《科學》:發現錯義突變的P53沒有促癌活性,但能促進腫瘤發展

作為腫瘤界最大的明星基因，p53的抑癌能力可謂無人不知，無人不曉。最耳熟能詳的便是其在超過50%的腫瘤中都發生了突變。

其實，這個大明星的作用並非大家想像的那麼簡單。

最初被鑑定出來時，p53便被人們當做一個促癌基因。後來人們才慢慢發現，p53具有強大的抑癌作用[1]。

但是，事實的真相遠非如此，不時有傳言：一些錯義突變會使P53蛋白會化身惡魔，推動癌症發展[2]，絕非僅僅是失去功能！

如果這個傳言是真的，這意味著藥物研發的思路也要調整，開發針對P53突變蛋白的抑制劑或許才是正確的選擇。

p53基因的作用[1]

最近，哈佛大學的研究團隊，終於解開了p53基因身上各種錯義突變的含義。他們在急性髓性白血病（AML）細胞中發現，原來，這些錯義突變真的僅僅是讓P53蛋白失去了功能，進而影響其他正常功能的P53蛋白，發揮了顯性負效應的作用。這會推動AML以及骨髓增生異常症候群（MDS）的發展。

並且，研究人員還通過基因編輯技術，對p53基因上可能出現的7860種錯義突變，逐一進行了研究，揭示了它們真正的作用，可以指導後續的探索。相關研究發表在頂級學術期刊《科學》上，論文的通訊作者是Benjamin L. Ebert教授，第一作者是Steffen Boettcher博士[2]。

Ebert教授(圖片來自哈佛大學）

科學家曾發現，帶有p53突變的AML或MDS患者的預後極差，常常能抵抗化療，並且在接受造血幹細胞移植後有很高的復發風險[4-6]。

有人懷疑，可能這些突變讓P53蛋白從抑癌蛋白變成了促癌蛋白，不過，一直沒有證實。

為了搞清楚這些突變的作用。研究人員先是挑出了p53基因上最常見的6個錯義突變，在AML細胞中進行了研究。

他們將這些錯義突變和完全缺失突變以及功能正常p53基因進行了對比，發現錯義突變竟然與完全缺失突變一樣，都能抵抗化療藥物道諾黴素誘導的細胞凋亡，抵禦細胞毒性因子，並且無法啟動細胞周期阻滯。（完全缺失突變一般是那些能夠使轉錄提前終止的突變，使得蛋白完全失去功能）

p53突變增強癌細胞的生存能力

這就很奇怪了，到底是怎麼回事呢？為什麼這麼多錯義突變都會造成功能完全缺失呢？

p53基因編碼一個轉錄因子，控制多種基因的表達。轉錄因子發揮作用時，首先需要綁定到基因上，也就是它的DNA結合區域，然後再激活基因轉錄。

很多錯義突變都在這個結合區域。他們懷疑，這些錯義突變可能會破壞DNA結合區域。

研究人員仔細研究了這些突變基因編碼的P53蛋白與DNA的結合情況，確實發現很多突變蛋白的DNA結合能力被破壞了。

緊接著，他們又檢測了這些突變蛋白的轉錄激活能力，發現這些P53突變蛋白的轉錄催化活性也消失了。

作為一個轉錄因子，沒有了轉錄催化能力，其功能自然也就喪失了，怪不得和完全缺失突變一樣！

以往被忽視的錯義突變，竟然有如此嚴重的後果，這是讓人始料未及的。

p53基因結構（圖片來自bioscience.org）

隨後，研究人員又在多個AML臨床隊列中，檢測了p53基因上錯義突變的分布情況。發現這些AML患者的p53基因上，大量的突變都集中在編碼DNA結合結構域的序列上。並且，錯義突變與完全缺失突變的侵襲性和預後相似。

既然這幾個錯義突變的後果很嚴重，那很可能有更多的錯義突變也是如此。為了搞清楚更多錯義突變的含義，研究人員祭出了一項法寶——CRISPR系統。

科學家們曾用這個技術詮釋過大量乳腺癌風險突變的含義，現在它又來幫我們破解更廣泛的p53突變的作用了。

研究人員用CRISPR系統在對造血幹細胞的p53基因進行「飽和編輯」，製造了大量突變，然後轉到小鼠中。

實驗過程

檢測發現，很多帶有p53錯義突變的造血幹細胞的增殖能力明顯增強，比正常細胞有優勢，而這些錯義突變往往造成了P53蛋白的功能缺失。

此外，研究人員還發現，雜合體p53突變細胞的增殖能力也明顯增強，也就是說，有部分P53蛋白的功能正常，也無濟於事。

原來，P53蛋白要發揮作用需要先形成四聚體。若失去功能的P53蛋白和其他功能正常的P53蛋白組成四聚體，那麼這個四聚體也會沒有正常功能。

也就是說，因突變而失去功能的P53蛋白，會連累那些功能正常的P53蛋白，使它們也失去功能，這種作用被稱為顯性負效應。

DNE，顯性負效應[7]

這種顯性負效應可以推動癌前病變細胞進化，對癌細胞的形成有重要作用。

由於p53突變的普遍性，這種顯性負效應可能不只存在於AML中，因此，這個研究的發現可能有更廣泛的意義，後面需要更深入的探索。

而這個研究可能還有更現實的作用，既然具有顯性負效應的p53錯義突變會影響造血幹細胞的增殖，那麼理清背後的分子機制，對於尋找新的治療AML或MDS的方法具有重要意義。

編輯神叨叨

p53：人家只是失去功能了，才不是壞蛋，嚶嚶嚶.......

頭圖來自geneticliteracyproject.org

參考資料：

[1] Joerger A C, Fersht A R. The p53 pathway: origins, inactivation in cancer, and emerging therapeutic approaches[J]. Annual review of biochemistry, 2016, 85: 375-404.

[2] Baugh E H, Ke H, Levine A J, et al. Why are there hotspot mutations in the TP53 gene in human cancers[J]. Cell Death & Differentiation, 2018, 25(1): 154-160.

[3] Steffen Boettcher et al. A dominant-negative effect drives selection of TP53 missense mutationsin myeloid malignancies. Science, 2019, 365, 599–604. DOI:10.1126/science.aax3649.

[4] Bejar R, Stevenson K, Abdel-Wahab O, et al. Clinical effect of point mutations in myelodysplastic syndromes[J]. New England Journal of Medicine, 2011, 364(26): 2496-2506.

[5] Rücker F G, Schlenk R F, Bullinger L, et al. TP53 alterations in acute myeloid leukemia with complex karyotype correlate with specific copy number alterations, monosomal karyotype, and dismal outcome[J]. Blood, 2012, 119(9): 2114-2121.

[6] Lindsley R C, Saber W, Mar B G, et al. Prognostic mutations in myelodysplastic syndrome after stem-cell transplantation[J]. New England Journal of Medicine, 2017, 376(6): 536-547.

[7] https://science.sciencemag.org/content/365/6453/539

本文作者 | 低溫藝術家