P53 단백질에 대해서 질문드립니다ㅠㅠㅠㅠㅠ

Question

P53단백질에 대해서 조사하고 있는데 제가 이해한 내용이 맞는 건지 잘 모르겠어서 질문드립니다. P53단백질은 대표적인 진핵생물 특이 전사 인자로 DNA 손상 신호에 의해 활성화된 p53 단백질은 세포 주기 억제 유전자인 p21 등의 조절 부위에 결합하여 전사 개시 복합체의 결합을 촉진함으로써 해당 유전자의 전사를 활성화한다.

모든 진핵생물 유전자에 보편적으로 필요한 일반 전사 인자와 달리, 특정 환경이나 특정 세포에서 특정 유전자의 전사 속도를 폭발적으로 촉진하고나 억제하는 단백질을 특이 전사 인자라고 한다. 이들은 프로모터와 멀리 떨어진 원격 조절 부위에 결합하여 DNA 굽힘 현상 등을 통해 전사 개시 복합체의 형성을 돕거나 방해한다. 본 탐구의 핵심 대상인 p53 단백질이 바로 세포가 DNA 손상이나 방사선 등 유전적 스트레스 상황에 처했을 때 활성화되어, 세포 주기 정지(p21) 및 세포 사멸(Bax) 관련 하위 유전자들의 전사를 선택적으로 촉진하는 대표적인 진핵생물 특이 전사 인자이다.

그냥 자료를 정리해놓은 거라 내용이 뒤죽박죽이에요. 그래도 이 내용들이 다 정확한 건지 궁금해서 질문드려요ㅠㅠㅠㅠㅠ 틀린 부분이 있다면 알려주세요

그리고 p53 단백질이 4개의 모듈이 결합해서 합체적인 사량체 구조를 이루고 특유의 DNA결합 도메인 손가락 입체 모양을 완성해야만 DNA표적 염기서열에 상보적으로 들어맞아 특이 전사 인자로서 정교하게 작용될 수 있다는 것도 맞는 사실인 건지 확인 부탁드립니다.ㅠㅠㅠㅠㅠㅠㅠ

Answer 1

안녕하세요.

네. 전체적으로 보면 작성하신 내용은 큰 틀에서 상당히 정확합니다. 우선 p53은 대표적인 서열특이적 전사인자인데요, 세포에 DNA 손상이나 산화 스트레스 등의 유전적 스트레스가 발생하면 DNA 손상 반응이 활성화되고, 그 결과 p53 단백질의 분해가 억제되어 세포 내 p53의 양과 활성이 증가합니다. 활성화된 p53은 핵에서 특정 DNA 염기서열인 p53 response element를 인식하여 결합하고, 전사 보조인자 및 일반 전사기구와 상호작용하여 특정 유전자의 전사를 조절합니다. 따라서 질문에서 말씀하신 것처럼 p53은 모든 유전자의 전사에 공통적으로 필요한 일반 전사인자와 달리, 특정 상황에서 특정 유전자의 발현을 조절하는 대표적인 특이적 전사인자라고 볼 수 있습니다.

특히 p53이 활성화했을 때 대표적으로 유도되는 유전자가 p21인데요, p53이 p21 유전자의 조절 DNA에 결합하면 전사 보조인자 등을 통해 RNA polymerase II에 의한 p21의 전사가 증가하고, 만들어진 p21 단백질은 CDK를 억제하여 세포주기를 정지시킵니다. 이렇게 세포주기를 일시적으로 멈추면 DNA를 복구할 시간을 확보할 수 있습니다. 반대로 DNA 손상이 너무 심해서 정상적인 복구가 어렵다고 판단되는 경우에는 p53이 BAX, PUMA, NOXA와 같은 세포사멸 관련 유전자의 발현을 증가시켜 apoptosis를 유도할 수도 있습니다. 따라서 p53은 DNA 손상 정도와 세포의 상태에 따라 세포주기 정지, DNA 복구, 세포 노화 또는 세포사멸 등의 서로 다른 반응을 유도하는 유전자 발현 조절자라고 보시면 되겠습니다. 다만 작성하신 내용 중 p53이 DNA에 결합하여 전사 개시 복합체의 결합을 촉진한다는 표현은 조금 수정하는 것이 좋을 것 같은데요, p53이 전사 개시 복합체에 직접 붙어서 단순히 전사를 켜는 것이라기보다는, p53이 특정 DNA 서열에 결합한 뒤 자신의 전사활성화 도메인을 이용하여 p300/CBP와 같은 전사 보조인자나 Mediator 등의 여러 단백질과 상호작용하고, 이를 통해 크로마틴과 RNA polymerase II를 포함한 전사기구의 활성을 조절한다고 이해하는 것이 더 정확합니다. 감사합니다.

Answer 2

안녕하세요. 임형준 수의사입니다.

큰 흐름은 맞습니다. p53은 DNA 손상 등 스트레스 반응해 활성화되는 서열 특이적 전사인자로, p21 같은 유전자의 p53 반응서열에 결합해 전사를 촉진합니다. 다만 원격조절부위에만 결합한다 거나 DNA에 상보적으로 들어맞는다는 표현은 부정확합니다. p53은 보통 4개의 p53 단백질이 사량체를 이루어 특정 DNA 염기서열은 인식하며, 각 단량체의 DNA 결합 도메인이 협력해 안정적으로 결합한다고 표현하는 것이 정확합니다.