Ein wichtiger Teil des Verständnisses, wie diese Systeme funktionieren, um die Zellteilung zu kontrollieren, war die Entdeckung, dass p53 sowohl Krebs als auch Altern beeinflusst. In: Tyner et al. (2002) entwickelten eine agenetische Strategie bei Mäusen, um die Auswirkungen der Abwesenheit von p53 oder asmaller als normalem p53-Protein zu vergleichen. Die beiden mutierten transgenen Mauslinien hatten entweder eine vollständige Deletion des p53-Gens (p53-) oder eine abgeschnittene Form von p53 (p53m, Mutante), die nicht die ersten sechs Exons des p53-Gens aufwies (Abbildung 2).

Abbildung 2: Struktur und Expression des Mutanten p53 m-Allels

(A) Karten des p53 Wild -typ (WT) und m-Allele: Exons 1-6 und Upstream-Sequenzen werden im p53-m-Allel deletiert, wobei Exons 7-11 einem unbekannten Promotor gegenübergestellt werden, der eine chimäre mRNA initiiert, die einen 55-Nukleotid-Leader (L) enthält, der in Exons 7-11 gespleißt ist. Pr, Promotor; pA, Polyadenylierungsstelle. (B) Südliche Analyse von Schwanz-DNAs aus p53+/+, p53+/- und p53+/m Mäusen: Die obere Tafel zeigt Schwanz-DNAs, die mit BamHI gespalten und an eine p53-Exon-2-6-Sonde hybridisiert wurden, um p53 + – und – Allele zu differenzieren.

© 2002 Nature Publishing Group Tyner, S. D. et al. p53-mutierte Mäuse, die frühe alterungsassoziierte Phänotypen aufweisen. Nature 415, 45-53 (2002) doi:10.1038/415045a. Alle Rechte vorbehalten.

In der ersten Hälfte der Studie wurden drei Gruppen von Mäusen verglichen: Gruppe 1, p53+/p53-(Deletion einer Kopie von p53); Gruppe 2, p53+/p53m(partielle Deletionsmutante); und Gruppe 3, p53+/p53+(Wildtyp, normal). Tabelle 1 zeigt diese drei Gruppen und ihre experimentellen Ergebnisse in Bezug auf die Krebs- und Altersphänotypen. Interessanterweise entwickelte keine der Mäuse in Gruppe 2 mit dem verkürzten p53-Protein lebensbedrohliche Tumore, während 45% der Gruppe 3 (Wildtyp) und über 80% der Gruppe 1 lebensbedrohliche Tumore entwickelten. Gruppe 2 mäuse hatten auch eine mittlere lebensdauer midwaybetween die sehr kurze lebensdauer der gruppe 1 und die längere lebensdauer der gruppe 3wild typ mäuse. Die Schlussfolgerung aus diesen Daten ist, dass die partielle p53-Mutation die Inzidenz von Krebs reduzierte und gleichzeitig ein Defizit in der Lebensdauer zu verursachen schien, keine verlängerte Lebensdauer.

Die autoren alsonoted, dass die gruppe 2 mäuse entwickelt phänotypen charakteristisch für alte mäuse, wie langsam haar nachwachsen und buckligen stacheln aufgrund skelett änderungen, früherals die wild-typ mäuse (Abbildung 3).

Abbildung 3: Überlebenstrends bei Mäusen mit verschiedenen Formen des p53-Gens

Mehr als die Hälfte der Tumoren bei Wildtyp-Mäusen traten auf, während viele der p53+/m-Mäuse noch lebten (a). Praktisch alle p53-/- und p53-/m-Mäuse entwickelten Krebs (b).

© 2002 Nature Publishing Group Tyner, S. D. et al. p53-mutierte Mäuse, die frühe alterungsassoziierte Phänotypen aufweisen. Nature 415, 45-53 (2002) doi:10.1038/415045a. Alle Rechte vorbehalten.

In der zweiten Hälfte der Studie fragten Tyner und Kollegen, ob die p53-Mutante in Gegenwart von normalem p53 anders funktionierte. Sie züchteten eine zusätzliche transgene Mauslinie mit p53- / p53m-Mutantenallelen und fanden heraus, dass diese Mäuse nicht den starken Tumorschutz hatten und einen viel geringeren Effekt auf die Lebensdauer zeigten. Die Mutante p53 musste also irgendwie mit normalem p53 zusammenarbeiten, um eine Wirkung zu erzielen. Als allgemeine Beobachtung berichteten die Forscher, dass Zellen aus der Heterozygote p53 + / p53m etwa dreimal so schwer zu transformieren waren wie Wildtyp-Zellen. Obwohl diese Zellen resistent gegen Krebs waren, verursachte dieser p53 + / p53m-Hintergrund auch eine frühere Alterung. Tatsächlich, die Aktivität von p53 in theseheterozygotes schien deutlich höher zu sein als seine Aktivität in freier Wildbahn type.It schien, dass eine solche Änderung, während apriori, wäre gut gegen Krebs und Seneszenz, aber das entpuppte sich nicht der Fall sein.

Später Mooreet al. gezeigt, dass in culturedcells mit der gleichen Veränderung, die verkürztes Protein p53 verursacht, dieses verkürzte Protein den Kern betrat und colocalized mit dem normalen p53. Sie untersuchten auch die Halbwertszeit des p53-Proteins in Zellen und fanden heraus, dass die Heterozygoten mit einer Kopie der Mutante p53 etwa eine dreifache Erhöhung der Stabilität des normalen p53-Proteins aufwiesen, verglichen mit der Stabilität im Wildtyp allein, was bedeutet, dass die Stabilität des Proteins im Normalfall verbessert wurde. Diese Ergebnisse in kultivierten Zellen erweiterten und bestätigten die von Tyner et al. bei Mäusen. Darüber hinaus war dies der erste Zellteilungsantwortweg, der über p53 funktionierte und sowohl das Krebsvorkommen als auch das Altern eindeutig modulierte.

Im Rb-Signalweg, der das Verlassen des Zellteilungszyklus signalisieren kann, verursachen Ereignisse wie DNA-Schäden oder unzureichende Replikation, die zu kurzen Telomeren an Chromosomenenden führen, eine verminderte CDK-Signalisierung. Dies wiederum erhöht die Aktivität der Rb-Proteinkinase und erhöht folglich die Aktivität des Transkriptionsfaktors E2F. Was ist die Bedeutung von E2F? Dieser Transkriptionsfaktor bindet an die Promotoren von RNA-Polymerase-Untereinheiten und anderen Proteinen, die für den Beginn der S-Phase benötigt werden, und hilft bei der Zellteilung (Campisi 2003; Weinberg 1995). Es scheint also, dass sowohl der p53- als auch der Rb-Signalweg auf dieselben Zellzykluskontrollmechanismen einwirken.