抑癌蛋白p53乙酰化修飾的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)

閆曉俊， 文 佳， 王冬來

(中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究所 北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院基礎(chǔ)學(xué)院 醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)系， 北京 100005)

抑癌基因p53定位于17p13.1，其編碼的蛋白質(zhì)p53是一種DNA序列特異性的轉(zhuǎn)錄因子[1]，在細(xì)胞周期阻滯、細(xì)胞凋亡、DNA損傷修復(fù)和細(xì)胞衰老等一系列生物學(xué)過程的調(diào)控中發(fā)揮重要作用[2]。研究顯示，p53基因的突變在人類腫瘤中普遍存在；而在表達(dá)野生型p53的腫瘤細(xì)胞中，其蛋白質(zhì)水平或轉(zhuǎn)錄活性也往往受到抑制。這些證據(jù)表明，p53功能的異常是腫瘤發(fā)生發(fā)展的關(guān)鍵分子事件之一[3, 4]。蛋白質(zhì)翻譯后修飾(posttranslational modifications, PTMs)是快速與精細(xì)調(diào)控p53功能的重要分子機(jī)制，主要包括磷酸化、乙?；?、甲基化、泛素化和類泛素化修飾等[5-7]。其中，乙?；揎棽粌H能夠調(diào)控p53蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性、p53與DNA結(jié)合的親和力以及p53的總體轉(zhuǎn)錄活性，還能決定p53依賴的靶基因轉(zhuǎn)錄的選擇性。越來越多的研究發(fā)現(xiàn)，在不同的細(xì)胞應(yīng)激條件下，乙?；揎椩谡{(diào)控p53依賴的細(xì)胞命運(yùn)決定的過程中發(fā)揮至關(guān)重要的作用。本文圍繞p53乙?；揎椀慕?、去除和識別的過程，以及乙?；蕾嚨膒53翻譯后修飾調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，對p53功能調(diào)控的關(guān)鍵歷史脈絡(luò)及最新進(jìn)展進(jìn)行綜述。Fig. 1為p53乙?；揎楆P(guān)鍵研究進(jìn)展的時(shí)間軸 。

Fig.1 Timeline of the key researches on p53 acetylation Since p53 was discovered as a non-histone protein that can be acetylated in 1997, the acetylation has been paid more attentions in the regulation of p53 biological functions. This timeline provides an insight into the key discoveries over the past two decades, including the findings of the “writers”, “erasers” and “readers” of p53 acetylation, as well as the interplays between acetylation and other PTMs

1 p53乙酰化修飾的過程及調(diào)控

1.1 p53乙?；揎椀慕?/h3>

p53是第1個(gè)被發(fā)現(xiàn)的在功能上受乙?；揎椪{(diào)控的非組蛋白質(zhì)底物[2]。該修飾的基本生化過程是在乙?；D(zhuǎn)移酶的催化下，將供體乙酰輔酶A上的乙酰基團(tuán)共價(jià)連接到p53賴氨酸殘基的ε-氮原子上。在結(jié)構(gòu)上，p53可分為轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域(transactivation domain, TAD)、脯氨酸富集結(jié)構(gòu)域(proline-rich domain, PRD)、DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域(DNA-binding domain, DBD)、四聚化結(jié)構(gòu)域(tetramerization domain, TD)和羧基末端結(jié)構(gòu)域(C-terminal domain, CTD)。其中，乙?；揎椫饕l(fā)生在CTD和DBD。Fig. 2為p53乙?；揎椀摹皶鴮憽?、“擦除”、“讀取”過程示意圖。

1.1.1 CTD的乙?；揎?CTD是最早發(fā)現(xiàn)存在乙?；揎椀膒53結(jié)構(gòu)域[2]，也是p53乙?；揎椝阶罡叩膮^(qū)域。其中，賴氨酸370、372、373、381、382、386位點(diǎn)(K370、372、373、381、382、386)的乙酰化主要由乙?；D(zhuǎn)移酶p300/CBP (CREB binding protein)催化，而賴氨酸382位的乙?；部捎梢阴；D(zhuǎn)移酶MOZ催化[8]。CTD的乙酰化修飾主要從兩方面調(diào)控p53的功能。一方面，CTD乙酰化修飾增強(qiáng)p53與DNA的親和力，即增加p53與細(xì)胞周期停滯、細(xì)胞凋亡、細(xì)胞衰老等相關(guān)的靶基因的結(jié)合能力，從而調(diào)控p53誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡和衰老等生物學(xué)過程[9]。另一方面，CTD乙?；揎椡ㄟ^抑制泛素-蛋白酶體途徑降解增加了p53蛋白的穩(wěn)定性，從而為p53實(shí)現(xiàn)其生物學(xué)功能提供了數(shù)量基礎(chǔ)[10]。

CTD乙?；揎椊⑦^程受到精密的調(diào)控。現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)一系列因子能夠通過與p300/CBP結(jié)合從而參與調(diào)節(jié)p53的乙酰化。例如，Dornan等[11]發(fā)現(xiàn)，干擾素調(diào)節(jié)因子1(interferon regulatory factor 1, IRF1)能夠結(jié)合p300從而促進(jìn)p53乙?；鰪?qiáng)p53依賴的靶基因的轉(zhuǎn)錄激活。而轉(zhuǎn)錄共激活因子TAZ(transcriptional coactivator with a PDZ-binding motif)阻止p53和p300的相互作用，從而抑制p300介導(dǎo)的p53乙?；?fù)性調(diào)控p53依賴的細(xì)胞衰老過程[12]。

Fig.2 Schematic diagram of the process of writing, erasing and reading of acetylation modification of p53 The lysine residues for acetylation are mainly localized within DBD and CTD of p53. The acetyltransferases catalyze the adding of the acetyl groups onto p53, while the deacetylases remove them. In addition, the acetylated lysine residues of p53 CTD are capable of recruiting the reader proteins containing BD, or, disturbing the association from the proteins containing AD

1.1.2 DBD的乙酰化修飾 盡管DBD乙?；揎椀呢S度不如CTD，但其乙?；揎椇髮53功能同樣發(fā)揮重要的調(diào)控作用。在2006年，Tang和Sykes等分別獨(dú)立發(fā)現(xiàn)了p53 DBD的乙?；揎?，即賴氨酸120位(K120)乙?；痆13, 14]。在DNA損傷應(yīng)答或癌基因激活時(shí)，MYST (Moz-Ybf2/Sas3-Sas2-Tip60) 家族的乙酰轉(zhuǎn)移酶MOF(male absent on the first)和TIP60(HIV-1 Tat-interacting protein 60 kD)可以催化p53-K120乙?；陌l(fā)生[15]。此外，DBD賴氨酸殘基K164和K292也被發(fā)現(xiàn)在p300/CBP的催化下發(fā)生乙?；揎梉16]。值得注意的是，與CTD乙酰化修飾調(diào)節(jié)p53的機(jī)制不同，DBD乙?；揎棊缀醪挥绊憄53的蛋白質(zhì)穩(wěn)定性或總體轉(zhuǎn)錄活性，但卻可以選擇性激活p53的下游靶基因。研究發(fā)現(xiàn)，K120乙?；揎椀娜毕萦绊憄53依賴的細(xì)胞凋亡過程，但對p53誘導(dǎo)的細(xì)胞周期阻滯未見明顯的調(diào)控作用。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，K120乙?；揎椚毕莸耐蛔凅wp53(K120R)選擇性阻礙凋亡靶基因(例如BAX(Bcl2 associated X, apoptosis regulator),PUMA(p53 up-regulated modulator of apoptosis)的轉(zhuǎn)錄，但不影響非凋亡基因p21和MDM2(mouse double minute 2)的表達(dá)[13, 14]。

DBD乙酰化在代謝應(yīng)激下參與介導(dǎo)p53依賴的細(xì)胞命運(yùn)決定。PGC-1α(peroxisome proliferator-activated receptor-gamma co-activator-1 alpha)通過影響p53-K120乙?；揎梾⑴c調(diào)控p53的靶基因選擇。在饑餓條件下，HepG2 肝癌細(xì)胞中的PGC-1α能夠與p53結(jié)合進(jìn)而抑制K120位點(diǎn)乙?；?；伴隨饑餓時(shí)間延長，PGC-1α蛋白發(fā)生降解，進(jìn)而促進(jìn)p53-K120位點(diǎn)乙?；约皃53依賴的下游促凋亡靶基因的轉(zhuǎn)錄[17]。另有研究報(bào)道，在葡萄糖饑餓條件下，TIP60也可通過影響p53-K120乙?；T導(dǎo)肝癌細(xì)胞凋亡[18]。DBD乙?；揎椪{(diào)控p53功能與腫瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。最近研究發(fā)現(xiàn)，p53賴氨酸120和164位乙?；揎棧{(diào)控p53依賴的腫瘤細(xì)胞內(nèi)的程序性細(xì)胞死亡蛋白1(programmed cell death protein 1, PD-1)的轉(zhuǎn)錄，進(jìn)而通過非免疫途徑抑制腫瘤細(xì)胞生長[19]。

DBD的乙?；揎椧彩艿骄?xì)調(diào)控。研究發(fā)現(xiàn)，TIP60的輔助因子ING5(inhibitor of growth 5)選擇性地與TIP60、p53形成復(fù)合物促進(jìn)K120乙?；? 但不與MOF結(jié)合。這表明，雖然TIP60和MOF都能使K120乙酰化，但它們可能通過不同的通路，從而保證了如果其中的一條通路受損，p53仍可通過另一條通路對DNA損傷做出應(yīng)答[20]。此外，ING5不影響p53 K373/K382位點(diǎn)的乙?；揎?，提示了ING5參與K120乙?；揎椪{(diào)控過程的特異性。與ING5功能相反，最近有研究發(fā)現(xiàn)，環(huán)鋅指蛋白8(RING finger protein 8, RNF8)不直接抑制p53功能，而是通過抑制TIP60誘導(dǎo)的K120乙?；?，從而減弱p53對細(xì)胞凋亡的調(diào)控[21]。

此外，近年來的研究揭示了DBD中還存在另外的能夠被乙?；揎椀奈稽c(diǎn)，并對p53下游特定靶基因轉(zhuǎn)錄發(fā)揮決定性作用。研究顯示，賴氨酸101位(K101)乙?；揎椗cp53依賴的細(xì)胞鐵死亡密切相關(guān)，參與調(diào)控代謝相關(guān)靶基因的轉(zhuǎn)錄。例如，Tp53誘導(dǎo)的糖酵解調(diào)節(jié)磷酸酶(Tp53 induced glycolysis regulatory phosphatase,TIGAR), 谷氨酰胺酶2(glutaminase 2,GLS2)以及溶質(zhì)載體7A11(solute carrier family 7 member 11,SLC7A11)，進(jìn)而影響p53的抑癌作用[22]。Ning等鑒定出p53賴氨酸139位(K139)也能夠被乙?；揎?，并且參與調(diào)控p53依賴的腫瘤抑制作用。研究顯示，p53賴氨酸139位乙?；軌蜣D(zhuǎn)錄激活SESN2(sestrin 2)，進(jìn)而抑制了mTOR信號通路，發(fā)揮抑制腫瘤生長的作用[23]。

1.1.3 其它結(jié)構(gòu)域的乙酰化修飾 除了CTD和DBD的乙?；揎?，p53其他結(jié)構(gòu)域的乙?；揎椧矃⑴c其功能的調(diào)節(jié)。p53 賴氨酸320位(K320)的乙?；揎椨梢阴；D(zhuǎn)移酶PCAF (P300/CBP-associated factor) 催化，從而增加p53與DNA結(jié)合的親和力[24]。目前，關(guān)于K320乙?；瘜53功能調(diào)控的很多機(jī)制尚不完全清楚。有報(bào)道發(fā)現(xiàn)，在低氧條件下，PCAF介導(dǎo)的K320乙?；cp300/CBP介導(dǎo)的K382乙?；{(diào)控p53靶基因轉(zhuǎn)錄的選擇存在差異性。在低氧條件下，相較于其它凋亡基因BID、Bax，PCAF 優(yōu)先被招募到p21啟動(dòng)子；而p300/CBP介導(dǎo)的K382乙?；瘍?yōu)先調(diào)控BID、Bax轉(zhuǎn)錄，減少p21的轉(zhuǎn)錄激活。這表明，在缺氧條件下，PCAF介導(dǎo)的K320乙?；莗53選擇性激活靶基因，從而決定細(xì)胞命運(yùn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一[25]。與CTD和DBD的乙酰化修飾相似，研究發(fā)現(xiàn)，一些因子影響PCAF介導(dǎo)的乙?；揎?，從而參與p53功能調(diào)控。有報(bào)道指出，HIPK2(homeodomain-interacting protein kinase 2)和PCAF協(xié)同誘導(dǎo)p53的轉(zhuǎn)錄激活，且HIPK2通過PCAF介導(dǎo)的乙?；揎椪{(diào)控p53依賴的細(xì)胞生長阻滯[26]。

總而言之，根據(jù)不同細(xì)胞應(yīng)激狀態(tài)，p53乙?；揎椖軌蛭稽c(diǎn)特異性地介導(dǎo)下游靶基因轉(zhuǎn)錄譜的選擇，進(jìn)而影響p53執(zhí)行適當(dāng)?shù)募?xì)胞內(nèi)功能。Fig. 3表明了位點(diǎn)特異性乙?；揎棇53介導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄和生物學(xué)功能的調(diào)控。

Fig.3 Site-specific acetylation contributes to p53-mediated transcriptional and functional regulation The acetylation on different lysine residues may determine distinct biological functions of p53 by selectively regulating p53-mediated transcription of its target genes. This table summarizes the site-specific acetylation that takes part in the regulation of p53 functionally regulatory network

目前，已有報(bào)道的受p53乙酰化狀態(tài)調(diào)控轉(zhuǎn)錄的靶基因主要集中于細(xì)胞周期調(diào)控、凋亡與代謝等途徑，更多的下游信號通路有待未來廣泛深入的研究。

1.2 p53乙?；揎椀娜コ?/h3>

與發(fā)生在真核蛋白質(zhì)N-末端的乙酰化修飾不同，賴氨酸的乙?；揎検歉叨瓤赡娴模阴；鶊F(tuán)能夠由去乙酰基酶催化去除[27]。在p53乙?；揎棸l(fā)現(xiàn)不久后，發(fā)現(xiàn)組蛋白去乙?；窰DAC1(histone deacetylase 1)具有催化非組蛋白p53去乙?；墓δ躘28]。HDAC1屬于經(jīng)典的HDAC家族(HDAC1-11)；細(xì)胞內(nèi)還存在另一重要的去乙酰基酶家族NAD+依賴的沉默信息調(diào)節(jié)子2(silent information regulator 2, SIR2)家族(SIRT1-7)，它們共同參與p53賴氨酸殘基的去乙酰化過程[29, 30]。

1.2.1 經(jīng)典的HDAC家族 目前發(fā)現(xiàn)經(jīng)典的HDAC家族包括11種組蛋白去乙酰基酶(HDACs)。其中，HDAC1最早被發(fā)現(xiàn)催化p53的去乙?；?。研究發(fā)現(xiàn)，HDAC1不與p53直接相互作用，其可能通過與SIN3(switch-independent 3)、MTA2(metastasis-associated protein 2)等形成的NURD復(fù)合物，催化p53的去乙?；痆28]。一些因子通過抑制HDAC1的活性，逆轉(zhuǎn)去乙酰化對p53功能的負(fù)性調(diào)控。研究顯示，HOXA10(homeobox A10)能夠抑制HDAC1轉(zhuǎn)錄，增加p53-K382的乙?；?，從而促進(jìn)p53誘導(dǎo)細(xì)胞周期停滯和細(xì)胞凋亡[31]。

HDAC家族的其它成員也與p53乙?；癄顟B(tài)和生物學(xué)功能密切相關(guān)。例如，HDAC2主要使p53-K320去乙?；琾53-K320乙?；綔p少導(dǎo)致p53四聚體損壞，從而影響p53依賴的靶基因表達(dá)[32]。HDAC5通過催化p53-K120去乙?；?，從而參與p53介導(dǎo)的細(xì)胞命運(yùn)決定[33]。一些去乙?；敢种埔蜃踊蛳嚓P(guān)基因突變，也能通過影響HDAC的活性，從而調(diào)控p53功能。I-7ab作為一種組蛋白去乙酰基酶的抑制因子，其通過抑制HDAC3的表達(dá)，增加p53-K373/382的乙酰化水平，從而上調(diào)與細(xì)胞周期阻滯相關(guān)的p53靶基因p21的表達(dá)[34]。卵巢癌中，ARID1A(AT-rich interacting domain-containing protein 1A)突變，通過上調(diào)HDAC6的表達(dá)，調(diào)控p53-K120的去乙?；?，從而減弱p53促凋亡功能[35]。目前，關(guān)于HDAC4、HDAC 7-11對p53功能影響的報(bào)道較少。

1.2.2 SIR2家族 哺乳動(dòng)物SIR2家族有7個(gè)成員(SIRT1-7)，分別定位在細(xì)胞核(SIRT1, 6, 7)、線粒體(SIRT3, 4, 5)和細(xì)胞質(zhì)(SIRT2)[30]。其中，SIRT1參與細(xì)胞代謝、衰老和凋亡等多種信號通路的調(diào)節(jié)[36]，其介導(dǎo)的p53去乙?；绊懠?xì)胞衰老和腫瘤的形成[37]。SIRT1催化的p53-K382去乙?；軌蛳抡{(diào)p53的轉(zhuǎn)錄活性，并負(fù)性調(diào)控p53依賴的細(xì)胞凋亡過程[37]。DBC1 (deleted in breast cancer 1) 是SIRT1抑制因子，其抑制SIRT1的酶活性，增加p53乙?；?，從而促進(jìn) p53誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡[38]。相反，AROS(active regulator of SIRT1)增強(qiáng)SIRT1的酶活性，影響p53誘導(dǎo)的細(xì)胞生長調(diào)節(jié)[39]。AMPK在葡萄糖缺乏時(shí)被激活，且通過磷酸化修飾誘導(dǎo)p53激活，在肝癌細(xì)胞中，AMPK通過抑制SIRT1表達(dá)而促進(jìn)p53乙?；蚿53激活[40]。

該家族的其它成員也參與調(diào)控p53功能。研究發(fā)現(xiàn)，SIRT3和SIRT6通過使p53去乙?；?fù)調(diào)控p53的活性和穩(wěn)定性，從而參與p53依賴的衰老調(diào)控[41]。除了調(diào)控p53依賴的細(xì)胞衰老功能，最近研究發(fā)現(xiàn)，SIRT7通過介導(dǎo)p53-K320/K373去乙?；?，下調(diào)NOXA/PMAIP1(phorpol-12-myristate-13-acetate-induced protein 1)轉(zhuǎn)錄水平，從而影響p53介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡和腫瘤生長[42]。

1.3 p53乙?；揎椀淖R別

除了共價(jià)連接的乙?；鶊F(tuán)直接影響p53的理化性質(zhì)外，乙?；馁嚢彼徇€會提供?？课稽c(diǎn)，招募含有特殊結(jié)構(gòu)域的蛋白質(zhì)，共同參與p53功能的調(diào)控。研究表明，發(fā)生乙?；揎椀馁嚢彼峥杀缓褰Y(jié)構(gòu)域(bromodomain, BD)、雙PHD指(double plant homeodomain finger, DPF)結(jié)構(gòu)域和YEATS (Yaf9, ENL, AF9, Taf14, Sas5)結(jié)構(gòu)域的蛋白質(zhì)特異性地識別。而非乙?；馁嚢彼岣患Y(jié)構(gòu)域(lysine-rich domain, KRD)可由含有酸性結(jié)構(gòu)域(acidic domain, AD)的蛋白質(zhì)識別[43-45]。其中，含BD蛋白質(zhì)與p53乙?；馁嚢彼峤Y(jié)合，及含AD蛋白質(zhì)與p53非乙?；馁嚢彼峤Y(jié)合，在精確調(diào)控p53功能方面尤為重要。

1.3.1 溴結(jié)構(gòu)域 最早發(fā)現(xiàn)可特異性識別乙?；嚢彼岬氖荘CAF的溴結(jié)構(gòu)域[43]。隨后，CBP的溴結(jié)構(gòu)域也被證明能識別p53-K382位乙?；馁嚢彼?K382Ac)[46]。通過乙?；嚢彼嵴心己褰Y(jié)構(gòu)域蛋白質(zhì)與p53功能調(diào)控密切相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)，p53中的2個(gè)賴氨酸殘基(K373和K382)的乙?；軌?qū)⒑褰Y(jié)構(gòu)域的TFIID亞基TAF1募集到p21啟動(dòng)子，從而參與p53 對其靶基因p21的轉(zhuǎn)錄調(diào)控[47]。而溴結(jié)構(gòu)域突變可能影響乙?；揎椪{(diào)控p53功能。研究證明，富含溴結(jié)構(gòu)域的PBRM1(polybromo-1)通過與p53相互作用，參與 p53轉(zhuǎn)錄活性的調(diào)控。其中，溴結(jié)構(gòu)域4(BD4)識別p53-K382乙?；揎棧珺D4突變減弱PBRM1與p53的相互作用，導(dǎo)致乙酰化修飾對p53靶基因p21轉(zhuǎn)錄激活減少[48, 49]。

1.3.2 酸性結(jié)構(gòu)域 非乙?；馁嚢彼嵬瑯涌梢员碚鱬53蛋白的功能狀態(tài)。近年來發(fā)現(xiàn)，含有酸性結(jié)構(gòu)域(AD)的蛋白質(zhì)可以特異性識別非乙?；癄顟B(tài)的賴氨酸富集結(jié)構(gòu)域(KRD)。Wang等[50]發(fā)現(xiàn)，在非應(yīng)激狀態(tài)下，癌蛋白SET(SE-translocation)的酸性結(jié)構(gòu)域識別p53 CTD的非乙?；馁嚢彼?，并抑制p53的轉(zhuǎn)錄活性。由此可見，賴氨酸不同乙?；癄顟B(tài)可以調(diào)節(jié)p53與含AD蛋白質(zhì)的結(jié)合，從而調(diào)控p53功能。與上述研究結(jié)果一致，另有研究發(fā)現(xiàn)，DAXX(death domain associated protein)通過其AD和p53 CTD結(jié)合并負(fù)調(diào)控p53功能，而且p53 CTD乙?；癄顟B(tài)調(diào)節(jié)DAXX和p53的相互作用[51]。此外，最近研究報(bào)道，KSHV LANA酸性結(jié)構(gòu)域與p53非乙?；疌TD的結(jié)合可以被CBP介導(dǎo)的p53乙?；瘻p弱[52]。這些研究都表明，酸性結(jié)構(gòu)域作為非乙?；嚢彼岬摹伴喿x器(reader)”參與p53功能的調(diào)控，乙酰化狀態(tài)和水平影響含酸性結(jié)構(gòu)域蛋白質(zhì)與p53的相互作用。

1.3.3 DPF結(jié)構(gòu)域和YEATS結(jié)構(gòu)域 在溴結(jié)構(gòu)域被發(fā)現(xiàn)后，有研究發(fā)現(xiàn)DPF結(jié)構(gòu)域和溴結(jié)構(gòu)域特征相似，含DPF結(jié)構(gòu)域的DPF3蛋白質(zhì)可以識別并結(jié)合組蛋白H3/H4的乙?；嚢彼醄44]。之后研究發(fā)現(xiàn)，含DPF結(jié)構(gòu)域的MORF也可以識別組蛋白乙?；腍3K14(H3K14Ac)[53]。最近有研究發(fā)現(xiàn)，含有YEATS結(jié)構(gòu)域YEATS2能夠作為組蛋白乙?；疕3K27(H3K27Ac)的“reader”，且參與其轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控[54]。這些研究提示，含DPF結(jié)構(gòu)域和YEATS結(jié)構(gòu)域蛋白質(zhì)可能成為非組蛋白p53乙酰化賴氨酸的潛在“reader” ，且參與調(diào)控p53轉(zhuǎn)錄。

綜上所述，p53能夠通過翻譯后修飾影響其蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò)，招募或拮抗輔助因子的結(jié)合，進(jìn)而精準(zhǔn)調(diào)控下游信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑。相比較于作用廣泛的乙?；D(zhuǎn)移酶類，這部分識別蛋白質(zhì)(reader)對于p53乙?；癄顟B(tài)具有更高的位點(diǎn)特異選擇性，且深入?yún)⑴cp53功能調(diào)控，因此有望在未來研究中成為新型的臨床治療靶點(diǎn)。

2 乙?；趐53翻譯后修飾網(wǎng)絡(luò)中的調(diào)控

2.1 p53 乙?；揎椫g的相互作用

p53不同位點(diǎn)的乙?；揎椏梢韵嗷ビ绊?，共同參與p53功能的調(diào)節(jié)。例如，K98乙酰化缺失的鼠源p53(K98R)對轉(zhuǎn)錄激活僅有輕度影響；而同時(shí)表達(dá)4個(gè)乙?；稽c(diǎn)缺失的突變體p53(K98/117/161/162R, 4KR)則完全喪失其對代謝相關(guān)基因TIGAR和SLC7A11的調(diào)節(jié)。相比于p53-3KR(K117/161/162R)，p53-4KR小鼠模型呈現(xiàn)出顯著的腫瘤抑制功能的缺陷[22]，提示了單一賴氨酸殘基乙?；揎椀娜笔?，可以通過附近其它賴氨酸殘基的乙?；揎椷M(jìn)行代償。p53-3KR小鼠模型雖然缺乏p53依賴的細(xì)胞周期阻滯、衰老和凋亡等功能，但仍調(diào)控SLC7A11表達(dá)和氧化應(yīng)激下誘導(dǎo)鐵死亡[55]。相似的是，p53-4KR的乙?；毕莸男∈箅m然失去p53介導(dǎo)的細(xì)胞周期阻滯、衰老和凋亡等功能，但仍保留抑制mTOR活性的作用，而增加136位乙?；稽c(diǎn)的5KR小鼠失去抑制mTOR活性作用[56]。令人驚訝的是，p53 CTD所有可能發(fā)生乙?；揎椀馁嚢彼嵬蛔?7KR)的小鼠模型表型正常，且功能研究發(fā)現(xiàn)，其與野生型p53誘導(dǎo)細(xì)胞周期阻滯和凋亡功能相似[57]。這表明了CTD的乙?；揎椬饔脤τ趐53激活可能是重要但非必需的。這也提示了CTD和DBD結(jié)構(gòu)域內(nèi)的乙酰化修飾相互作用是有差異的，但二者之間的相互作用尚不明確。研究發(fā)現(xiàn)，DBD(K120/164)突變減少CTD(K382)乙?；絒58], 而當(dāng)同時(shí)突變DBD(K120/164)和CTD(K370/372/373/381/382/386)的8個(gè)乙?；稽c(diǎn)，與野生型p53相比，突變體轉(zhuǎn)錄活性降低，且誘導(dǎo)細(xì)胞周期阻滯和凋亡的作用受到抑制[59]。

2.2 p53乙?；推渌g后修飾的相互作用

2.2.1 磷酸化修飾和乙?；揎椀南嗷プ饔?磷酸化和乙?；鳛閜53常見的翻譯后修飾類型，共同參與p53功能的調(diào)節(jié)。研究發(fā)現(xiàn)，p53重要位點(diǎn)的磷酸化會促進(jìn)p53乙酰化修飾，例如p53凋亡調(diào)控中重要的絲氨酸46位磷酸化(S46-P)能夠促進(jìn)CBP介導(dǎo)的p53-K382的乙?；痆60]。磷酸化修飾主要通過影響p53和乙酰轉(zhuǎn)移酶結(jié)合，從而調(diào)控p53乙?；揎棥Ｑ芯堪l(fā)現(xiàn)，在應(yīng)激狀態(tài)下，p53第18位蘇氨酸的磷酸化修飾(T18-P)增強(qiáng)了p53與CBP的結(jié)合，抑制了p53與MDM2的相互作用，從而增加了p53的蛋白質(zhì)穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)錄活性[61]。而多個(gè)位點(diǎn)的磷酸化修飾相當(dāng)于“變阻器(rheostat )”，逐漸增強(qiáng)了p53對CBP的 TAZ1、TAZ2和KIX結(jié)構(gòu)域的親和力[62]。在此過程中，特定位點(diǎn)磷酸化是p53發(fā)生乙?；揎椀那疤?，而其它位點(diǎn)的磷酸化會促進(jìn)p53乙酰化修飾。例如，研究發(fā)現(xiàn)，p53-K320和K382位的乙酰化需要15位絲氨酸的磷酸化(S15-P), 而絲氨酸6位磷酸化(S6-P)、絲氨酸9位磷酸化(S9-P)和T18-P等在15位絲氨酸附近殘基的磷酸化，能夠促進(jìn)p53乙?；揎梉63]。另外，p53乙酰化修飾調(diào)控磷酸化的水平也影響p53與靶基因的結(jié)合。例如，p53-K320乙?；璧Kp53磷酸化，促進(jìn)p53與高親和力靶基因的調(diào)控區(qū)結(jié)合，增加細(xì)胞生存率；而p53-K373乙?；瘜?dǎo)致p53高磷酸化狀態(tài)，促進(jìn)p53和低親和力靶基因的調(diào)控區(qū)結(jié)合，誘導(dǎo)細(xì)胞死亡[64]。

2.2.2 甲基化修飾和乙?；揎椀南嗷プ饔?相比于p53的磷酸化位點(diǎn)，p53甲基化修飾位點(diǎn)較少，但p53特定位點(diǎn)的甲基化是p53乙?；揎椝匦璧?。研究表明，甲基轉(zhuǎn)移酶SET7/9介導(dǎo)的p53-K372甲基化修飾有助于TIP60催化的p53-K120的乙酰化修飾[65]。此外，有研究發(fā)現(xiàn)，p53甲基化和乙酰化能相互作用，通過增加p21基因啟動(dòng)子區(qū)組蛋白H4的乙酰化水平促進(jìn)其轉(zhuǎn)錄激活，從而誘導(dǎo)細(xì)胞周期阻滯[66]。

2.2.3 泛素化修飾和乙酰化修飾的相互作用 p53的乙?；稽c(diǎn)通常也會發(fā)生泛素化修飾[67]，二者通過相互競爭影響p53的功能。泛素連接酶MDM2通過招募由HDAC1及其它因子組成的多蛋白復(fù)合物協(xié)同促進(jìn)p53去乙?；琾53乙?；梢砸种芃DM2依賴的泛素化，從而促進(jìn)p53的蛋白質(zhì)穩(wěn)定性[68]。且二者相互作用受一些因子調(diào)控。例如，抑癌蛋白細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶抑制因子2A(cyclin dependent kinase inhibitor 2A, CDKN2A or p19ARF)具有阻止MDM2轉(zhuǎn)運(yùn)出核和直接抑制MDM2活性的功能，其能夠阻斷MDM2對p300/CBP介導(dǎo)的p53乙?；囊种谱饔肹69]。乙?；D(zhuǎn)移酶泛素化修飾可以通過影響其蛋白質(zhì)穩(wěn)定性，參與調(diào)控p53的乙?；健＠?，UHRF1和TIP60結(jié)合，誘導(dǎo)TIP60泛素-蛋白酶體途徑降解，從而減弱TIP60誘導(dǎo)的p53-K120乙?；?，進(jìn)一步影響p53依賴的細(xì)胞凋亡[70]。

2.2.4 其他修飾和乙?；揎椀南嗷プ饔?類泛素化修飾(例如Sumo化、 Nedd化)、羥基化、β-羥基丁?；蛦位酋；确g后修飾和乙?；揎椀南嗷プ饔?，也是p53功能調(diào)節(jié)的重要環(huán)節(jié)。p53 乙酰化位點(diǎn)K386也是發(fā)生Sumo化的常見位點(diǎn)，二者在調(diào)控p53功能中存在競爭關(guān)系。研究表明，p53-K386的Sumo化抑制p300介導(dǎo)的p53乙酰化，而p300介導(dǎo)的乙?；栽试Sp53隨后發(fā)生Sumo化，并減弱Sumo化對p53-DNA結(jié)合能力的抑制[71]。乙酰轉(zhuǎn)移酶的Sumo化也能夠影響p53乙酰化水平及生物學(xué)功能。研究發(fā)現(xiàn)，Sumo E3連接酶PIASY(protein inhibitor of activated STAT Y)之一的和乙酰轉(zhuǎn)移酶TIP60在p53介導(dǎo)的自噬過程中存在相關(guān)性，即PIASY誘導(dǎo)的TIP60的Sumo化促進(jìn)了p53-K120乙?；蚿53誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡[72]。此外，有研究發(fā)現(xiàn)，p53-K120/319/370是常見的β-羥基丁酰基化修飾位點(diǎn)，β-羥基丁?；勺柚筽53發(fā)生乙?；揎?，減弱p53對下游靶基因p21和PUMA的誘導(dǎo)，從而調(diào)控p53激活條件下細(xì)胞的生長阻滯和凋亡[73]。p53-K382發(fā)生的羥基化修飾同樣可以拮抗p53乙?；揎?，并促進(jìn)p53與MDMX結(jié)合，減弱p53轉(zhuǎn)錄活性[74]。

其他翻譯后修飾與乙?；g也可能存在相互作用，尚有待進(jìn)一步探索。最近有研究發(fā)現(xiàn)，p53 CTD的4個(gè)賴氨酸殘基(K351/357/370/373)分別可以發(fā)生單磺?；?ufmylation)，而K370/373也是常見的發(fā)生乙?；揎椀奈稽c(diǎn)，提示了單磺?；c乙酰化在調(diào)控p53功能過程中可能存在相互作用[75]。研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)BXO11(F-box only protein 11)促進(jìn)NEDD8(neural precursor cell expressed, developmentally downregulated protein 8)結(jié)合到p53-K320/321，誘導(dǎo)其發(fā)生Nedd化修飾，抑制p53功能[76]，而 PCAF介導(dǎo)p53 K320乙?；揎椖軌虼龠M(jìn)p53功能。這表明，Nedd化修飾和乙?；揎椩趐53功能調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中也可能存在聯(lián)系。Fig.4表明了p53乙?；揎椗c其他PTMs的相互作用。

Fig.4 The interplays between the acetylation and other PTMs on p53 The phosphorylation of T18 promotes the acetylation, but inhibits the ubiquitination, of p53. The ubiquitination of p53 represses the acetylation of p53, which is inhibited by the tumor suppressor p19ARF. The methylation of K372 enhances the acetylation of p53. The sumoylation of K382 promotes the acetylation of p53, while the sumoylation of acetyltransferase TIP60 restrains p53 acetylation

3 問題與展望

作為“基因組衛(wèi)士”，p53活性的精細(xì)調(diào)控對細(xì)胞穩(wěn)態(tài)的維持發(fā)揮至關(guān)重要的作用。乙?；揎椬鳛殛P(guān)鍵的PTMs之一對p53功能調(diào)控具有重要意義。p53乙酰化修飾的調(diào)控是精密而復(fù)雜的，除了單一的乙酰化過程受到精準(zhǔn)調(diào)控，同時(shí)在整個(gè)蛋白質(zhì)翻譯后修飾的網(wǎng)絡(luò)中乙?；舶l(fā)揮重要作用。雖然近些年來對于p53乙?；揎椧饬x的認(rèn)識逐漸明確，但仍有一些調(diào)控機(jī)制尚不完全清晰。例如，不同程度或種類的應(yīng)激狀態(tài)是如何引發(fā)p53位點(diǎn)特異性乙?；揎椀?，以及這些乙?；揎椚绾雾憫?yīng)特定的細(xì)胞應(yīng)激，影響靶基因選擇性轉(zhuǎn)錄，進(jìn)而有條不紊地影響p53依賴的細(xì)胞命運(yùn)的決定？再如，人類大部分腫瘤中存在p53突變，突變的p53是否存在腫瘤特異性的乙?；揎棤顟B(tài)，及其是否潛在調(diào)控突變p53功能目前仍不清楚。對腫瘤來源的突變體p53的乙?；揎棧约捌渌愋头g后修飾的研究會有助于我們尋找新的抗腫瘤藥物靶點(diǎn)。此外，p53乙?；揎椡緩接啥喾N類型的調(diào)控因子共同協(xié)作完成。例如，乙?；D(zhuǎn)移酶，去乙?；福阴；R別的蛋白質(zhì)等。這些調(diào)控蛋白質(zhì)深入?yún)⑴c了p53依賴的腫瘤發(fā)生過程，靶向乙?；揎椣嚓P(guān)輔助因子在臨床疾病的診斷和治療方面的應(yīng)用值得進(jìn)一步探索。因此，對p53乙?；揎椀纳钊胙芯坎粌H有助于理解p53功能的精密調(diào)控機(jī)制，還為探索靶向p53翻譯后修飾的腫瘤治療策略提供新的思路。