P21 został uznany zarówno za pomoc, jak i przeszkodę w progresji nowotworu, z jednej strony został ukierunkowany na stymulowanie zatrzymania cyklu komórkowego w celu zahamowania progresji nowotworu, ale z drugiej strony został powiązany z hamowaniem apoptozy, stanem, który pozwala nowotworom prosperować. P21 może chronić komórki przed apoptozą poprzez promowanie hamowania cyklu komórkowego, a komórki, które nie są aktywne są mniej prawdopodobne, aby uruchomić apoptozę.

Odwrotnie, rola p21 w naprawie DNA po raz kolejny widzi go w pomocnej roli, aby zapobiec progresji raka. Ponieważ p21 hamuje progresję cyklu komórkowego, jak również apoptozę, naprawa DNA może przebiegać podczas tej przerwy w cyklu. Naprawa DNA jest niezbędna do ochrony przed rakiem, a zatem p21 może przyczyniać się do działań hamujących rozwój nowotworów, chociaż potrzebne są dalsze badania, aby to potwierdzić.

Podsumowanie

P21 jest inhibitorem cyklu komórkowego, który jest zaangażowany w istotne procesy komórkowe, takie jak zatrzymanie cyklu komórkowego, apoptoza i regulacja transkrypcji, a także różnicowanie, senescencja i naprawa DNA. Ze względu na jego rolę w tych procesach, duża część badań dotyczyła jego roli w inicjacji, progresji i odpowiedzi na leczenie nowotworów.

Obecnie dowody wskazują, że p21 jest związany z działaniami hamującymi rozwój nowotworów, jak również, paradoksalnie, z działaniami promującymi rozwój nowotworów. Potrzeba więcej badań, aby zrozumieć rolę p21 w nowotworach, co może prowadzić do rozwoju nowych technik terapeutycznych.

Dalsza lektura

• Wszystkie treści dotyczące cyklu komórkowego
• Cykl komórkowy
• Czym są cykliny?
• Cell-Cycle-Dependent Regulation of Cell Adhesions

Written by

Sarah Moore

Po studiach psychologicznych, a następnie neurobiologicznych, Sarah szybko odnalazła swoją radość w badaniu i pisaniu prac badawczych; przekształcając się w pasję do łączenia idei z ludźmi poprzez pisanie.

Last updated Feb 3, 2020

Citations

Please use one of the following formats to cite this article in your essay, paper or report:

• APA

  Moore, Sarah. (2020, February 03). What is the Effect of P21 in Cellular Function? Wiadomości-Medyczne. 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. „Jaki jest wpływ P21 na funkcjonowanie komórek?”. News-Medical. 24 marca 2021. <https://www.news-medical.net/life-sciences/What-is-the-Effect-of-P21-in-Cellular-Function.aspx>.

• Chicago

  Moore, Sarah. „Jaki jest wpływ P21 na funkcjonowanie komórek?”. News-Medical. https://www.news-medical.net/life-sciences/What-is-the-Effect-of-P21-in-Cellular-Function.aspx. (dostęp 24 marca, 2021).

• Harvard

  Moore, Sarah. 2020. What is the Effect of P21 in Cellular Function? News-Medical, przeglądany 24 marca 2021, https://www.news-medical.net/life-sciences/What-is-the-Effect-of-P21-in-Cellular-Function.aspx.

.