Bud32、またはp53関連タンパク質キナーゼ（PRPK）は、piD261ファミリーのセリン/スレオニンタンパク質キナーゼのメンバーです。PRPK遺伝子は、最初にヒトインターロイキン-2媒介性細胞傷害性T細胞からクローニングされ、その後、ゼノパス、ラット、チンパンジー、マカク、ヒョウザメのゼブラフィッシュでもこの遺伝子の存在が確認されました。RT-PCR分析により、精巣、AsPC-1、PANC-1、MIA PaCa-2などのさまざまな癌細胞株、および活性化されたmLT陽性細胞傷害性T細胞で高いPRPK発現が検出されましたが、心臓、腎臓、脾臓では低い発現が見られました。サッカロミセス・セレビシエ（Saccharomyces cerevisiae）piD261/Bud32は、piD261ファミリーの別のメンバーであり、ヒトPRPKと64%の類似性を持っています。piD261ファミリーは好酸球/スレオニンタンパク質キナーゼに属し、piD261/Bud32とPRPKは典型的なセリン/スレオニンタンパク質キナーゼとは構造的に異なります。典型的なタンパク質キナーゼの触媒ドメインは300から350のアミノ酸残基で構成され、12のモチーフに分かれ、基本的およびプロリンアミノ酸残基を特異的に認識します。PiD261/Bud32とPRPKは、モチーフGXGXXG、AMK、RDLXXXN、APEの変異、およびXIモチーフの欠失により、プロテアーゼの部分的な機能喪失を引き起こします。in vitro実験では、piD261/Bud32がカゼインをリン酸化できるが、ヒストンなどの基本的なタンパク質を認識できないことが示されています。PRPKの過剰発現は、piD261/Bud32遺伝子の欠失を部分的に補完し、サッカロミセス・セレビシエ細胞の表現型変化を減少させ、安定性を低下させます。piD261/Bud32とPRPKは機能的に保存されていることがわかります。

p53遺伝子

p53遺伝子は、ヒト腫瘍抑制遺伝子です。この遺伝子は、分子量43.7KDaのタンパク質をコードしていますが、タンパク質バンドはMarkerによって示される53KDaで現れるため、P53と名付けられました。タンパク質には大量のプロリンが含まれているため、電気泳動速度が遅くなります。p53遺伝子の不活性化は腫瘍形成に重要な役割を果たします。mdm2変異はP53変異と共存しません。p53は重要な抗癌遺伝子です。その野生型は癌細胞をアポトーシスに導き、癌遺伝子を防ぎます。また、細胞が遺伝子の欠陥を修復するのを助ける機能も持っています。p53の変異は癌遺伝子を増加させます。

図1. p53のタンパク質構造。

導入

p53は腫瘍抑制遺伝子です。この遺伝子の変異は、すべての悪性腫瘍の50%以上で発生します。この遺伝子によってコードされるタンパク質は、細胞周期の開始を制御する転写因子です。細胞の健康に関する多くの信号がp53タンパク質に送られます。細胞分裂を開始するかどうかは、このタンパク質によって決定されます。細胞が損傷し修復できない場合、p53タンパク質は開始プロセスに参加し、細胞がアポトーシス中に死ぬ原因となります。p53欠損細胞はこの制御を持たず、不利な条件下でも分裂を続けます。他のすべての腫瘍抑制因子と同様に、p53遺伝子は通常、細胞分裂を遅らせたり監視したりします。細胞内の癌化を抑制する遺伝子「p53」は、DNA変異の程度を決定します。変異が小さい場合、この遺伝子は細胞の自己修復を促進します。DNA変異が大きい場合、「p53」はアポトーシスを誘導します。

機能

P53タンパク質のDNA結合および転写活性化は、細胞成長調節への関与も示唆しています。フローサイトメトリーを使用して、個々の細胞の細胞周期におけるP53の発現を測定したところ、活性化リンパ球は非活性化細胞よりもP53の発現が多く、G1からS期、G2、M期にかけて細胞が増加するにつれて増加することがわかりました。これは、P53の発現と細胞成長の相関関係が、細胞周期に入ることや周期内の特定の時間よりも高いことを示唆しています。アンチセンスP53RNAをコードするプラスミドを用いたトランスフェクションは、非変換細胞の成長を完全に停止させます。P53抗体の注入は、成長周期の静止細胞に入ります。これにより、細胞がS期に入るのを抑制することができ、P53がGo/G1-S変換に必要である可能性が示唆されますが、P53抗体は細胞が分裂からS期に移行することには影響を与えません。G1細胞に対して抑制効果を持つジブチル酸ナトリウムもP53合成を抑制します。これらの結果は、P53による細胞成長の調節が少なくともG0-G1またはG1-Sから現れることを示唆していますが、その作用メカニズムはまだ明らかにされていません。P53タンパク質はCipt遺伝子の発現を調節することによって細胞成長を調節でき、すなわちP53タンパク質はCipt遺伝子を刺激して分子量21KDのタンパク質を生成させることができます。このタンパク質は、細胞周期を通じて細胞が有糸分裂に入るのを促進する特定の酵素活性を効果的に抑制し、細胞成長を抑制します。さらに、P53の抑制効果は、細胞成長核抗原株の発現の減少を伴います。細胞成長と核抗原は、細胞のDNA複製に関与しています。したがって、P53はDNA複製に関連する細胞遺伝子または遺伝子産物を抑制することによって役割を果たす可能性があります。

図2. 生物活性ホモ四量体に見られる4つのp53 DNA結合ドメインの結晶構造で、7つのドメインがあります。

参考文献：

1. Toufektchan, E; et al. The Guardian of the Genome Revisited: P53 Downregulates Genes Required for Telomere Maintenance, DNA Repair, and Centromere Structure. Cancers. 2018, 10 (5): 135.