Как раковые клетки останавливают «митотический секундомер»

Одним из ключевых регуляторов тканевого гомеостаза служит p53, активация которого в ответ на клеточный стресс приводит к остановке клеточного цикла или апоптозу, предотвращая онкогенез. При связанном со стрессом продолжительном митозе в клетках образуется комплекс из трех белков — p53, USP28 и 53BP1, который сохраняется после завершения митоза и обеспечивающий накопление p53, и блокирует дальнейшую пролиферацию клеток, потенциально несущих неправильно разошедшиеся хромосомы и другие нарушения стабильности генома. Этот механизм получил название «митотический секундомер». Ученые из Японии описали, как функционирует USP28 в этом комплексе и как некоторые типы рака нарушают его работу.

Так как для USP28 известна также роль в стабилизации онкогенного белка MYC, авторы решили проверить, повысит или понизит приспособленность раковых клеток нокаут USP28. Для этого раковые клетки дикого типа и с соответствующей делецией (USP28Δ) обрабатывали ингибитором митоза PLK4i и повреждающим ДНК доксорубицином. Оказалось, что делеция USP28 (а также делеция 53BP1) значительно повышают устойчивость раковых клеток к PLK4i, и лишь в малой степени к доксорубицину (при делеции 53BP1 чувствительность к доксорубицину не снижалась). При этом делеция USP28 снижала уровень p53 и в клетках, не подверженных стрессу, а вот эффекта на уровень MYC ученые не обнаружили. Опыты с иммунопреципитацией p53 из клеток дикого типа и USP28Δ показали, что USP28 стабилизирует p53 через деубиквинтирование белка (отщепление от него убиквинтина, способствующего протеолитической деградации).

В дальнейших опытах авторы показали, что для стабилизации p53 необходим короткий изомер USP28hIF2, а также установили, какие регионы белка играют ключевую роль в этих процессах. Оказалось, что для формирования комплекса с p53 и 53BP1 критичны C-конец и домен USP, обеспечивающие связывание с 53BP1, в то время как удаление доменов UBA и UIM не повлияло на взаимодействия с p53.

Наконец, ученые выявнили, как распространенные в раковых клетках мутации USP28 влияют на его функцию. Большинство из них — это являются миссенс-мутации, которые затрагивают одну аминокислоту и чаще всего располагаются в C-конце. Точечные мутации между 689 и 933 аминокислотами приводили к дестабилизации белка. Наибольшее число мутаций наблюдалось в одной из аминокислот фрагмента C-конца, отвечающего за ядерную локализацию. Эти мутации приводили к выходу USP28 из ядра в цитоплазму, препятствуя его взаимодействию с находящимся в ядре 53BP1.

Таким образом, исследование подробно описало молекулярные механизмы взаимодействия USP28 и p53 и объяснило, как ассоциированные с раком мутации могут нарушать работу этой системы.

Нарушение сборки хроматина останавливает клеточный цикл по р53-зависимому пути