p53 Protein ve Epigenetik
Nurhayat Kayar- Biyoloji Öğretmeni, Baksan Mesleki Eğitim Merkezi
p53, genetik stabilitenin korunmasında anahtar rolü olan bir transkripsiyon faktörüdür ve bu nedenle kanser oluşumunu önler. p53, p63 ve p73'ten oluşan bir gen ailesine aittir. p63 ve p73 genleri, intron-3'te dahili bir promotör ile ikili bir gen yapısına sahiptir.Ve alternatif ekleme ile birlikte sırasıyla 6 ve 29 mRNA varyantını ifade edebilir. Böyle bir karmaşık ifade modeli, p53 gen ailesinin evrimi konusundaki anlayışımızla tutarlı olmadığı için daha önce p53 geni için tarif edilmemiştir. Sonuç olarak, insan p53 gen yapısına ve kurulumuna tekrar baktığımızda çeviride alternatif başlatma alanları, alternatif promotör kullanımı ve alternatif ekleme nedeniyle dokuz farklı p53 protein izoformu kodlanmıştır. Bu nedenle, insan p53 gen ailesi (p53, p63 ve p73) çift gen yapısına sahiptir. İkili gen yapısının Drosophila'da ve zebra balığı p53 genlerinde korunduğu tespit edilmiştir. Evrim yoluyla koruma ikili gen yapısının, p53 izoformlarının p53 tümör baskılayıcı aktivitesinde önemli bir rol oynadığını düşündürmektedir.Yapılan çalışmalar p53 izoformlarının bir promotörde ve strese bağlı olarak p53 transkripsiyonel aktivitesini modüle ederek strese yanıt olarak hücre kaderi sonucunu düzenleyebileceğini belirledi. Kanserde önemli bir rol oynadıklarını düşündüren çeşitli insan kanseri türlerinde p53 izoformlarının anormal şekilde ifade edildiği gösterilmiştir. Memeli genomları p53 ailesinden üç üye içerir (p53, p63 ve p73), omurgasızlarda sadece bir üye tanımlanmış, memeli p53 gen ailesinin bir atasal genin üçlemesinden türetilmiş olduğu önerilmiştir[1].
Şekil 1: DNA’ya bağlı(koyu mavi) p53 proteinin(açık mavi) çekirdek alanının yapısı[4].
p53 tümör baskılayıcı, kanser araştırmalarında en çok çalışılan moleküllerden biridir. p53 ile ilişkili biyolojinin birçok yönünü içeren ayrıntılı bir anlayış olmasına rağmen, transkripsiyonel düzenlemesinin birçok yönü hala tam olarak açıklığa kavuşturulmamıştır[2]. Epigenetik bir perspektiften bakıldığında, tümör baskılayıcı genlerin incelenmesi, bu genlerin kuralsızlaştırılmasının tümörijenik süreçlerle ilişkili olması gerçeğinden dolayı özellikle alakalı hale gelmiştir[3]. p53 geninin nasıl transkripsiyonel ve epigenetik olarak düzenlendiği hakkında sınırlı bilgi mevcuttur. p53 gen ekspresyonu, çeşitli transkripsiyon faktörleri, miRNA'lar, onun anti-sens RNA Wrap53'ü, yalıtkan protein CTCF ve büyük olasılıkla diğer genetik ve epigenetik mekanizmalar tarafından sıkı bir şekilde kontrol edilir. İnsan p53 geninin transkripsiyonel düzenlemesi gibi anahtar bir mekanizmanın bu kadar büyük ölçüde gözden kaçmış olması dikkat çekicidir. p53 gen promotörünün DNA metilasyonu yoluyla epigenetik susturma açısından bakıldığında bazı in vitro çalışmalarda, p53 gen promotör bölgesindeki DNA hipermetilasyonunu transkripsiyonda bir azalma ile ilişkilendirmiştir. İn vitro DNA metilasyonu vasıtasıyla, gen ekspresyonunda %90'lık bir azalma elde edilebilmiştir. Benzer bir yaklaşımda, sıçan p53 gen promotöründe, tek bölgeli DNA metilasyonu, gen ekspresyonunu %85 oranında azaltabilir. Çalışmada, p53 susturma için yeni bir epigenetik mekanizma bildirilmiştir.. İnsan p53 gen promotöründeki transkripsiyon faktörü CTCF'nin, onun transkripsiyonel ekspresyonuna katkıda bulunduğu ve promotörü kromatin konfigürasyonunu lokal olarak açılmasıyla koruma yeteneğine sahip olduğu bulundu. p53 proteininin rolü hakkında geniş bilgi vardır, ancak transkripsiyonel düzenlemesi ve kromatin organizasyonu hakkında bildiklerimiz, özellikle insanlarda çok azdır. Yukarıda açıklandığı gibi, p53 gen ekspresyonu, çeşitli transkripsiyon faktörleri, mİRNA'lar, anti-sens RNA Wrap53'ü, Yalıtkan protein CTCF ve büyük olasılıkla diğer genetik ve epigenetik mekanizmalar aracılığıyla yüksek oranda düzenlenir. p53'ün transkripsiyonel regülasyonunu içeren bir başka yeni yön, miRNA'lar aracılığıyla doğrudan regülasyonu olmasıdır. p53 geni mutasyona uğramış ve birçok tümörde önemli ölçüde yüksek seviyelerde eksprese edilmiştir. Bununla birlikte, vahşi tip p53 geninin tümör numunelerinde veya dönüştürülmüş hücre dizilerinde ekspresyonunun olmaması iyi anlaşılmamıştır. Yalnızca birkaç örnekle, p53'ün ekspresyon eksikliğini, transkripsiyon faktörlerinin veya miRNA'ların aşırı ekspresyonu ile ilişkilendirilmiştir. p53'ün transkripsiyonel regülasyonunda yer alan transkripsiyon faktörlerinin rolünün, kromatin içeriği ve gen ekspresyonunu aktive etmek veya susturmak için gereken epigenetik mekanizmalar dikkate alınarak ele alınması gereklidir[2].
Böylelikle kötü beslenme, sigara gibi bir çok çevresel faktörden doğan strese cevap olarak meydana gelen DNA metilasyonunun doğurduğu p53 genindeki ekspresyon azalması daha iyi anlaşılacaktır. Epigenetik açıdan ortaya çıkan mekanizmalar daha iyi yorumlanabilecektir. Ortaya çıkan gen ekspresyon değişimlerine yönelik ilaç çalışmaları da yeni bir yön kazanacaktır.
Referanslar
1. Khoury, M. P., & Bourdon, J. C. (2010). The isoforms of the p53 protein. In Cold Spring Harbor perspectives in biology. https://doi.org/10.1101/cshperspect.a000927
2. Saldaña-Meyer, R., & Recillas-Targa, F. (2011). Transcriptional and epigenetic regulation of the p53 tumor suppressor gene. In Epigenetics. https://doi.org/10.4161/epi.6.9.16683
3. Soto-Reyes, E., & Recillas-Targa, F. (2010). Epigenetic regulation of the human p53 gene promoter by the CTCF transcription factor in transformed cell lines. Oncogene. https://doi.org/10.1038/onc.2009.509
4. National Center for Biotechnology Information (US), Genes and Disease ,1998