P53对自噬调节的研究进展

黄艺锦,程德殊,徐径舟,张岳培,冯 静，徐 路

(吉林医药学院:1.临床医学院，2.公共卫生学院,3.基础医学院，吉林 吉林 132013)

P53的稳定对于细胞的长期生存是至关重要的，P53功能的降低或者缺失可能会导致癌症的发生[1]。自噬是应对外界环境压力时一种非常重要的细胞反应，在细胞内起“清道夫”的功能，维持细胞的稳态[2]。P53是细胞自噬中一个重要的调节因子，其对自噬的调控是细胞受到外界环境刺激产生的应激反应中很重要的一部分[3]。目前研究发现，多种疾病包括肿瘤的发生都与自噬的异常调节有关。越来越多的研究表明在细胞核中的P53可通过转录依赖性途径上调细胞自噬水平；而在细胞质中的P53对细胞自噬具有负性调节作用，可抑制细胞自噬的发生[4- 5]。自噬在肿瘤细胞中的作用是非常复杂的,但是至今自噬的机制仍然没有揭开，本篇综述主要针对P53对自噬的调节进行深入探讨。

1 P53与自噬

p53基因是目前已发现的一个非常重要的抑癌基因，也是研究最为深入的抑癌基因之一。由于P53蛋白在维持细胞正常生长、抑制恶性增殖、调节细胞周期中起着重要作用，因此被冠以“基因卫士”的称号[1,6]。P53是一种关键的肿瘤抑制因子，在细胞面对各种压力的情况下可以被激活，通过转录依赖或者转录非依赖的方式调节受损的细胞使之适应应激反应[7]。正常细胞中P53蛋白的含量很低，其亚细胞定位主要在细胞质，少量在细胞核，有研究表明细胞质和细胞核中的P53蛋白可以相互交换[8]。在正常情况下P53蛋白可以快速地产生同时也可以被快速地降解，MDM2是维持这种状态的主要原因[9]。MDM2是P53的一个非常重要的负调控因子，在细胞核中P53蛋白与MDM2结合成异二聚体并将其泛素化，P- P53转运到细胞质中被蛋白酶体系统降解掉[10- 11]。在p53基因稳定的情况下，MDM2- P53这一负反馈循环保持P53蛋白在细胞中的低水平[8,12]。目前研究发现不同亚细胞定位的P53对细胞自噬产生截然不同的效果。

自噬的字面意思是“自食”，它是生物进化过程中一种相对保守的细胞代谢途径[2]。自噬可以调控细胞内大分子的分解代谢，传递细胞质成分，比如长寿命的蛋白质和旧的或者受损的细胞器被转移到溶酶体降解，由此产生新的代谢底物，有助于维持细胞内能量供给和生物合成的平衡[13]。自噬在维持细胞内稳态方面非常关键，当其受到饥饿、氨基酸缺乏、能量供应短缺等方面刺激时，就显得尤为重要。适当的自噬对细胞是有利的，但是细胞的过度自我消化可能是有害的，因此自噬的调节对细胞的生长至关重要[13]。细胞自噬是一种相对保守的代谢途径，涉及许多生理过程且调控机制非常复杂，P53就是调节细胞自噬中的一个非常重要的因子。

2 P53对自噬的调节

2.1 P53诱导自噬

目前研究发现，细胞受到外界刺激发生DNA损伤或P53阴性肿瘤细胞的P53被重新激活时，将发生P53诱导的细胞自噬[14- 15]。细胞核中的P53作为转录因子可以通过激活mTOR上游的一些调节因子从而上调细胞自噬水平，其诱导细胞自噬主要涉及两条通路，第一条通路主要与损伤调节自噬调节因子(damage- regulated autophagy modulator，DRAM)有关；第二条通路主要是通过激活AMPK实现的。

DRAM是P53的一个靶基因，P53可以直接激活DRAM的转录表达[16]。DRAM1是第一个被认定的与P53和自噬有直接关系的蛋白，在P53介导的细胞自噬过程中具有重要作用，研究表明P53可直接激活DRAM的转录表达[17]。在人类中DRAM家族有五个成员，其主要作用是编码一种溶酶体蛋白，它在细胞质中的表达可以诱导自噬体聚集[17- 18]。此外DRAM在P53介导的细胞凋亡过程中起到一个非常重要的作用，过表达的DRAM可以引起细胞发生凋亡[16]。

P53有两种方式可以激活AMPK，一种是通过激活AMPK的β1和β2亚单位从而活化AMPK，另一种方式是诱导Sestrin1/Sestrin2表达并与AMPK的α亚基相互作用磷酸化AMPK的Thr172，从而激活AMPK[19]。AMPK的激活可以通过两种不同的机制诱导自噬过程:抑制mTOR和直接磷酸化ULK1[20]。mTOR复合物是细胞内控制生长、增殖和生存的多种途径的主要调节因子，可以调节细胞自噬。它是PI3K/AKT通路的最终靶点，PI3K磷酸化AKT的Thr308和Ser473位点激活AKT，活化后的AKT可以直接磷酸化mTOR，也可以通过TSC2激活mTOR[21]。mTOR通过两种不同的复合物mTORC1和mTORC2发挥作用。mTORC1促进蛋白质合成、脂质生物发生、细胞生长和合成代谢，通过阻止自噬抑制细胞分解代谢。相反，mTORC2调节细胞存活、细胞增殖和代谢[21]。

mTORC1通过阻断由ULK1、Atg13、Atg101和FIP200形成的自噬启动子复合物活性来抑制自噬[22]。ULK1是哺乳动物中Atg1的同源蛋白，主要参与细胞自噬的起始阶段[23]。活化mTORC1是抑制细胞自噬的主要机制，而AMPK依赖性诱导自噬的机制之一是抑制mTORC1活性[24]。AMPK通过磷酸化Raptor直接抑制mTORC1，Raptor具有两个与AMPK共识基序匹配的丝氨酸残基(Ser722和Ser792)，可以作为AMPK的直接底物[19]。AMPK可以通过磷酸化结节硬化复合物2(TSC2)间接抑制mTORC1。TSC2是mTORC1上游的一个抑制剂，它可以使mTORC1的激活剂Rheb GTP酶失活，从而抑制mTORC1，促进自噬形成[24]。近年来，有研究发现AMPK也可以通过直接磷酸化ULK1激活自噬[25]。但同时有研究表明AMPK磷酸化ULK1可对自噬起始的起始产生负性作用。因为ULK1能够磷酸化AMPK的三个亚基,但是这降低了AMPK的α亚基Thr172的磷酸化,从而降低AMPK激酶活性[24- 25]。这提示了ULK1除了启动自噬级联外，还参与初始自噬信号的消除[20]。

P53可以通过多种途径上调细胞自噬水平。有文献报道当细胞处于应激状态下P53可以激活Bax、Bnip3和Puma等，这些因子可以解除Bcl- 2/Bcl- xL和Beclin1之间的抑制作用，从而上调细胞自噬水平[14]。由此可见P53并不依赖单一途径上调细胞自噬水平。

2.2 P53抑制自噬

细胞质中基础水平的P53含量能够抑制自噬的发生。研究发现当P53的核定位信号被摧毁后，导致P53在细胞质聚集，这时P53抑制细胞自噬占优势；如果删除P53的出核信号，导致P53主要聚集在细胞核中，这时P53就会转录自噬相关蛋白提高细胞自噬水平[3- 4,26]。Tasdemir等通过基因敲除、RNA干预和化学药物抑制p53的活性等方法发现人、老鼠以及线形虫细胞自噬水平升高，证实了P53通过胞质作用而并非细胞核作用抑制自噬。这有可能是因为胞浆里的P53受抑制后不能有效激活对细胞自噬产生抑制作用的mTOR通路，但是这个实验并没有研究最终凋亡的情况[27]。Tasdemir等在对人类P53- /-结肠癌细胞的研究中发现细胞自噬基础水平处于不断升高状态，但重新载入P53则会引起细胞自噬水平的降低。这个实验并没有研究细胞最终凋亡的情况，但是探讨了细胞质P53在被抑制的情况下，引发的自噬主要发生在G0/G1期，较少发生在S期，而几乎不发生在G2/M期。这个实验结果提示抑制胞质P53或者p53基因缺失，只在增殖细胞的一个独立亚群中引起自噬，即处于G1或S期的细胞，而不是处于G2或M期的细胞[28]。这都表明了P53具有对细胞自噬的抑制作用，而这种抑制作用主要靶点在细胞质中的P53，而且细胞质P53抑制自噬与胞质P53促进凋亡是分开的。目前关于细胞质中P53抑制自噬的机制还不是很清楚，具体的机制还有待进一步研究。

P53在调控自噬方面发挥着明显不同的双重作用。一方面，细胞核中的P53作为核转录因子，能够激活自噬相关基因的转录；另一方面，细胞质中的P53可以抑制自噬，但抑制自噬机制还有待研究。由此可见P53对自噬的双重调节作用依赖于其亚细胞定位。总之，细胞自噬的整个过程是由一个错综复杂的信号网络所调控，P53对自噬的调控机制还尚不明确，有待进一步探讨。P53的状态以及自噬的强弱影响着细胞最终的命运。P53与自噬之间的关系有助于我们对肿瘤的理解，有望为临床上抗肿瘤药物提供新的靶点，从而找到更有效的抗肿瘤治疗方案。