Фрилансеры предложат свои варианты уже через несколько минут!
Публикация заказа не займет много времени.

Медицинская статья о развитии опухолей

p21WAF1 и образование опухолей: 20 лет спустя
Warfel, Noel A.; El-Deiry, Wafik S.
На данный момент точка зрения в онкологии такова: Январь 2013 – книга 25 - статья 1 -  с. 52-58
Бедствие биологии: Под редакцией Пьера Хайнаута и Амели Плюмот


Реферат

Цель исследования. В этой работе представлены общие сведения о структуре, регуляции и психологических функциях p21, продукт циклин-зависимых киназов ингибитора 1А (CDKN1A) гена, с акцентом на его двойную роль в содействии и подавлении биологических процессов, которые являются признаками образования новых опухолей.

Последние исследования. Последняя работа, позволила лучше понять принцип влияния молекулярных механизмов онкогенных сигнальных путей на выраженность p21. В ответ на клеточную стимуляцию, p21 строго регулируется на транскрипционном и посттрансляционном уровнях, с помощью вовлечения в процесс стабилизаторов RNA, фосфолитирования и убихитинилирования. В результате увеличениея числа характерных симптомов, было выявлено что несколько важных новообразовавшихся супрессоров и онкогенных сигнальных путей, изменили выраженность p21, повлияли на единичное деление и продолжительность существования клетки. Таким образом, выраженность p21 может стимулировать и угнетать процесс образования опухолей, в зависимости от клеточного состояния.
Теоретическое обоснование. С момента исследования становилось все больше и больше предположений что p21 может функционировать как ген подавляющий развитие раковых опухолей и также как ген вызывающий развитие раковых опухолей. Эффективное использование p21 в качестве терапевтической мишени, необходимо для выработки медицинской стратегии, которая блокирует возможность p21 провоцировать физиологическое старение, восстанавливать полость ножки эндопротеза и активировать циклин, чтобы ген подавляющий развитие опухолей оставался неповреждённым.



ВВЕДЕНИЕ
Потеря контроля над поведением млекопитающих приводит к клеточным трансформациям и провоцирует образование опухолей. В результате, эукариотические клетки развиваются с несколькими отделами с контрольными пунктами, которые регулируют развитие клеточного прогресса. Нарушенная выраженность и активность белка означает что промежуточное звено контрольно-пропускного пункта клеточного цикла развивается как рак и это увеличивает необходимость вмешательства противораковой терапии. Один из таких клеточных регуляторов белка, p21 [также известный как дикий тип p53 – активируемый фрагмент 1 (WAF1), CDK- воздействие белка 1 (CIP1), стареющие клетки получают растущие блокираторы 1 (SDI1), растущий антиген меланомы 6 (MDA6) и блокираторы циклин-зависимыз киназов 1A (СDKN1A)], функции циклин-зависимых киназ - блокираторов. Вследствие этого ДНК подвергается разрушению или другим клеточным стресс-факторам, p21 заметно увеличивается, результат контрольно-пропускного пункта клеточного цикла после смены места, означает что клетки могут доживать до определенного возраста и сохранять свои генетические характеристики. С момента этого открытия, число исследований, объясняющих комплексный механизм регуляции p21, его выраженности и функций, привели к осознанию роли p21 в качестве как позитивного, так и негативного регулятора образования и развития опухолей.

СТРУКТУРА
Дикий тип p53- активирует фрагмент гена (WAF1), который располагается на хромосоме человека – 6p21 и зашифровывает белок 21-kDa (p21) который определяется через субтрактивный скрининг гибридизации для транскрипционной цели p53 опухолевого супрессорного белка.  Одновременно с этим, p21WAF1 развивается независимо от дрожжевого двух гибридного экрана как белок 21-kDa взаимодействует и ингибирует циклин – зависимый киназ 2 (p21CIP1), также, как и SDI1 и MDA6. p21 – это член Cip/Kip семьи циклин – киназовых ингибиторов (CKLs), которые включают p27 и p57. Эти члены семьи делятся важной последовательностью гомологии в их N-конечной стадии, которая демонстрирует скрытые циклин/CDK – связанные домены которые необходимы и соответствуют ингибиторам активности CDK и причину по которой G1 блокируется при избыточной экспрессии в клетках.



ЧТО НУЖНО ПОМНИТЬ
  • Ингибитор циклин – зависимых киназов, p21WAF1, оказывает критический эффект, который реагирует на разные внутриклеточные и внешнеклеточные стрессовые сигналы.
  • Кроме того, их роль в качестве медиатора блокировки клеточного цикла, p21 может провоцировать разрастание клеток и онкогенетического фенотипа.
  • Различные сигнальные молекулы регулируют влияние p21 на транскрипционных и пост транслатионнальных уровнях.
  • P21 зачастую ослабевает в раковой опухоли человека, но зависит от клеточного контекста и его выраженность может в равной степени провоцировать и ингибировать образование опухолей.


Блок 1
  Члены семейства циназных ингибиторных белков, сохраняют высокую диффузную эволюцию. Однако, такие структурные различия между членами семейства, поддерживают идею о том, что каждый из этих ингибиторов выполняет разные функции в клетке. Интересно, что в Дрософиле, дап-белок может быть идентифицирован как гомология p27, который выступает в роли ключевого регулятора выхода из клеточного цикла. Однако, также дап - это самый низкий уровень чередования гомологии в эукариотичексих членах семейства ингибиторных белков, эти поражения сохраняются в ДНК – взаимодействующих доменах и в ядерных антигенах пролиферирующих клеток, которые специфичны для p21, и они означают что Дап может быть более тесно связан с p21 в некоторых из их регуляторных функций. Недавнее изучение роли Дап в качестве регулятора премитотической S фазы и геномной стабильности показывает, что дап -/- мухи входят в меотический цикл с высоким уровнем циклина E/CDK2 и приводит в действие ДНК опасность в кисте яичника, независимо от двухниточного разрыва, который стимулирует меотическое восстановление. Эти данные предполагают, что CKLs, такие как p21, могут играть одну из главных и не дублирующих ролей в меотическом клеточном распределение.




РЕГУЛИРОВАНИЕ УРОВНЕЙ ВЫРАЖЕННОСТИ p21
 С момента его открытия в качестве транскрипциональных молекулярных мишеней p53, был достигнут значительный прогресс, в раскрытии механизмов, которые управляют выраженностью p21 и на транскрипционном и на белковом уровне.  
Транскрипция.
Транскрипционная регуляция p21 может быть тщательно изучена. Было первоначально установлено что выраженность p21, вызвана тем что в белке - супрессоре p53, было окончательно показано, что он является центральным медиатором p53 индуцированной остановки G1.  Ген WAF1 скрывает несколько элементов с ответной реакцией в обоих его пяти концах и в теле гена. По этой причине, в ответ на угрозу ДНК, активация p53 вызывает выражение белка p21 и причины блокировки G1 в p21 зависимых способах. Кроме того, их регуляция проходит по классическому метаболическому пути p53, выраженность p21 также модулируется на транскрипциональном уровне за счет массива онкогенов и белок – супрессор опухолей, который индуцирует выраженность p21 посредством связывания разных транскрипционных факторов специфичных элементов, действующих в цис-положении и расположенных в провокаторе p21. Например, трансформирующий рост фактора β (TGF-β), фактор роста нервов и белок-супрессор опухолей, раковый ген молочных желез 1 , индуцирует транскрипцию p21 через Sp1-3 органы и ткани в провокатор p21. В другом случае, онкобелок, c-Myc, показывает приостановку транскрипции p21 через их взаимосвязь и последующее подавление со сложной структурой транскрипционных факторов. К этому можно добавить, что c-Myc показывает приостановку с карбоксильным концом p21, который разрушает их взаимосвязь с PCNA и снижает промежуточное звено p21 – ингибирования синтеза ДНК. Из-за важности с-MYC при раке, это выход имеет широкий спектр последствий на психологическом результате клеток, в ответ на повреждение ДНК. Скажем так, в опухолевых клетках выраженность высокого уровня c-Myc, p53 зависимая индукция p21 должна быть притуплена, с учетом преобладания преопатической руки p53. По этой причине, регуляция транскрипции p21 это комплекс, и кроме того p53 и сыворотка крови, и множество других факторов транскрипции, таких как активатор белка 2, транскрипционный фактор E2 (E2F), сигнальный трансдуцер и активатор транскрипции (STATs), и CCAATген-усилитель связывает белковую альфу, и может индуцировать транскрипцию p21 по причине различных сигналов.


Стабильность РНК
Долгое время было известно, что воспалительный процесс и клеточный стресс могут вызвать повышение p21, и один механизм несущий ответственность за эту реакцию был недавно объяснен. ZO01 – связывающий нуклеиновую кислоту, связывающий белок (ZONAB)/DbpA это Y- box транскрипционный фактор регулируемый с помощью компонентов межклеточного контакта, которые воздействуют с помощью цитокина и поврежденной ткани. В реакции нескольких видов клеточного стресса, ZONAB связан с особыми местами в 3’-UTR p21mRNA, результатом в mRNA становится стабилизация и увеличение трансформации. Кроме того, Rho – стимуляция вызывает присоединение ZONAB к p21 mRNA и влияет на Ras – индуцированную выраженность p21. Эти наглядные демонстрации стабилизации RNA в качестве уникального механизма, который связывает клеточный стрессовый ответ с выраженностью р21 и выживанием клеток.

Протеасомная деградация
При нормальных условиях роста, p21 это неустойчивый белок с относительно коротким периодом полураспада. Во время синтеза, белок теплового шока 90 (HSP90) участвует в p21 через адаптерный белок WAF1/CIP1 стабилизирующий белок 39 (WISp39) и защищает p21 от протеасомной деградации. Важность HSP90 для стабильности p21, подтверждает терапия с гельданамицином, ингибитор HSP90, уменьшает период полураспада и установившиеся уровни p21.
На сегодняшний день большинство исследований оборота p21 предполагает, что в первую очередь деградация происходит через убиквитин-протеа...


+ p21WAF1 and tumourigenesis: 20 years after
Warfel, Noel A.; El-Deiry, Wafik S.
Current Opinion in Oncology: January 2013 - Volume 25 - Issue 1 - p 52–58
CANCER BIOLOGY: Edited by Pierre Hainaut and Amelie Plymoth


Abstract
Purpose of review This review provides an overview of the structure, regulation and physiological functions of p21, the product of the cyclin-dependent kinase inhibitor 1A (CDKN1A) gene, with a focus on its dual role in promoting and repressing biological processes that are hallmarks of tumourigenesis.
Recent findings Recent work has provided a better understanding of the molecular mechanisms of how oncogenic signalling pathways influence p21 expression. In response to cellular stimuli, p21 expression is tightly regulated at transcriptional and post-translational levels through mechanisms involving RNA stabilization, phosphorylation and ubiquitination. As a result, growing evidence reveals that several important tumour suppressor and oncogenic signalling pathways alter p21 expression to elicit their effects on cell cycleprogression and survival. Thus, p21 expression can both promote and inhibit tumourigenic processes, depending on the cellular context.
Summary Since its discovery, it has become increasingly clear that p21 can function as both a classical tumour suppressor and an oncogene. In order to effectively utilize p21 as a therapeutic target, it will be necessary to design therapeutic strategies that preferentially block the ability of p21 to promote senescence, stem cell renewal and cyclin/CDK activation, while leaving its tumour suppressive functions intact.
INTRODUCTION
Loss of control of the mammalian cell cycle drives cellular transformation and promotes tumourigenesis. As a result, eukaryotic cells have developed multiple checkpoints that regulate cell cycle progression. Aberrant expression and activity of the proteins that mediate these cell cycle checkpoints leads to the development of cancer and greatly affects the efficacy of anticancer therapies. One such cell cycle regulatory protein, p21 [also known as wild-type p53-activated fragment 1 (WAF1), CDK-interacting protein 1 (CIP1), senescent cell-derived growth inhibitor 1 (SDI1), melanoma-derived antigen 6 (MDA6) and cyclin-dependent kinase inhibitor 1A (CDKN1A)], functions as a cyclin-dependent kinaseinhibitor. In response to DNA damage or other cellular stressors, p21 expression is increased, resulting in the activation of cell cycle checkpoints until repair has taken place, so that cells can survive and maintain genetic fidelity. Since its discovery, an abundance of research has unraveled the complex mechanisms regulating p21 expression and function and provided insights into the role of p21 as a positive and negative regulator of tumour development and progression
STRUCTURE
The wild-type p53-activated fragment (WAF1) gene is located on human chromosome 6p21 and encodes a 21-kDa protein (p21) that was originally identified through subtractive hybridization screening for transcriptional targets of the p53 tumour suppressor protein [1]. Simultaneously, p21WAF1 was independently discovered from a yeast two-hybrid screen as a 21-kDa protein that interacts with and inhibits cyclin-dependent kinase 2 (p21CIP1) [2], as SDI1 [3], and as MDA6 [4]. p21 is a member of the Cip/Kip family of cyclin kinase inhibitors (CKIs), which includes p27Kip1 and p57Kip1. These family members share significant sequence homology in their N-terminus, which has been demonstrated to harbor cyclin/CDK-binding domains that are necessary and sufficient to inhibit CDK activity and cause G1 arrest when overexpressed in cells. They also share a C-terminal nuclear localization signal (NLS), but have no other domains in common. Unlike other Cip/Kip family members, the unique carboxyl-terminal domain of p21 harbours a second cyclin binding site as well as a domain that interacts with the proliferating nuclear antigen (PCNA), a subunit of DNA polymerase δ.


p21 responds to a variety of stimuli to elicit physiological effects that can promote or inhibit tumourigenesis. In addition to activation by p53 in response to DNA, various proteins, mitogens and anticancer agents induce p21 at the transcriptional level. Post-translational modifications, such as phosphorylation and ubiquitination, inhibit p21 by altering its stability and cellular localization. p21 elicits its growth-inhibitory activities primarily through the inhibition of cyclin-dependent kinases (CDK1 and CDK2). p21 can also reduce proliferation independent of CDKs by inhibiting PCNA, which is required for S phase progression. p21 induces apoptosis by activating the caspase 3-mediated signalling pathway. However, the various physiological responses triggered by p21 are complex and can also promote tumour growth. Cytoplasmic p21 directly binds to and inhibits proapoptotic MAPKs (p38 and JNK). At low levels, p21 enhances the assembly of cyclin/CDK complexes to promote cell cycle progression. Through its inhibitory effect on the cell cycle, p21 can induce senescence, which promotes resistance to radiation and chemotherapy. p21 expression is crucial for maintaining tumour stem cell populations and can activate processes such as EMT that promote metastasis. Thus, p21 is a master regulator of the cellular response to stress. CDK, cyclin-dependent kinase 1; EMT, epithelial mesenchymal transition; PCNA, proliferating nuclear antigen.

Box 1

The Cip/Kip family members are highly conserved throughout evolution. However, there are structural differences between the family members that support the idea that each of these inhibitors serves a distinct function in the cell. Interestingly, in Drosopohila, the dacapo (Dap) protein has been identified as a homologue of p27Kip1 that functions as a key regulator of the exit from the cell cycle. However, although Dap contains low sequence homology to the eukaryotic Cip/Kip family members, there is striking conservation in the CDK-interacting domains and the PCNA motif, which is specific to p21, indicating that Dap may be more closely related to p21 in some of its regulatory functions. A recent study on the role of Dap as a regulator of premitotic S phase and genomic stability showed that dap −/− flies enter the meiotic cycle with high levels of cyclin E/CDK2 and accumulate DNA damage in ovarian cysts, independent of the double-strand breaks that initiate meiotic recombination [5]. These data suggest that CKIs, such as p21, may play essential and no redundant roles in meiotic cell division.REGULATION OF p21 EXPRESSION LEVELS
Since its discovery as a transcriptional target of p53, much progress has been made towards unravelling the mechanisms that govern p21 expression at both the transcriptional and protein levels.
Back to Top | Article OutlineTranscription
The transcriptional regulation of p21 has been exhaustively studied. p21 expression was originally found to be induced in the p53 tumour suppressor protein and was decisively shown to be the central mediator of p53-induced G1 arrest [1]. The WAF1 gene harbours several p53-response elements in both its 5’-terminus and in the body of the gene. Thus, in response to DNA damage, activation of p53 induces p21 protein expression and causes G1 arrest in a p21-dependent manner. In addition to its regulation by the classical p53 pathway, p21 expression is also modulated at the transcriptional level by an array of oncogenes and tumour suppressor proteins that induce p21 expression via the binding of different transcription factors to specific cis-acting elements located in the p21 promoter. For example, transforming growth factor β (TGF-β), nerve growth factor (NGF) and the tumour suppressor protein, breast cancer gene 1, induce p21 transcription through Sp1–3 sites in the p21 promoter [6–8]. Alternatively, the oncoprotein, c-Myc, has been shown to inhibit the transcription of p21 through its interaction and subsequent repression of multiple transcription factors [url=https://www.google.com/url?q=https://journals.lww.com/co-onco...