史晉叔，涂懷軍，張 娟，李 劍

(南昌大學第二附屬醫(yī)院1.血液重點實驗室;2.神經(jīng)內科;3.南昌大學研究生院醫(yī)學部，江西南昌330006)

腫瘤抑制基因P53 是目前研究最為廣泛和系統(tǒng)的抑癌基因之一，它在癌組織中表達率低于正常組織，野生型P53 參與了DNA 損傷修復、細胞周期調控、細胞凋亡及抑制血管生成等過程［1－2］。它與人類腫瘤的發(fā)生發(fā)展關系極為密切，幾乎在所有的人類腫瘤中均存在P53 信號通路的異常。P53 通過介導一種可逆的抑制細胞生長過程或是誘導細胞衰老、凋亡來防止細胞惡變，因此P53 常被作為腫瘤治療的靶點［3］。

近年來，隨著胚胎干細胞(embryonic stem cells，ESCs)研究的不斷深入，其具有無限自我增殖能力和多向分化潛能的特性使其可被應用于生命科學的多個領域，具有廣闊的臨床應用空間，而ESCs 臨床應用的前提則是其增殖與分化機制的明確。鑒于ESCs 與腫瘤在無限增殖等方面存在的相似性，那么P53 對ESCs 是否存在與腫瘤相似的調控機制呢?已有科研工作者開展了有關P53 對ESCs 干性影響的相關實驗，證明P53 確實可調控ESCs 的分化。

P53 具體是通過哪些物質或是信號通路來實現(xiàn)對ESCs 的調控的呢?本綜述將從P53 上調促進ESCs 分化和P53 下調抑制ESCs 分化兩個方面來逐一進行分析:

1 P53 上調促進ESCs 分化

細胞內調節(jié)P53 活性功能主要通過泛素化、乙酰化或磷酸化等途徑。因P53 的激活是細胞應對不同類型應激的中心環(huán)節(jié)，所以P53 活性的激發(fā)必須被嚴格控制［4］。正常情況下，P53 通常通過不斷的被泛素連接酶HDM2(也叫MDM2，ubiquitin ligase)泛素化和降解保持在較低水平。當ESCs 受刺激時，P53 磷酸化，導致HDM2 介導的P53 降解被關閉，具有轉錄活性的P53 堆積，致使細胞增殖被抑制或導致細胞凋亡［5］。P53 分子中存在多個賴氨酸殘基，它們均是潛在的乙?；稽c。CBP/p300 具有組蛋白乙酰轉移酶活性，可使P53 在Lys373(lysine 373)位點上被乙?；?，增強P53 與其DNA 反應元件的親和力，同時使P53 結合在啟動子上，增強轉錄激活功能，從而發(fā)揮其生物學功能。

1.1 P53 通過與P21 基因作用延長ESCs G1 期并促進細胞分化

在ESCs 的分化過程中存在一種活躍的乙?；?脫乙酰作用，該作用能開關調控P53［6］。當hESCs 受分化信號刺激時，脫乙?；窼IRT1 下調，允許P53 在CBP/p300 的靶點Lys373 位點上被乙?；?］，激活P53 的轉錄功能，并將其與HDM2 和TRIM24 的連接斷開，使P53 的水平上調。實驗證明P53 可直接調控P21(CDKN1A)的表達，P21 是一種細胞周期蛋白依賴性激酶抑制劑，可調控細胞周期，也是P53 的主要轉錄靶點之一，是依賴P53 的延長細胞周期G1期的必要條件。當敲除P21 時，即使細胞受到DNA 損傷等不利因素刺激，也不能將細胞周期阻滯在G1期［8］。因此當P53 表達水平上調時，P53 與其下游基因靶點CDKN1A 的P53 REs(distal p53 response element)位點結合，促進G1期阻滯［9］，顯著延長ESCs 的G1期。

細胞周期的G1期的持續(xù)時間可以整合細胞內部和外部誘因，決定細胞是否增殖、分化或死亡［10－11］。G1期的長短是區(qū)分干細胞與已分化細胞的關鍵因素之一，干細胞的G1期比已分化細胞的G1期要短得多，同時若上調維持細胞干性的ESCs關鍵蛋白(nanog)能夠使G1期縮短，顯著促進ESCs的G1/S 轉換［12］，增強細胞干性。由此可見，縮短G1期有助于細胞干性維持，而延長G1期可促進細胞分化。

1.2 核仁蛋白缺失激活P53 通路導致ESCs 分化

核仁蛋白在未分化ESCs 中高表達，可維持ESCs 自我更新能力，在調控細胞周期進程、增殖以及阻止細胞凋亡、分化等方面都具有重要作用。核仁蛋白缺失可激活P53 通路，使P53 蛋白水平及活性提高。敲除核仁蛋白可抑制細胞周期進展，使處于G1期的細胞百分比明顯增高，而在核仁蛋白缺失的ESCs 中使P53 表達沉默可部分取消G1期細胞的積聚，由此可見，核仁蛋白缺失P53上調可導致ESCs 積聚在G1期，向S 期的轉變減少［13］，進而DNA 的合成減少了，有絲分裂也會隨之減少，細胞增殖被抑制，則ESCs 會更傾向于凋亡與分化。

2 P53 下調維持ESCs 干性、抑制分化

在正常增殖的ESCs 中，P53 通常維持在較低水平，P53 升高會誘導干細胞走向分化。因此，ESCs若能通過某些信號通路或機制使P53 表達下調或許可以抑制ESCs 分化。

2.1 低氧/氧化應激條件下低P53 高HIF-2α 狀態(tài)使ESCs 干性增強、抑制分化

據(jù)報道，ESCs 在組織損傷的地方有細胞保護的作用，但是損傷組織的低氧狀態(tài)會活化P53，導致ESCs 的死亡和分化，為什么會存在這一矛盾現(xiàn)象呢?這是因為ESCs 存在一種利他行為［14］。低氧/氧化應激使在新陳代謝、血管生成等重要功能中起重要作用的轉錄因子——低氧誘導因子1α(HIF-1α)和低氧誘導因子2α(HIF-2α)表達上調，HIF-1α增強P53 活性，而HIF-2α 通過擾亂細胞氧化還原內穩(wěn)態(tài)、允許活性氧(ROS)堆積和DNA 損傷來抑制P53 介導的應答反應［15］。所以在低氧/氧化應激情況下，P53 處于不斷波動的狀態(tài)，ESCs 中SSEA3 + /ABCG2 +這一小部分，經(jīng)過瞬態(tài)細胞重編碼轉變?yōu)榈蚉53 高HIF-2α 的轉錄活性狀態(tài)，并通過關閉通常參與細胞分化過程的信號通路來阻止細胞分化。HIF-2α 同時上調幾種抗氧化機制，如使谷胱甘肽分泌增加以及提高一系列有細胞保護和再生能力的生長因子的分泌，使細胞在保持自身干性的同時幫助臨近細胞也保持干性。有趣的是SSEA3 + /ABCG2 +細胞甚至具有更高的干性，有更高的Nanog 表達、抗氧化因子分泌和細胞保護作用。

2.2 Aurka 抑制P53 維持ESCs 干性、抑制分化

在ESCs 中，P53 是極光激酶A (aurora kinase A，Aurka)磷酸化的作用底物，P53 上存在兩種進化上保守的假定Aurka 磷酸化作用位點——Ser215 和Ser315，Aurka 的缺失會導致P53 活性上調，引起ESCs 的分化，具體來說就是Aurka 通過磷酸化作用介導P53 定向抑制中胚層和外胚層基因表達來維持細胞的多能性［16］。其中Ser215 的磷酸化是通過取消其DNA 結合和反式激活活性來抑制P53 的活性［17］，而Ser315 的磷酸化是促進Mdm2 通過直接結合和泛素化來誘導P53 的降解［18］。

一般來說P53 的磷酸化是其功能活化的信號，如Ser15、Thr18 和Ser20 這3 個氨基末端位點位于氨基酸1～50 位N-末端的轉錄激活結構域，它們的磷酸化破壞了P53 和MDM2 之間的相互作用，導致了P53 的堆積［4］。但是Ser215 和Ser315 這兩個氨基末端位點并沒有位于氨基酸1～50 位N-末端的轉錄激活結構域內，推測在此位點上磷酸化可能不但沒有激活P53，反而抑制了其轉錄活性，從而達到維持ESCs 干性、抑制分化的目的。

3 展望

自從靈長類動物囊胚中分離得到ESCs 以來，ESCs 的研究一直是生物醫(yī)學領域的熱點和焦點，它不僅使人類胚胎發(fā)生、發(fā)育異常的體外直觀研究及有針對性的進行藥物、畸胎原測試等成為現(xiàn)實，而且其無限自我更新和增殖的能力使ESCs 在組織移植、細胞替代、基因治療等方面有著廣闊的前景，給醫(yī)學領域在許多疑難疾病的治療上帶來希望［19］。明確ESCs 自我更新和多向分化的調控機制是ESCs廣泛應用的前提，而P53 正是其調控機制相關因素之一。

雖然目前已有較多的科研人員在研究ESCs 維持干性及分化的機制，但是仍未確立其確切的分子調節(jié)機制，在這一方面仍需廣大研究者的不斷探索、不斷努力，盡早為ESCs 的臨床應用奠定堅實的基礎。

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