Redox regulation of human p53 tumor suppressor gene activity: identification of redox genes that play role in human p53 reporter gene activity

Abstract

The occurence of p53 gene mutations in many human tumors shows that p53 protein plays an important role in preventing cancers. One of the most important function of p53 protein is its ability to stimulate transcription of other genes that inhibit cell cycle progression and DNA repair mechanisms or apoptosis pathways. p53 gene activity is controlled by a series of mechanisms among which redox regulation has taken little attention. Because of its importance as a tumor suppressor, its role as a cell cycle control protein and transcription factor, we decided to focus on p53 transcriptional activity. Human p53 can be studied in yeast where genetic tools can be used to identify proteins that affect its ability to stimulate transcription of reporter genes. Several studies have shown that the p53 protein is prone to oxidative inactivation. Although yeast does not contain a p53 gene, the similarity of cell cycle control mechanisms and oxidative stress response pathways prompted us to ask whether human p53 was active in yeast cells lacking individual antioxidant genes. In this study, using yeast deletion mutants, p53 reporter gene activity was assayed in different antioxidant mutants that were identified by REDOX-Cys-Search bioinformatic tool by previous studies. Seven antioxidant genes were found to be important in regulating p53 activity. These genes played role in phosphatidylinositol pathway, protein dephosphorylation, cellular iron metabolism, DNA mismatch repair, and three other unknown biochemical pathways.Identification of these new proteins that regulate p53 activity may have broad implications in understanding the complex behaviour of p53 and tumor formation in humans.

İnsan tümörlerinin çoğunda p53 mutasyonlarının görülmesi bu proteinin kanser önlemede önemli rol oynadığını gösterir. p53 proteinin bir transkripsiyon faktörü olarak en önemli fonksiyonu, başka proteinleri aktive ederek hücre döngüsünün durmasını ve DNA tamiri veya kontrollü hücre ölümü yolaklarının aktive edilmesini sağlamasıdır. p53 aktivitesini kontrol eden birçok mekanizma bilinmesine rağmen redoks kontrol mekanizması fazla çalışılmamıştır. Tümör süpressör olarak büyük öneme sahip olması ve hücre döngüsünün kontrolünde önemli roller üstlenmesi nedeni ile bu projede p53 proteinin redoks regülasyonunu çalışmak istedik. İnsan p53?ü, mayada raportör genlerin transkripsiyonunu uyaran proteinleri belirleyen genetik araçların kullanılmasıyla çalışılabilir. Bazı çalışmalar p53 proteininin oksidatif inaktivasyona yatkın olduğunu göstermiştir. Mayada p53 geni bulunmamasına rağmen benzer hücre döngüsü kontrol mekanizmaları ve oksidatif stres yanıt yolakları bizi insan p53?ünü ayrı antioksidan genleri eksik olan maya hücrelerinde aktif olup olmadığını sorgulamaya yöneltti. Yaptığımız ön çalışmalar ile maya hücrelerinde bulunan bütün antioksidan genler, yapılarında bulunan bazı ayırt edici karakterler sayesinde REDOXCysSearch olarak bilinen biyoinformatik programının yardımı ile tespit edildi. Bu çalışmada antioksidan genlerin delesyon mutantları kullanılarak insan p53 raportör gen aktivitesini etkileyen antioksidant genler tespit edildi. Bu genler biyokimyasal olarak fosfotidil inositol, protein defosforilasyonu, hücresel demir metabolizması, DNA yanlış eşleşme tamiri (mismatch repair) yolaklarında ve üç ayrı bilinmeyen yolakta daha rol oynamaktadır.p53 aktivitesini düzenleyen yeni proteinlerin belirlenmesinin geniş uygulama alanları olacaktır. p53?ün redoks regülasyonu transkripsiyon faktörü olarak aktivitesinin kontrolü açısından yeni bir örnek teşkil edecektir.