Войти
p21 Cip1 (альтернативно p21 Waf1), также известный как ингибитор 1 циклин-зависимой киназы или CDK-взаимодействующий белок 1, представляет собой ингибитор циклин-зависимой киназы (CKI), который способен ингибировать все комплексы циклин / CDK, хотя в первую очередь связан с ингибирование CDK2. p21 представляет собой главную мишень активности p53 и, таким образом, связан с связыванием повреждения ДНК с остановкой клеточного цикла. Этот белок кодируется геном CDKN1A , расположенным на хромосоме 6 (6p21.2) человека.
p21 представляет собой мощный ингибитор циклин-зависимой киназы (CKI). Р21 (CIP1 / WAF1) белок связывается и ингибирует активность циклин - CDK2, - CDK1, и - CDK4 / 6 комплексов, и, таким образом, функционирует в качестве регулятора клеточного цикла прогрессии в G 1 и S фазе. Связывание p21 с комплексами CDK происходит через N-концевой домен p21, который гомологичен другим ингибиторам CIP / KIP CDK p27 и p57. В частности, он содержит мотив Cy1 в N-концевой половине и более слабый мотив Cy2 в C-концевом домене, что позволяет ему связывать CDK в области, которая блокирует его способность образовывать комплекс с циклинами и, таким образом, предотвращает активацию CDK.
Эксперименты, изучающие активность CDK2 в отдельных клетках, также показали, что p21 ответственен за бифуркацию активности CDK2 после митоза, клетки с высоким p21 переходят в G 0 / состояние покоя, в то время как клетки с низким p21 продолжают пролиферировать. Последующая работа обнаружила доказательства того, что эта бистабильность подкрепляется двойной отрицательной обратной связью между p21 и CDK2, где CDK2 ингибирует активность p21 посредством активности убиквитинлигазы.
p21 взаимодействует с ядерным антигеном пролиферирующих клеток ( PCNA ), дополнительным фактором ДНК-полимеразы, и играет регулирующую роль в S-фазе репликации ДНК и репарации повреждений ДНК. В частности, p21 имеет высокое сродство к области связывания PIP-бокса на PCNA, предполагается, что связывание p21 с этой областью блокирует связывание факторов процессивности, необходимых для PCNA-зависимого S-фазного синтеза ДНК, но не PCNA-зависимой эксцизионной репарации нуклеотидов ( NER). Как таковой, p21 действует как эффективный ингибитор синтеза ДНК в S-фазе ДНК, хотя и допускает NER, что приводит к предположению, что p21 действует как предпочтительный выбор факторов процессивности полимеразы в зависимости от контекста синтеза ДНК.
Сообщалось, что этот белок специфически расщепляется CASP3- подобными каспазами, что, таким образом, приводит к драматической активации CDK2 и может играть важную роль в осуществлении апоптоза после активации каспаз. Однако p21 может ингибировать апоптоз и сам по себе не вызывает гибели клеток. Также сообщалось о способности p21 ингибировать апоптоз в ответ на стресс репликационной вилки.
Исследования p53-зависимой остановки клеточного цикла в ответ на повреждение ДНК идентифицировали p21 как первичный медиатор остановки клеточного цикла нижестоящего. Примечательно, что Эль-Дейри и др. идентифицировали белок p21 (WAF1), который присутствовал в клетках, экспрессирующих p53 дикого типа, но не в клетках с мутантным p53, более того, конститутивная экспрессия p21 приводила к остановке клеточного цикла в ряде типов клеток. Dulcic et al. также было обнаружено, что γ-облучение фибробластов индуцировало зависимую от p53 и p21 остановку клеточного цикла, при этом было обнаружено, что p21 связан с неактивными комплексами циклин E / CDK2. Работая на моделях мышей, было также показано, что хотя мыши, лишенные p21, были здоровыми, развивались спонтанные опухоли, и контроль контрольной точки G1 был нарушен в клетках, полученных от этих мышей. Таким образом, вместе взятые, эти исследования определили p21 как первичный медиатор p53-зависимой остановки клеточного цикла в ответ на повреждение ДНК.
Недавняя работа по изучению активации p21 в ответ на повреждение ДНК на уровне одной клетки продемонстрировала, что пульсирующая активность p53 приводит к последующим импульсам p21, и что сила активации p21 зависит от фазы клеточного цикла. Более того, исследования уровней p21 в популяциях циклических клеток, не подвергавшихся воздействию агентов, повреждающих ДНК, показали, что повреждение ДНК, происходящее в S-фазе материнской клетки, может индуцировать накопление p21 как в материнской фазе G2, так и в дочерней фазе G1, что впоследствии вызывает остановку клеточного цикла. ; это отвечает за бифуркацию активности CDK2, наблюдаемую Spencer et al..
p21 негативно регулируется убиквитинлигазами как в ходе клеточного цикла, так и в ответ на повреждение ДНК. В частности, при переходе G1 / S было продемонстрировано, что комплекс E3 ubiquitin ligase SCF Skp2 индуцирует деградацию p21. Исследования также продемонстрировали, что комплекс убиквитинлигазы E3 CRL4 Cdt2 разлагает p21 зависимым от PCNA образом в течение S-фазы, что необходимо для предотвращения зависимой от p21 репликации, а также в ответ на УФ-облучение. Недавняя работа обнаружила, что в линиях клеток человека SCF Skp2 разрушает p21 к концу фазы G1, позволяя клеткам выйти из состояния покоя, в то время как CRL4 Cdt2 действует, разрушая p21 с гораздо большей скоростью, чем SCF Skp2, при переходе G1 / S. и впоследствии поддерживать низкие уровни p21 на протяжении S-фазы.
Цитоплазматическая экспрессия p21 может быть значительно коррелирована с метастазами в лимфатические узлы, отдаленными метастазами, продвинутой стадией TNM (классификация стадий рака, которая обозначает: размер опухоли, описывающую близлежащие лимфатические узлы и отдаленные метастазы), глубину инвазии и ОС ( общая выживаемость ). Исследование иммуногистохимических маркеров злокачественных эпителиальных опухолей тимуса показывает, что экспрессия p21 отрицательно влияет на выживаемость и значительно коррелирует с типом B2 / B3 ВОЗ (Всемирная организация здравоохранения). В сочетании с низким p27 и высоким p53, DFS (выживаемость без болезней) снижается.
p21 опосредует устойчивость гемопоэтических клеток к инфекции ВИЧ, образуя комплекс с интегразой ВИЧ и тем самым прерывая хромосомную интеграцию провируса. ВИЧ-инфицированные люди, которые естественным образом подавляют репликацию вируса, имеют повышенные уровни p21 и связанной с ним мРНК. Экспрессия p21 влияет как минимум на две стадии жизненного цикла ВИЧ внутри CD4 Т-клеток, значительно ограничивая производство новых вирусов.
Метастатические опухоли молочной железы собак демонстрируют повышенные уровни p21 в первичных опухолях, но также и в их метастазах, несмотря на повышенную пролиферацию клеток.
Мыши, у которых отсутствует ген p21, получают способность восстанавливать утраченные придатки.
Было показано, что P21 взаимодействует с:
