▎藥明康德/報道
TP53基因是人類癌癥中最常出現(xiàn)突變的抑癌基因。p53蛋白能夠被多種應(yīng)激刺激激活，同時它也控制著一個非常復(fù)雜的抗增殖轉(zhuǎn)錄系統(tǒng)，這一轉(zhuǎn)錄系統(tǒng)影響到的生物反應(yīng)多得讓人看著頭暈。雖然我們已經(jīng)揭示了p53信號網(wǎng)絡(luò)的許多方面，但是對p53在什么情況下如何行使它的多種功能還沒有清晰的了解。細(xì)胞種類，基因突變形態(tài)和細(xì)胞狀態(tài)是如何影響p53的功能的？我們怎樣才能在癌癥中恢復(fù)它抑制腫瘤的活性？日前《細(xì)胞》雜志對p53進行了深度盤點。
p53：教科書上的說法
p53是在腫瘤病毒研究的巔峰時期被發(fā)現(xiàn)的，最初它被認(rèn)為是致癌基因，但是隨后的研究發(fā)現(xiàn)野生型(wild type) p53在細(xì)胞培養(yǎng)環(huán)境下抑制腫瘤生長和細(xì)胞癌變。在編碼p53的TP53基因中出現(xiàn)的失活性突變在人類腫瘤中非常常見。在很多癌癥中，TP53基因突變與患者的不良預(yù)后相關(guān)。
p53是一種調(diào)控轉(zhuǎn)錄的序列特異性DNA結(jié)合蛋白。與p53介導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄調(diào)控在抑制腫瘤中的重要作用一致，大部分腫瘤中出現(xiàn)的TP53基因突變發(fā)生在編碼p53蛋白DNA結(jié)合域的部分。在正常細(xì)胞中，p53被一系列調(diào)節(jié)因子維持在低水平。其中MDM2基因作為p53泛素連接酶，能夠促進p53的降解。不過在多種細(xì)胞應(yīng)激情況下p53蛋白在細(xì)胞中的穩(wěn)定性得到提高。激活p53的機制根據(jù)刺激的不同而改變，例如，DNA損傷會促進p53的磷酸化，從而阻斷MDM2媒介的降解。而致癌基因突變引發(fā)的信號通路會誘導(dǎo)ARF腫瘤抑制子抑制MDM2的功能。
p53的功能中了解最為深入的是它促進細(xì)胞周期停滯(cell cycle arrest)和細(xì)胞凋亡(apoptosis)的功能。90年代早期的重要研究表明p53對媒介可逆DNA損傷引發(fā)G1期檢查點的激活非常重要，它促進細(xì)胞周期停滯的目的應(yīng)該是為了幫助DNA在進行更多細(xì)胞分裂之前獲得修復(fù)。同時，p53可以通過引導(dǎo)促進凋亡的BCL-2家族成員的表達來促使細(xì)胞凋亡的發(fā)生。
為什么p53是一個這么重要的腫瘤抑制子呢？ 一方面，p53在DNA出現(xiàn)損傷后能夠引發(fā)細(xì)胞周期停滯或者消滅細(xì)胞，表明它可以通過預(yù)防致癌基因突變的累積來防止癌癥發(fā)生。從這個角度來說，p53缺失會導(dǎo)致存活下來的子細(xì)胞中基因突變數(shù)目增多，從而間接地促進癌癥的發(fā)生。另一方面，p53在致癌基因異常表達時能夠阻止細(xì)胞增殖，表明它可能在限制致癌基因突變的惡果方面也有重要作用。在這種情況下，p53缺失會允許表達致癌基因的細(xì)胞繼續(xù)無限制增殖，從而直接導(dǎo)致癌癥發(fā)生。不管從哪個角度來說，p53都承擔(dān)著基因組守護者(guardian of the genome)的角色，它會限制基因突變帶來的有害后果。
雖然這種理解能夠為解釋“為什么TP53基因突變在人類癌癥中最為常見？”提供了一個基本框架，但是最近的研究為p53的功能做出了更為細(xì)致入微的描述。這些研究表明p53激活后的結(jié)果非常廣泛多樣，而且它對基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控與很多背景因素相關(guān)。
“基因組守護者”詳解
當(dāng)DNA損傷發(fā)生后，DNA 損傷反應(yīng)(DNA damage response, DDR) 激酶會磷酸化p53，激活p53，導(dǎo)致細(xì)胞周期停滯、細(xì)胞衰老(senescence)或者細(xì)胞凋亡。這些步驟最終可以減少基因突變進一步傳播的風(fēng)險。而且，p53會激活編碼DNA修復(fù)機制組成部分的基因，從而刺激DNA修復(fù)。
因此TP53基因突變經(jīng)常與單核苷酸變異(single nucleotide variants, SNVs) 和特定的協(xié)同變異(co-mutated)基因相關(guān)聯(lián)，這并不令人驚訝。令人驚訝的是在腫瘤分析中TP53基因突變與基因拷貝數(shù)變異(copy number variation, CNV)有非常緊密的聯(lián)系。而且，攜帶TP53基因變異的腫瘤細(xì)胞通常為非整倍體(aneuploid)，在完整染色體的數(shù)目上出現(xiàn)明顯變化。
這種情況出現(xiàn)的原因是多方面的，其中一個原因與p53調(diào)節(jié)G2/M細(xì)胞周期轉(zhuǎn)換的能力有關(guān)。例如，p53缺失導(dǎo)致對MAD2的抑制減弱，從而導(dǎo)致紡錘體組裝檢查點(spindle assembly checkpoint)失調(diào)。這會引起染色體出現(xiàn)錯誤分離(missegregation)和四倍體的機率上升。在四倍體細(xì)胞中，p53缺失會導(dǎo)致多極有絲分裂的幾率增加，從而加劇染色體錯誤分離。
另一個原因是p53可以通過殺死可能出現(xiàn)異常有絲分裂的細(xì)胞來限制染色體不穩(wěn)定性的產(chǎn)生，特別是在中心體擴增或端粒功能失常之后。多余的中心體可以導(dǎo)致Hippo信號通路的上調(diào)，這會通過抑制MDM2來激活p53。有研究表明p53缺失的細(xì)胞更容易耐受異?；騽┝吭斐傻牡鞍捉M方面的壓力。綜合這些原因，p53缺失似乎不但促進非整倍體細(xì)胞的產(chǎn)生，而且維持它們的存活。
另一個p53維持基因組完整性的手段是抑制反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子(retrotransposon)的移動。反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子是病毒生成的遺傳元件，它們可能通過在基因組中的轉(zhuǎn)移和重新插入造成基因突變的產(chǎn)生。有研究表明在果蠅中激活可移動的反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子可以導(dǎo)致DNA出現(xiàn)雙鏈斷裂，p53引發(fā)的細(xì)胞凋亡理論上可以減少DNA雙鏈斷裂帶來的基因突變的可能。但是p53基因突變與反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子表達之間的關(guān)系并不只限于消滅出錯細(xì)胞。p53可以與LINE元件(LINE elements)和其它轉(zhuǎn)座子內(nèi)的序列相結(jié)合并且導(dǎo)致它們的表達水平下降。p53對反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子的抑制依靠的是在表觀遺傳層面對反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子位點的抑制，而不是細(xì)胞凋亡。如果對反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子的抑制減弱，它們可以重新整合到基因組中并且增加基因突變的產(chǎn)生。
雖然基因組不穩(wěn)定性不是腫瘤發(fā)生的必須條件，但是p53缺失導(dǎo)致的基因組不穩(wěn)定性讓腫瘤細(xì)胞可能積累更多致癌驅(qū)動子，從而加速癌變、腫瘤轉(zhuǎn)移和抗藥性的產(chǎn)生。對于一個腫瘤來說，它包含的腫瘤細(xì)胞中基因突變的多樣性，而不是基因突變的絕對數(shù)目，決定了腫瘤細(xì)胞群體在面臨不同環(huán)境和挑戰(zhàn)時表現(xiàn)出的韌性。從這個角度來說，p53失活的獨特之處在于它不但促進基因組不穩(wěn)定性的產(chǎn)生（提高新基因突變產(chǎn)生的頻率），而且維持?jǐn)y帶廣泛遺傳錯誤的細(xì)胞存活（減少基因突變消失的幾率）。這些研究表明p53失活可能幫助建立腫瘤內(nèi)異質(zhì)性(intratumoral heterogeneity)。
p53 控制著一個廣泛而靈活的信號網(wǎng)絡(luò)
調(diào)節(jié)基因組完整性，細(xì)胞周期停滯和細(xì)胞凋亡，似乎這些對一個基因而言還不夠多似的，日益增多的研究表明，p53同時還控制更多“非經(jīng)典”通路。例如，p53可以調(diào)節(jié)自噬活動，變動新陳代謝，抑制多能性和細(xì)胞可塑性，并且協(xié)助一種稱為鐵死亡(ferrotoposis)的依靠鐵離子的細(xì)胞死亡方式。即便是基準(zhǔn)水平的p53也可以增強多種其它腫瘤抑制信號網(wǎng)絡(luò)。然而，令人驚訝的是這么多研究并沒有給我們一個簡單而明確的答案指出p53的功能到底是什么，以及它是怎樣完成這些功能的。我們目前得到的結(jié)論是p53造成的生物反應(yīng)異乎尋常的靈活，它會因為細(xì)胞種類、細(xì)胞分化狀態(tài)、應(yīng)激條件和環(huán)境中的配合信號的改變而改變。
▲p53信號網(wǎng)絡(luò)
p53多種多樣的功能來源于它在不同條件下可以調(diào)控不同集合的靶向基因的能力。試圖發(fā)現(xiàn)一組通用的p53靶向基因的研究都不可避免地遭受失敗。對16組全基因組數(shù)據(jù)進行的薈萃分析(meta-analysis)只發(fā)現(xiàn)大約60個基因是共同靶點。這些研究發(fā)現(xiàn)的中心準(zhǔn)則是，細(xì)胞環(huán)境和刺激的不同會導(dǎo)致功能上不同組的基因被激活，而不僅僅是同一組基因的激活水平不同。我們不能指望在不同組織中致癌基因的活性（例如KRAS會在結(jié)腸、胰腺和肺組織中被激活）會導(dǎo)致同樣p53調(diào)控的轉(zhuǎn)錄反應(yīng)。而且，我們也無法假設(shè)在單細(xì)胞水平上DNA損傷激活p53造成的基因表達特征，會和致癌基因激發(fā)的基因表達特征相同。是什么原因?qū)е聀53調(diào)控的多種信號通路在特定生理條件下只有一種或少數(shù)幾種被激活，仍然需要更多系統(tǒng)性的研究。
細(xì)胞新陳代謝是最近獲得關(guān)注的一條p53調(diào)控的非經(jīng)典生理過程。p53調(diào)控的基因可以調(diào)控包括谷氨酰胺分解代謝，抗氧化活性，脂類合成，脂肪酸氧化和糖異生等代謝過程。而且根據(jù)細(xì)胞種類的不同，p53可以對同一代謝過程施加相反的作用。例如，在乳腺和肺癌細(xì)胞中，p53通過減弱葡萄糖吸收或者抑制糖酵解酶的表達來達到抑制糖酵解(glycolysis)的作用。然而在肌肉細(xì)胞中，p53通常引導(dǎo)糖酵解酶的表達。這些研究結(jié)果意味著p53能夠調(diào)節(jié)新陳代謝的不同方面，從而產(chǎn)生不同、甚至是相反的生化和表型反應(yīng)。
而p53引發(fā)不同生物反應(yīng)的原理仍然不明。一方面，p53能夠依據(jù)細(xì)胞種類和刺激類型來引導(dǎo)功能上不同的轉(zhuǎn)錄程序，從而產(chǎn)生不同的生物后果。目前提出的一個p53調(diào)節(jié)不同生物反應(yīng)的機制是通過基于刺激的翻譯后修飾(post-translational modification， PTMs)。對p53的PTMs能夠改變p53對不同靶點基因的親合力。例如，磷酸化p53(S46)和乙?；痯53（K120)可以激發(fā)細(xì)胞凋亡，而PRMT5-甲基化p53相比之下則更容易激活p21。另外在p53蛋白中出現(xiàn)的諸如SUMO化(SUMOylation)、糖基化(glycosylation)和脯氨酰異構(gòu)化(prolyl isomerization)等PTMs可以改變蛋白的穩(wěn)定性，并且影響對靶點基因的偏好。
誘發(fā)p53表達可以導(dǎo)致穩(wěn)定的信號輸出或者震蕩式的波動信號。不同尋常的是，p53表達變化的動力學(xué)特征，可以獨立于最高p53蛋白水平，決定細(xì)胞在面對遺傳毒性壓力(genotoxic stress)時的反應(yīng)。p53激活時的動力學(xué)特征之所以能夠轉(zhuǎn)化為對不同靶點的傾向是因為p53對不同靶點的結(jié)合和分離速率不一樣。例如，p21的啟動子對短暫的p53脈沖更為敏感，而p53的另一個靶點，促凋亡的FAS則對這種p53信號不敏感。因此，短暫的p53脈沖會導(dǎo)致增殖停滯，而持續(xù)信號則引發(fā)細(xì)胞凋亡。
另一方面，多個因素影響細(xì)胞如何解釋p53的激活。第一，細(xì)胞譜系(cell lineage)可能是決定細(xì)胞在多種不同反應(yīng)中傾向哪一種的重要決定因素。比如，細(xì)胞種類和細(xì)胞狀態(tài)決定的染色質(zhì)修飾可能導(dǎo)致某些基因更容易或更難與激活的p53結(jié)合。例如，在胚胎干細(xì)胞中，p53可以被激活并且與p21啟動子結(jié)合，但是p21是否會被有效地激活取決于在這一位點上基于細(xì)胞種類的抑制性H3K27me3修飾。第二，p53靶向的基因圖譜可以被其它合作或?qū)沟霓D(zhuǎn)錄因子影響，它們包括FOXO和NF-?B。最后，同樣的轉(zhuǎn)錄信號輸出可能由于細(xì)胞狀態(tài)的不同而導(dǎo)致不同的結(jié)果。比如ATM信號通路可以保護細(xì)胞不發(fā)生p53媒介的細(xì)胞凋亡，ATM沒有影響p53激發(fā)的轉(zhuǎn)錄信號，但是它阻斷了自噬活動，從而維護了線粒體的平衡并且抑制活性氧的水平。
總體來說，這些觀察意味著p53媒介的生理反應(yīng)不是一個簡單的開和關(guān)。p53顯然深陷在一個由多種調(diào)節(jié)子和效應(yīng)子構(gòu)成的密集而且互相關(guān)聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)中。細(xì)胞的背景因素(細(xì)胞種類，表觀生物學(xué)狀態(tài)，組織微環(huán)境，激活信號）對p53活性的生化特性和p53反應(yīng)的生物結(jié)果都有關(guān)鍵性的作用。
背景因素對p53腫瘤抑制功能的影響
根據(jù)定義，腫瘤抑制基因調(diào)節(jié)那些限制不正常細(xì)胞增殖的生理過程，這些基因失活會促進腫瘤形成和生長。由于p53能夠控制多種生理過程，哪些效應(yīng)功能對抑制腫瘤來說最重要一直是一個爭論不休的話題。細(xì)胞衰老和凋亡顯然在腫瘤中存在而且當(dāng)這些生理過程被激活時確實能夠起到抑制腫瘤的作用。但是，近年來的研究表明抑制腫瘤并不一定需要細(xì)胞凋亡或者衰老。在有些情況下，p53媒介的非經(jīng)典功能可能更加重要。
對于腫瘤抑制來說，唯一的檢測指標(biāo)是這個基因能夠在體內(nèi)削弱腫瘤的產(chǎn)生或發(fā)展。從這個角度來說，p53基因敲除(p53 knockout)小鼠是個有力的模型，這些小鼠無一例外地會得上胸腺淋巴瘤(thymic lymphoma)。為了研究哪些p53媒介的功能對腫瘤抑制最為關(guān)鍵，各種不同的轉(zhuǎn)基因小鼠模型被創(chuàng)造出來。如果消除p53控制的某些功能導(dǎo)致腫瘤的生成，那么被消除的過程就對p53抑制腫瘤的活性非常重要，反之則不重要。
一種研究方式是比較p53缺失小鼠和p53靶點基因缺失小鼠在腫瘤生成和病理方面的差別。例如，p21、Puma或Noxa缺失小鼠并不會得上胸腺淋巴瘤，這意味著p53媒介的細(xì)胞周期停滯和細(xì)胞凋亡可能對腫瘤抑制來說不是必不可少的。但是p53的靶點基因通常在細(xì)胞中有一定基準(zhǔn)水平的表達，例如p53缺失的小鼠中p21基因顯然沒有缺失。于是，這種研究策略可能導(dǎo)致某些p53效應(yīng)子對無效表型(null phenotype)的貢獻被高估。反過來說，由于多個效應(yīng)子在媒介大多數(shù)p53的功能，缺失其中一個效應(yīng)子的小鼠模型可能無法讓p53的效應(yīng)過程完全失活（例如p21缺失不能完全阻止p53介導(dǎo)的細(xì)胞周期停滯)。于是，這種研究方式也可能低估某些p53靶向過程對腫瘤抑制的影響。
▲腫瘤抑制機制研究：敲除p53靶基因
另一種分割p53功能的研究方法是，使用有選擇性地保留或者丟失一部分p53靶點基因的能力和活性的突變模型。例如，從腫瘤中獲得的p53R175P和p53E180R等位基因會導(dǎo)致細(xì)胞凋亡的功能失常，但是保留了引發(fā)細(xì)胞周期停滯的能力，攜帶這些基因變異的小鼠與p53缺失小鼠相比無腫瘤生存期得到了延長。這意味著不同的p53突變體可能有選擇性地影響了下游的效應(yīng)信號通路。另外一種方法是用人工合成的結(jié)構(gòu)功能突變體(structure-function mutant)來擾亂p53的轉(zhuǎn)錄蛋白域或者讓乙?；^程失常。這種方法至少可以在體外將p53的重要功能分割開。不過結(jié)構(gòu)功能的研究策略也有它的缺陷。攜帶p53突變的蛋白與野生型相比可能更為穩(wěn)定或更不穩(wěn)定，因此導(dǎo)致的不同表型可能是由于蛋白數(shù)量上的差別，而不是蛋白功能上的差別。大多數(shù)結(jié)構(gòu)功能突變只在少數(shù)幾種細(xì)胞中被研究過，這些研究結(jié)果可能無法被推廣到所有組織的腫瘤生成中。
▲腫瘤抑制機制研究：突變p53靶基因
第三種研究方法是利用攜帶能夠被重新激活的p53等位基因的小鼠腫瘤模型。目前的研究結(jié)果表明，恢復(fù)p53功能可以產(chǎn)生強烈的抗腫瘤反應(yīng)。例如在表達Myc的B細(xì)胞淋巴瘤模型中，恢復(fù)p53功能導(dǎo)致大量細(xì)胞凋亡。而在肝癌模型中，恢復(fù)p53導(dǎo)致細(xì)胞衰老。在其它情況下，重新激活p53可以引發(fā)細(xì)胞分化和自我更新的喪失。雖然在腫瘤模型中重新激活p53的后果并不見得等同于腫瘤發(fā)生時丟失的生理過程，這些研究重申了背景因素對p53功能反應(yīng)的影響。
▲腫瘤抑制機制研究：恢復(fù)p53基因功能
那么，到底哪些p53活性對于腫瘤抑制來說是最重要的呢？顯然，上述研究的缺陷說明我們不能忽視背景因素而進行概括。接受背景因素的重要性可以讓我們發(fā)現(xiàn)針對不同腫瘤的抑制方式，并且可能導(dǎo)致未來根據(jù)不同腫瘤的特征來選擇恢復(fù)最相關(guān)的p53功能。
TP53基因變異的多樣性導(dǎo)致不同的功能結(jié)果
TP53基因位點在腫瘤中的變異方面的研究進展，不但沒有簡化我們對p53變異如何促進腫瘤生成的理解，反而讓我們的理解更為復(fù)雜化。TP53基因變異中最常見的也是被研究得最為徹底的是位于DNA結(jié)合蛋白域的錯義突變(missense mutation)。這意味著p53的這一特征對腫瘤抑制非常關(guān)鍵。目前的教條是把p53分為野生型或者突變型兩大類，但是TP53突變可以以許多形式出現(xiàn)，并且伴隨著不同的協(xié)同突變和多種多樣的等位基因組合模式。因而可以導(dǎo)致非常有趣的功能性與表型分支。
基因組測序已經(jīng)證實，大約一半腫瘤至少攜帶一個p53變異，但是不同類型的腫瘤之間攜帶p53變異的頻率和分布有非常大的差別。大多數(shù)在TP53基因中出現(xiàn)的 SNVs是錯義突變，其中25％屬于5種熱點突變。令人意外的是，大約25％的TP53突變是會導(dǎo)致編碼截短蛋白的無義或移碼突變，剩下的是剪接點SNVs和生理意義不明的片段插入或缺失。雖然有幾種渠道可以讓第二個TP53等位基因失活，但是這通常是由于片段刪除(segmental deletion)而造成的。這些被刪除的片段大小不一，出現(xiàn)的頻率和SNVs出現(xiàn)的頻率相當(dāng)。大約只有25％的腫瘤攜帶著典型的p53錯義突變/片段刪除組合。
▲16種癌癥類型中的常見TP53突變
癌癥基因組項目幫助我們進一步了解TP53變異圖譜和它與其它體細(xì)胞基因變異之間的關(guān)系。在某些癌癥中，TP53基因突變通常與激活KRAS的基因突變和MYC擴增同時發(fā)生。而且如前所述，TP53基因突變經(jīng)常與高頻率的基因拷貝數(shù)目變異聯(lián)系在一起，例如在卵巢癌和復(fù)雜核型的急性骨髓性白血病中這種情況經(jīng)常發(fā)生。
對TP53在不同情況下的變異進行歸類，可能讓我們判斷特定的變異是否反映出功能選擇，或者只是腫瘤發(fā)生時存在的不同突變產(chǎn)生方式。TP53中特定的突變特征一部分是由于突變產(chǎn)生的來源造成的。例如，在肝癌中常見的R249S突變是由于黃曲霉毒素導(dǎo)致的G變?yōu)門的轉(zhuǎn)換，而在黑色素瘤中的R123*突變是由于紫外線導(dǎo)致的C變?yōu)門的轉(zhuǎn)換。有些經(jīng)常出現(xiàn)的C變?yōu)門的突變是由于胞苷脫氨酶的作用，它為抗體多樣化提供內(nèi)在的基因變異。
過去25年里的試驗數(shù)據(jù)同時顯示，某些TP53突變?yōu)楂@得功能性突變(gain-of-function mutation) 。這類突變蛋白最顯著的表型是它們能夠增強腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移，有些時候它們會增強藥物抗性，表觀遺傳重組，和血管增生。雖然這些獲得功能性突變可以有多種活性，但是最主要的規(guī)律是這些突變會對抗野生型p53的功能，或者加重p53缺失造成的結(jié)果。
一個p53突變能夠造成特殊的表型并不足以證明這個突變是獲得功能性突變。理論上講，攜帶p53突變的等位基因可以導(dǎo)致功能減弱，功能分離或者功能獲得。減弱野生型的功能（下圖A）可能基于對p53水平不同程度的抑制造成功能特異的表型（下圖B）。例如，靶向p53的shRNAs可以將p53敲低到不同水平，這會對小鼠模型中p53功能和淋巴瘤的產(chǎn)生造成不同的影響。但是只有完全敲除p53可以導(dǎo)致染色體的不穩(wěn)定。功能缺失是癌癥相關(guān)的p53基因突變中常見的一個特點，表現(xiàn)在大多數(shù)突變無法引發(fā)細(xì)胞凋亡。功能分離性突變表現(xiàn)在突變的p53基因保留了一部分與下游靶點的相互作用，例如前文描述過的p53R175P突變（下圖C）。最后的一種類型的獲得功能性突變（下圖D）在下文中將繼續(xù)描述。
▲不同機制可導(dǎo)致p53突變的不同表型：（A）野生型，（B）功能喪失或部分喪失，（C）功能選擇，（D）新形態(tài)/功能增益。
p53突變引發(fā)致癌效果的機制還沒有得到完全澄清。第一，有些保留了殘余激活轉(zhuǎn)錄功能的p53突變蛋白可能激活全新靶點。例如，p53突變型可以通過激活MLL1/2和MOZ的表達來影響染色質(zhì)形態(tài)。第二，有些非結(jié)構(gòu)化(unstructured)的p53能夠隔離其它蛋白，并且在有些情況下讓p53突變蛋白能夠與p63或p73結(jié)合，導(dǎo)致受體酪氨酸激酶信號通路的變化，從而促進腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移。最后，p53突變蛋白可以與SWI/SNF復(fù)合體合作來提高調(diào)控血管增生的VEGFR2的水平。
雖然通常的假設(shè)是TP53截短突變會造成無義等位基因，但是最新研究表明這些突變可能造成新功能的產(chǎn)生。比如，有些無義突變，特別是在6號外顯子上的無義突變的頻率比預(yù)想的要高。其中有些突變讓截短的p53突變體能夠與錯義突變蛋白一樣能夠促進腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移。
除了不同p53 SNVs造成的異質(zhì)性以外，人體17p染色體上不同程度的片段丟失也會造成p53基因劑量上不同程度的改變。而且在腫瘤中觀察到的人類17p染色體的片段丟失經(jīng)常導(dǎo)致p53基因以外其它癌癥抑制基因的缺失。模擬17p13的17p染色體片段丟失與p53缺失相比，在小鼠中造成侵襲性更強的腫瘤，原因是很多需要兩個拷貝才能抑制癌癥的基因丟失了一個拷貝。這些觀察結(jié)果表明與CNVs關(guān)聯(lián)的獨特生物學(xué)和進一步對其進行分析的重要性。
綜上所述，我們對TP53變異復(fù)雜性的了解正在改變我們?nèi)绾慰创@一“在人類癌癥中最常見事件”對腫瘤發(fā)生的影響。雖然不容質(zhì)疑的是最顯著的生物學(xué)后果是由于p53蛋白失活而造成的，但是很明顯TP53基因變異和17p片段缺失對癌癥表型的影響超過單單造成p53缺失。由于未來臨床決定的產(chǎn)生將更依靠基因組數(shù)據(jù)，現(xiàn)今將腫瘤簡單分為“p53野生型”或“p53突變型”的分類方式必須改變。
駕馭p53信號網(wǎng)絡(luò)
p53在腫瘤抑制方面的強烈功效和癌癥中p53變異出現(xiàn)的高頻率激發(fā)了許多針對p53信號網(wǎng)絡(luò)的癌癥療法的研發(fā)。研究表明對傳統(tǒng)化療的有效反應(yīng)基于野生型的p53。例如，治療急性早幼粒細(xì)胞白血病(acute promyelocytic leukemia)的視黃酸與砷療法的成功取決于p53媒介的細(xì)胞衰老。由于TP53基因突變會讓野生型的p53蛋白失活，因此這些基因突變普遍被認(rèn)為無法用藥物靶向(undruggable)。然而，其它靶向p53突變蛋白，p53調(diào)控子，或者TP53基因突變在癌癥中造成的薄弱環(huán)節(jié)的努力開始顯現(xiàn)出成效。
目前利用我們對p53生物學(xué)理解進行抗癌藥物研發(fā)中，進展最快的項目是抑制攜帶野生型p53的腫瘤中的MDM2。以Nutlin為首，一系列抑制MDM2和MDMX的小分子和肽基抑制劑被開發(fā)出來。它們通過靶向MDM2中與p53的結(jié)合位點來防止p53的降解。MDM2拮抗劑在白血病和脂肪肉瘤中已經(jīng)完成一系列臨床1期試驗。雖然這些劑量遞增試驗不能對藥物療效作出結(jié)論，但是在大多p53野生型樣本中觀察到了p53靶點基因的表達量增加。而且在5～10％的患者中觀察到了部分反應(yīng)，這是一個好的預(yù)兆，因為這些患者中很多已經(jīng)接受過多種療法的治療。
▲p53治療策略：在p53野生型腫瘤中保持p53穩(wěn)定性
在另一種情況下，MDM2抑制劑被用來減少化療的毒副作用。在這種策略中，這些藥物被用來在正常細(xì)胞中提高p53的穩(wěn)定性，從而觸發(fā)暫時的細(xì)胞周期停滯。這一做法的目的是對于攜帶p53突變的腫瘤細(xì)胞來說這些藥物對細(xì)胞周期周轉(zhuǎn)沒有作用。因為細(xì)胞毒性藥物靶向積極分裂的細(xì)胞，這一策略可以提高化療藥物的使用劑量，在增強對分裂的癌細(xì)胞的療效同時降低對細(xì)胞周期停滯的正常細(xì)胞的副作用。
▲p53治療策略：采用MDM2抑制劑減少化療的毒副作用
另一種吸引人的策略是發(fā)現(xiàn)能夠讓p53突變蛋白重新獲得野生型p53的腫瘤抑制活性的藥物。雖然達到這一目標(biāo)的熱力學(xué)要求是一個嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，但是蛋白結(jié)構(gòu)研究和電腦模型預(yù)測已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了多個策略在概念上證明這一方法的可行性。其中包括可以讓非結(jié)構(gòu)化突變蛋白結(jié)構(gòu)穩(wěn)定下來的小分子和多肽。一種名為APR-246的藥物據(jù)稱可以重新激活p53突變蛋白但是具有脫靶效應(yīng)，該藥物現(xiàn)在正在進行臨床試驗。其它直接穩(wěn)定p53的DNA結(jié)合蛋白域的藥物在臨床前實驗中表現(xiàn)出可喜的前景。被稱為金屬伴侶(metallochaperons)的藥物能夠幫助展開的蛋白(unfolded protein)與鋅離子結(jié)合并且形成一個較為正常的構(gòu)像，從而恢復(fù)與DNA結(jié)合的能力。而另一種策略利用了一個意想不到的發(fā)現(xiàn)，那就是有些p53突變蛋白有形成像淀粉樣蛋白一樣的聚合物的傾向，當(dāng)聚合過程被擾亂后，p53的功能可以得到恢復(fù)并且在異種移植模型中觸發(fā)腫瘤萎縮。
▲p53治療策略：靶向p53突變的腫瘤
除了利用藥物恢復(fù)突變蛋白中野生型的活性以外，另外一種策略是抑制p53突變蛋白的活性，因為有些腫瘤會依賴于p53突變蛋白的功能。在無法直接抑制p53突變蛋白活性的情況下，仍然可以有方法間接靶向p53突變蛋白促進腫瘤細(xì)胞侵襲、轉(zhuǎn)移和存活的機制。
另一種直接攻擊p53突變蛋白的方法是利用它可能成為具有腫瘤特異性的新抗原(neoantigen)的潛力。p53突變蛋白通常表達量很高而且具備抗原特性。而且針對p53突變蛋白的疫苗在小鼠模型中已經(jīng)取得了一定成功?；谶@個想法，多肽疫苗，病毒載體和樹突狀細(xì)胞疫苗已經(jīng)進入臨床1/2期試驗。不管基于哪種平臺，免疫療法已經(jīng)能夠引發(fā)針對p53的免疫反應(yīng)。
理論上逃脫免疫編輯的腫瘤更可能攜帶激發(fā)免疫反應(yīng)的新抗原。因此將p53免疫療法與增強T細(xì)胞反應(yīng)的免疫檢查點抑制劑結(jié)合起來，可能將針對p53的T細(xì)胞轉(zhuǎn)化為抗癌武器。
另一個靶向攜帶p53突變蛋白腫瘤的具有吸引力的策略是利用合成致死概念。很多p53突變蛋白造成的弱點與DDR和新陳代謝相關(guān)。雖然p53缺失的細(xì)胞在面對損傷DNA藥物時能夠避免細(xì)胞凋亡，但是進一步破壞DDR系統(tǒng)會讓攜帶p53突變的腫瘤對遺傳毒性損傷非常敏感。因此，人們正在開發(fā)將造成DNA損傷的藥物與抑制DDR系統(tǒng)中的ATM, CHK2, ATR和CHK1的抑制劑聯(lián)合使用的策略。雖然加劇基因組不穩(wěn)定性可能達到治療效果，但是一個顧慮是削弱DDR導(dǎo)致的基因突變可能進一步加快腫瘤進化。
通過恢復(fù)野生型功能，抑制突變蛋白功能，或者靶向失控的免疫系統(tǒng)，有多種渠道可以靶向癌癥中的p53信號網(wǎng)絡(luò)。目前使用這些策略時面對的挑戰(zhàn)表明,進一步理解p53的基本生物學(xué)機制對未來臨床應(yīng)用的成功非常重要。
結(jié)束語
p53是一個讓癌癥生物學(xué)家著迷的蛋白。對它的詳盡研究增進了我們對基因調(diào)控機制和大自然防御癌癥手段的理解。雖然對p53的海量研究有時自相矛盾，但是現(xiàn)在非常清楚的是細(xì)胞對p53激活的反應(yīng)包含著觸發(fā)因子，細(xì)胞譜系和細(xì)胞狀態(tài)之間的復(fù)雜相互作用。這種依賴背景因素的p53作用方式雖然讓尋找通用的p53媒介的腫瘤抑制機制困難重重，但是它給予我們在癌癥細(xì)胞中利用信號網(wǎng)絡(luò)的機遇，讓我們避免在所有組織中操作p53帶來的有害影響。
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