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作者:竹子
导言:P53基因在细胞生物学中极为重要,因为它的作用是调节细胞周期并阻止肿瘤的形成,因此被称为“肿瘤抑制基因”。而由p53基因编码的蛋白质是一种转录因子。但是,之前关于多能胚胎干细胞(ESCs)中DNA损伤诱导的细胞凋亡背后是否有p53基因的研究结果并不一致。最初的研究表明并非如此,但后来的研究却证实了这一结果。
现在,美国国立卫生研究院(NIH)的研究人员在《干细胞》(Stem Cell)期刊发表的一份新报告表明,经过一系列错综复杂的矛盾的筛选,最终确定了多能干细胞分化过程中获得了p53在细胞周期调控和凋亡中的作用。
先前的尝试就确定多能胚胎干细胞(ESC)中DNA损伤诱导的凋亡是否需要转录因子和抑癌蛋白p53而言,产生了矛盾的结论。为了解决这个问题,采用两种不同方法——用衍生的p53 / 和p53-/-ESC定量分析了核DNA含量随时间的变化,膜联蛋白V的结合,细胞通透性以及蛋白质的表达、修饰和定位。
大多数早期研究使用ADR诱导细胞凋亡。ADR影响DNA复制和有丝分裂,导致增殖细胞中双链DNA断裂的积累。受损的DNA可以触发p53启动细胞凋亡,并防止受损染色体的重复。
随着p53水平的升高,它们会促使产生p21蛋白质。p21会通过结合并抑制细胞周期蛋白依赖性激酶/细胞周期蛋白复合物( Cdk/cyclin complexes)的活性,来实现在p53决定的循环中强制停止。Cdk/cyclin complexes的工作是结束细胞周期,并让受损的DNA有时间修复。
在当前的研究中,研究小组使用40倍范围的ADR浓度以及其他化学疗法药物,星状孢菌素(staurosporine)和WX8,诱导了细胞凋亡,所有这些都在50倍范围的细胞接种密度下进行了测试。为了消除结论取决于p53-/-ESC的来源或衍生的可能性,从小鼠胚泡中直接获得的野生型和p53-/-ESC进行了表征,并与体外敲除p53基因的ESC进行了比较。从p53-/-胚泡中分离出的ESC具有慢性表型,而体外工程改造的p53-/-ESC具有急性表型,可以直接与父母的ESC进行比较。
这项研究结果表明,无论p53,p21和PUMA(另一种参与p53诱导凋亡的关键蛋白)是否存在,抗肿瘤药阿霉素(doxorubicin ,Adriamycin ,ADR)的浓度比先前研究中常用的浓度低10至40倍,可在相同时间内诱导DNA损伤依赖性G2检查点,并完成细胞凋亡。增加的ADR浓度延迟了p53-/-ESC中细胞凋亡的开始,但是细胞凋亡的速率仍然相等。通过星状孢菌素(staurosporine)抑制激酶活性或WX8破坏溶酶体稳态来诱导细胞凋亡,也获得了相似的结果。
综合来讲,该研究明确地证明了p53首先是在多能干细胞分化过程中,获得了细胞周期调控和凋亡中的多种作用。
参考:
/news/p53s-multiple-roles-are-acquired-during-pluripotent-stem-cell-differentiation/
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