FAM193A — новый положительный регулятор p53

Критически важную роль гена TP53 в опухолеобразовании подтверждает в том числе тот факт, что почти треть всех раковых заболеваний человека несет мутации в локусе TP53. TP53 кодирует фактор транскрипции, который способствует супрессии опухоли и регулирует такие клеточные процессы, как остановка клеточного цикла, старение, апоптоз и аутофагия. Активация р53 может быть вызвана различными стрессовыми стимулами, такими как повреждение ДНК, активация онкогена и недостаток питательных веществ. Все эти факторы ослабляют действие эндогенных репрессоров p53, таких как гомологичные белки MDM2 и MDM4.

Ранее было показано, что более чем в половине опухолей нет мутаций в р53, белок при этом находится в спящем состоянии. Поэтому значительные усилия были направлены на разработку и тестирование фармакологических подходов к реактивации спящего р53. Наиболее важный среди них — идентификация низкомолекулярных ингибиторов взаимодействия между р53 и р53-связывающими участками MDM2 и (или) MDM4, таких как Nutlin.

Хотя эти вещества эффективно активируют p53, их терапевтическая ценность в качестве монотерапии до сих пор очень ограничена. В большинстве исследованных типов раковых клеток реактивация p53 с помощью этих молекул приводит к остановке клеточного цикла, обратимому ответу с небольшим терапевтическим эффектом. Претерпевают ли клетки апоптоз при активации p53, по-видимому, определяется большим количеством переменных, включая конфигурацию и активность механизма клеточного цикла, экспрессию компонентов системы контроля апоптоза BCL2-BH3, активность других транскрипционных факторов, совместно регулирующих гены-мишени p53, окислительно-восстановительный метаболический статус и многое другое. Эта многофакторность контроля клеточного ответа на активацию p53 сильно усложняет идентификацию клинически полезных биомаркеров чувствительности лечения.

Чтобы лучше понять механизм, определяющий выбор клеточной судьбы при активации p53 и ответе на ингибиторы MDM2/4, американские ученые проанализировали набор данных, доступный в базе Genomics of Drug Sensitivity in Cancer (GDSC) относительно чувствительности к Nutlin сотен линий опухолевых клеток. Анализ показал, что чувствительность связана с высоким уровнем экспрессии генов-таргетов p53 до медикаментозного лечения. Наиболее чувствительной к Nutlin оказалась клеточная линия нейробластомы CHP212.

Чтобы выяснить механизмы, влияющие на чувствительность к Nutlin, авторы провели генетический скрининг в клеточной линии CHP212 при помощи системы CRISPR, приводящей к потери функции гена. Авторы смотрели, каких гидРНК было больше в обработанных Nutlin клетках, чтобы понять, какие гены связанны с чувствительностью к этой молекуле. Скрининг идентифицировал 54 гена, включая сам TP53 и его ген-мишень BBC3 (PUMA), известный медиатор p53-зависимого апоптоза. С помощью различных дополнительных анализов авторы показали, что обнаруженный при скрининге FAM193A — ключевой положительный регулятор активности p53.

Важно отметить, что проверка на другом наборе данных (DepMap, полногеномный генетический скрининг CRISPR на 808 клеточных линиях) показала, что ген FAM193A демонстрирует самую сильную положительную взаимозависимость с TP53 среди результатов скрининга. Кроме того, когда авторы рассчитали генетическую взаимозависимость гена FAM193A со всеми генами, TP53 занял первое место.

Затем авторы получили клеточные модели CHP212, нокаутные по FAM193A, и оценили чувствительность данных клеток к Nutlin. В среднем эти нокаутные линии продемонстрировали значительно ослабленный ответ на Nutlin.

РНК-секвенирование не показало изменений в экспрессии MDM4 или TP53 в клетках, нокаутных по FAM193A, что позволяет предположить, что FAM193A действует через посттранскрипционные механизмы.

На основе анализа баз данных молекулярных взаимодействий (BioGrid, IntAct) авторы предположили, что существует физическое взаимодействие между FAM193A и MDM4, которое было обнаружено с помощью аффинной очистки — масс-спектрометрии. Иммунопреципитация FLAG-меченого FAM193A и эндогенного MDM4 показала, что FAM193A и MDM4 действительно образуют комплекс в клетках CHP212. Дальнейший анализ нестимулированных и обработанных Nutlin клеток показал, что и MDM4, и MDM2 связываются с FAM193A. Авторы предполагают, что все эти белки образуют тройной комплекс.

Кроме того, анализ опухолей с немутантным TP53 показал, что в шести типах рака (из 33 проанализированных) более высокая экспрессия мРНК FAM193A является предиктором лучшей общей выживаемости пациентов (рак мочевого пузыря, рак тела матки, плоскоклеточный рак головы и шеи, плоскоклеточная карцинома легкого, аденокарцинома поджелудочной железы и карцинома щитовидной железы). Напротив, повышенная экспрессия FAM193A была связана с более низкой общей выживаемостью только при одном типе рака, параганглиоме, очень редком и преимущественно доброкачественном типе опухоли.

Новая работа показала, что FAM193A является положительным регулятором активности p53. Тем не менее, авторы говорят о необходимости дальнейших исследований in vivo.