Немного информации о белке GADD45 из Pubmed

Pubmed это поисковая система в базе данных Medline, содержащей арив научных статей о биологии и медицине. Здесь я с помощью этой системы находил данные о белке GADD45, что расшифровывается как "growth arrest and DNA damage", то есть "задержка роста и повреждение ДНК".

Запрос Запрос как его понял Pubmed из Search details Всего находок Всего в открытом доступе Всего обзоров
GADD45[ti] GADD45[ti] 187 83 10
GADD45[ti] AND protein GADD45[ti] AND ("proteins"[MeSH Terms] OR "proteins"[All Fields] OR "protein"[All Fields]) 179 81 10
GADD45[ti] and protein and DNA GADD45[ti] AND (("proteins"[MeSH Terms] OR "proteins"[All Fields] OR "protein"[All Fields]) AND ("dna"[MeSH Terms] OR "dna"[All Fields])) 146 66 8
GADD45[ti] and protein and (DNA or apoptosis) GADD45[ti] AND ("proteins"[MeSH Terms] OR "proteins"[All Fields] OR "protein"[All Fields]) AND (("dna"[MeSH Terms] OR "dna"[All Fields]) OR ("apoptosis"[MeSH Terms] OR "apoptosis"[All Fields])) AND Review[ptyp] 160 71 9
GADD45[ti] and protein and DNA and cancer and apoptosis GADD45[ti] AND (("proteins"[MeSH Terms] OR "proteins"[All Fields] OR "protein"[All Fields]) AND ("dna"[MeSH Terms] OR "dna"[All Fields]) AND ("neoplasms"[MeSH Terms] OR "neoplasms"[All Fields] OR "cancer"[All Fields]) AND ("apoptosis"[MeSH Terms] OR "apoptosis"[All Fields])) AND "loattrfree full text"[sb] 26 12 5
GADD45[ti] and protein and DNA and cancer and apoptosis and human GADD45[ti] AND (("proteins"[MeSH Terms] OR "proteins"[All Fields] OR "protein"[All Fields]) AND ("dna"[MeSH Terms] OR "dna"[All Fields]) AND ("neoplasms"[MeSH Terms] OR "neoplasms"[All Fields] OR "cancer"[All Fields]) AND ("apoptosis"[MeSH Terms] OR "apoptosis"[All Fields]) AND ("humans"[MeSH Terms] OR "humans"[All Fields] OR "human"[All Fields])) NOT ("Sensors (Basel)"[Journal] OR "sensors"[All Fields]) NOT ("Sensors (Basel)"[Journal] OR "sensor"[All Fields]) 21 10 5
GADD45[ti] and protein and DNA and cancer and apoptosis and human and 2012[dp] GADD45[ti] AND ((("proteins"[MeSH Terms] OR "proteins"[All Fields] OR "protein"[All Fields]) AND ("dna"[MeSH Terms] OR "dna"[All Fields]) AND ("neoplasms"[MeSH Terms] OR "neoplasms"[All Fields] OR "cancer"[All Fields]) AND ("apoptosis"[MeSH Terms] OR "apoptosis"[All Fields]) AND ("humans"[MeSH Terms] OR "humans"[All Fields] OR "human"[All Fields])) AND 2012[dp]) 1 0 1 


Здесь приведена "коллекция" наиболее подходящих из найденных статей. 

В результате поиска обнаружилось, что GADD45 является важнейшим белком, участвующим в регуляции клеточного цикла, играющего большую роль в апоптозе, а также при онкогенезе. Этот белок также является мишенью для лекарств, направленных на борьбу с раком. Также этот белок имеет несколько форм (альфа, бета и гамма)
Поскольку интереснейшая статья о роли GADD45 в развитии рака, найденная последним запросом, является обзором, то пришлось сделать так:
"GADD45 proteins: central players in tumorigenesis." >> Related citations in PubMed (see all) >>
"Transcription factors Oct-1 and NF-YA regulate the p53-independent induction of the GADD45 following DNA damage."

Эту статю также можно найти запросом: 
 GADD45[ti] and protein and DNA and cancer and apoptosis and human and not review 

Эту статью я выбрал еще и потому, что в ее названии отражена часть названия белка. Эта статья была напечатана в журнале Oncogene, который публикуется Nature Publishing Group.

Описание статьи "Transcription factors Oct-1 and NF-YA regulate the p53-independent induction of the GADD45 following DNA damage."

 
Вступление

В начале статьи авторы пишут о функциях GADD45 и его связи с p53, который подавляет образование опухолей. 
Ответом на поврежедние ДНК в клетке являются задержкка цикла, починка ДНК или апоптоз. Известно, что транскрипционный фактор p53 играет ключевую роль в этих процессах, индуцируя, в частности, гены GADD45. Показано, что GADD45 индуцируется ионизирующем излучением, ультрафиолетовым излучением и метил метансульфатом (MMS).
GADD45 может задерживать рост клетки, влиять на митоз, ингибируя циклин киназу. Короче говоря, GADD45 играет важнейшую рольв ответе на повреждение ДНК. Это подтверждено на примере: у мышей с мутациями в этом гене встречаются хромосомные аберрации, анеуплоидия, поврежедение центриолей и ненужное копирование генов. 

Далее авторы переходят к сигнальным путям, индуцирующим GADD45. При воздействии ионизирующем излучением p53 связывается с GADD45 и индуцирует его. Однако при воздействии MMS или ультрафиолетом возникает p53-независимая индукция. В предыдущих исследованиях показано как в первом случае p53 взаимодействует с промотром GADD45 через транскрипционный фактор WT1. Неясным же остается p53-независмый путь, его изучение - тема статьи.

Далее авторы пишут о существовании 2ух достаточно распространенных транскрипционных факторов:


    
 
  1. Oct-1 - транскрипционный фактор из группы POU-белков, он может связываться с разнообразными последовательностями в промотрах генов, кодирующих самые разные белки. Экспрессию некоторых генов генов он ингибирует, например, генов кодирующих фактор фон Виллебранда и т. п.
    2. 
 
  2. NF-Y - очень распространенный транскрипционный фактор, распознающий т. н. ЦААТ-бокс.
    3. 


Раньше рольэтих белков в клеточном ответе на повреждение ДНК была неизвестна.
В этом исследовании авторы выясняли, влияют ли эти 2 транскрипционных фактора на экспрессию GADD45. Оказалось, что в промотре соответствующего гена присутствуют и участок связывания Oct-1 и ЦААТ-бокс, что говорит об участии Oct-1 и NF-Y в ответе на поврежедние ДНК.
 
Результаты

Исследователи использовали репортерный ген хлораменфикол ацетилтрансферазы, чтобы определить наличие участков связыввания исследуемыхтранскрипционных факторов. Клетки трансфецировали репортеным геном, а потом облучали. В результате в промотре был определен регуляторный участок, связанный с повреждением ДНК. В нем содержалось два участка связывания Oct-1 и один ЦААТ-бокс. 

Затем было показано, что оба транскрипционных фактора принимают участие в индукции GADD45. Для этого были созданы мутированные промотры GAAD45. Обнаружилось, что Если мутация есть в участке связывания только одного фактора, то процесс проходит нормально, но если мутация есть в обоих участках, то активация GADD45 не происходит. То же самое было сделано в клетках с дефицитом p53, результаты были идентичными, что еще раз подтверждает независимость процесс от p53.
В следующем эксперименте проверялось, действительно ли Oct-1 и NF-YA индуцируются повреждением ДНК. Для раковые клетки кишечника человека были подвергнуты воздействию MMS. Затем был проведен вестерн-блот (метод анализа, включающий электрофарез и дальнейщую детекцию белков на фторопластной мембране), который показал, что концентрация Oct-1 и NF-YА выросла. 

Следующий эксперимент показывал, что оба фактора связываются с промотром GADD45. Для этого использовался EMSA-анализ. Авторы смешивали олигонуклеотид, соответсвующий промотру GADD45, и ядерный экстракт, содержащий Oct-1 и NF-Y. Затем был произведен электрофарез, и оказалось, что, если ядерный экстракт взят из облученных клеток, то получается густая медленно движущаяся полоса (компелкс фактор-ДНК). Если же мутировать ЦААТ-бокс и участок связывания Oct-1, то этой полосы (комплекс ДНК-белок) не будет.  Суть эксперимента в том, что оба фактора транскрипции могут связываться с промотром GADD45 и активировать его.
 
Обсуждение

В этом разделе ничего принципиально нового не сказано. Подводятся результаты исследования, приводится резюме сказанного выше.
 
Материалы и методы

 
    
  
  1. Культура клеток и обработка.
    2. 
  
  2. Клоны плазмид.
    3. 
  
  3. Клеточная подготовка белка и вестерн-блот.
    4. 
  
  4. Проверка репортерным геном.
    5. 
  
  5. EMSA.
    6. 
 


Сигнальный каскад

Информация о сигнальном каскаде взята из обзора "Gadd45 in stress signaling." (Dan A Liebermann1 and Barbara Hoffman; 2008)

Gadd45 имеет три разновидности: a, b и g. Это довольно консервативные белки с identity равным 55-57% и двольны кислотные (изоэлектрическая точка pI=4,0-4,2). Эти белки локализуются в ядре и являются сенсорами стресса. Они выполняют большую роль в регуляции клеточного цикла, апоптозе и репарации, и участвуют в обширном сигнальном каскаде. Это направлено на поддержание целостности генома при воздействии повреждающих агентов, таких как, ионизирующее излучение, ультрафиолетовое излучение и алкилирующие агенты.

    
 
  1. Все три белка Gadd45 могут взаимодействовать с белком PCNA (Proliferating cell nuclear antigen), который является фактором процессивности. Причем, взаимодействие PCNA с Gadd45a и Gadd45b приводит к репарации ДНК путем выщепления (эксцизионная репарация). Gadd45a также способен к эпигенетическому контролю генов, он демитиирует ДНК (метилирование ДНК - эпигенетический механизм, влияющий на экспрессию генов). Как взаимодействует Gadd45g с PCNA неизвестно.
    2. 
 
  2. Все три Gadd45 также взаимодействуют с белком p21, который является ингибитором циклин-зависимой киназы. Их взаимодействие приводит к задержке клеточного цикла на стадии G1, но до конца это явление не изучено.
    3. 
 
  3. Важным является взаимодествие Gadd45 с белковым комплесом сdc2/cyclinB1. Через этот комплекс Gadd45 может ингибировать белок cdc2 (cell division control protein 2), который участвует в регуляции митоза. Причем, Gadd45a и Gadd45b разрушают белковый комплекс, а Gadd45g - нет. Таким образом осуществляется регуляция клеточного цикла между стадиями G2 и M.
    4. 
 
  4. Gadd45 могут взаимодействовать с MAPK киназами, которые в свою очередь влияют на активность p38 и JNK киназ. Это часть каскада, приводящая к апоптозу (Gadd45 играют здесь большую роль). 
    5. 
 
  5. Однако было замечено, что генотоксическом стрессе может запускаться не только механизм апоптоза, но и мехпнизм выживания клетки. Это механизм включает два метаболических процесса: Gаdd45a запускает путь p38-NF-kB, ведущий к выхиванию; Gadd45b запускает путь MKK4-JNK ингибирование ответа на стресс.
    6. 
 
  6. Помимо ответа на генотоксический стресс, Gadd45 участвуют в ответе на физиологический стресс, то есть клеточное старение. У клетки млекопитающего есть способность к ограниченному количеству делений, после чего рост клетки задерживается. Показано, что в этом процессе участвует p53 (см. выше), известный как супрессор онкогенеза. p53 индуцирует гены Gadd45, которые собственно и задерживают рост (только здесь это связано со старением, а не с повреждением ДНК). Эта задержка необратима.
    7. 


Это объясняет, что подавление экспрессии геном Gadd55 приводит к образованию раковых опухолей. 

 
Рисунок 1. Схема сигнального каскада из "Gadd45 in stress signaling." (Dan A Liebermann1 and Barbara Hoffman; 2008).

 

   

   

     Главная страница 
    Первый семестр
    Второй семестр
    Обо мне
    Ссылки
   

  

 

  © Марк Меерсон, 2013

Последнее обновление: 15.03.2013