Bud32（p53関連プロテインキナーゼ［PRPK］としても知られる）は、セリン／スレオニンプロテインキナーゼであるpiD261ファミリーの一員である。PRPK遺伝子は、ヒトのインターロイキン2（IL-2）媒介性細胞傷害性T細胞から最初にクローニングされ、その後、アフリカツメガエル、ラット、チンパンジー、マカク、ヒョウモンゼブラフィッシュにおいてもクローニングされ、本遺伝子の存在が確認されている。RT-PCR解析では、精巣、AsPC-1、PANC-1、MIA PaCa-2などの各種がん細胞株、および活性化mLT陽性細胞傷害性T細胞でPRPKの高発現が検出された一方、心臓、腎臓、脾臓では発現が低かった。Saccharomyces cerevisiaeのpiD261/Bud32もpiD261ファミリーの別メンバーであり、ヒトPRPKと64%の相同性を有する。piD261ファミリーはセリン／スレオニンプロテインキナーゼに属するが、piD261/Bud32およびPRPKは典型的なセリン／スレオニンプロテインキナーゼとは構造的に異なる。典型的なプロテインキナーゼの触媒ドメインは300～350アミノ酸残基からなり、12のモチーフに分かれ、塩基性アミノ酸残基およびプロリン残基を特異的に認識する。piD261/Bud32およびPRPKでは、GXGXXG、AMK、RDLXXXN、APEの各モチーフにおける変異、ならびにXIモチーフの欠失により、キナーゼ活性の部分的な機能低下が生じる。in vitro試験では、piD261/Bud32はカゼインをリン酸化できるが、ヒストンなどの塩基性タンパク質は認識できない。PRPKの過剰発現は、piD261/Bud32遺伝子欠失を部分的に相補し、Saccharomyces cerevisiae細胞における表現型変化を軽減するが、安定性は低い。以上より、piD261/Bud32とPRPKは機能的に保存されていることが示唆される。

p53遺伝子

p53遺伝子はヒトの腫瘍抑制遺伝子である。本遺伝子は分子量43.7 kDaのタンパク質をコードするが、マーカー上では53 kDa付近にバンドが検出されるためP53と命名された。このタンパク質はプロリン含量が高く、電気泳動での移動度が低下する。p53遺伝子の不活化は腫瘍形成に重要な役割を果たす。mdm2変異はP53変異と共存しない。p53は重要な抗がん遺伝子であり、野生型はがん細胞にアポトーシスを誘導することで発がんを抑制する。また、細胞の遺伝子損傷修復を補助する機能も有する。p53の変異は発がんを促進する。

図1. p53のタンパク質構造。

序論

p53は腫瘍抑制遺伝子である。本遺伝子の変異は全悪性腫瘍の50%以上で認められる。本遺伝子がコードするタンパク質は、細胞周期開始を制御する転写因子である。細胞の健全性に関する多くのシグナルがp53タンパク質へ伝達され、細胞分裂を開始するか否かは本タンパク質によって決定される。細胞が損傷し修復不能な場合、p53タンパク質は開始過程に関与し、アポトーシスにより細胞死を誘導する。p53欠損細胞ではこの制御が働かず、不利な条件下でも分裂を継続する。他の腫瘍抑制因子と同様に、p53遺伝子は通常、細胞分裂を抑制または監視する。細胞内のがん化を抑制する「p53」遺伝子はDNA変異の程度を判定し、変異が軽微であれば自己修復を促進し、DNA変異が大きい場合には「p53」がアポトーシスを誘導する。

機能

P53タンパク質のDNA結合能および転写活性化能は、細胞増殖制御への関与を示唆する。フローサイトメトリーにより単一細胞の細胞周期におけるP53発現を解析したところ、活性化リンパ球は非活性化細胞よりP53発現が高く、さらにG1期からS期、G2期、M期へと進行するにつれて増加した。これは、P53発現が細胞周期への進入や周期内の特定時点よりも、細胞増殖との相関が高いことを示唆する。アンチセンスP53 RNAをコードするプラスミドを非形質転換細胞に導入すると、細胞増殖は完全に停止する。P53抗体を注入すると、静止期細胞が増殖周期へ移行し、S期への進入が阻害されることから、P53がG0/G1からS期への移行に必要である可能性が示唆される。一方、分裂中からS期へ移行する細胞に対してはP53抗体の影響は認められない。G1期細胞に抑制作用を有する酪酸ナトリウム（sodium dibutyrate）もP53合成を抑制する。これらの結果は、P53による細胞増殖制御が少なくともG0-G1、またはG1-Sで発現することを示唆するが、その作用機序は未解明である。P53タンパク質はCipt遺伝子発現を制御することで細胞増殖を調節し得る。すなわち、P53タンパク質はCipt遺伝子を刺激して分子量21 kDaのタンパク質を産生させる。このタンパク質は、細胞周期を介して細胞を有糸分裂へ進入させる特定の酵素活性を効果的に阻害し、結果として細胞増殖を抑制する。さらに、P53の抑制作用は細胞増殖核抗原の発現低下を伴った。細胞増殖核抗原は細胞DNA複製に関与する。したがって、P53はDNA複製に関連する細胞遺伝子またはその遺伝子産物を抑制することにより機能している可能性がある。

図2. p53 DNA結合ドメイン4量体（生理活性を有するホモ四量体で認められる）の結晶構造（7つのドメインを有する）。

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.