簡介
P53蛋白主要分布于細胞核漿，能與DNA特異結合，其活性受磷酸化、乙酰化、甲級化、泛素化等翻譯后修飾調控。正常
P53的生物功能好似“基因組衛士（guardian
of the
genome）”，在G1期檢查DNA損傷點，監視基因組的完整性。如有損傷，P53蛋白阻止DNA復制，以提供足夠的時間使損傷DNA修復；如果修復失敗，P53蛋白則引發細胞凋亡；如果p53基因的兩個拷貝都發生了突變，對細胞的增殖失去控制，導致細胞癌變。
P53基因是迄今發現與人類腫瘤相關性最高的基因，在短短的十多年里，人們對
P53基因的認識經歷了癌蛋白抗原，癌基因到抑癌基因的三個認識轉變，現已認識
到，引起腫瘤形成或細胞轉化的P53蛋白是P53基因突變的產物，是一種腫瘤促進因
子，它可以消除正常P53的功能，而野生型P53基因是一種抑癌基因，它的失活對腫瘤形成起重要作用。P53蛋白還分布于線粒體、核仁等結構，并且與細胞骨架有相互作用關系。
P53基因結構及表達
P53基因在人類、猴、雞和鼠等動物中相繼發現后，對其進行了基因定位，人類
P53基因定位于17P13.1，鼠P53定位于11號染色體，并在14號染色體上發現無功能的
假基因，進化程度迥異的動物中，P53有異常相似的基因結構，約20Kb長，都由11個
外顯子和10個內含子組成，第1個外顯子不編碼，外顯子2、4、5、7、8、分別編碼5個進化上高度保守的結構域，P53基因5個高度保守區即第13～19、117～142、171～192、236～258、270～286編碼區。P53基因轉錄成2.5KbmRNA，編碼393個氨基酸蛋白，分子量為53KD，P53基因的表達至少受轉錄及轉錄后兩種水平的調控。在停泊生長或非轉化細胞中P53mRNA水平很低，但刺激胞液后mRNA顯著增加。持續生長的細胞，其mRNA水平不隨細胞周期而出現明顯變化，但經誘導分化后mRNA水平降低，部分是轉錄后調控。P53基因的轉錄由P1、P2兩個啟動子控制.P1啟動子位于第一外顯子上游100～250bp，P2位于第一內含子內，在啟動子中包含1個NF1蛋白結合位點和一個轉錄因子AP1相關蛋白的結合位點，對正常P53基因的轉錄，不僅需要兩個啟動子的平衡作用，而且P53基因內含子也起作用，如內含子中有正調控作用，其調控有組織特異性。
P53基因產物
P53蛋白N一端為酸性區1～80位氨基酸殘基，C-端為堿性區319～393位氨基酸殘基，正常的P53蛋白在細胞中易水解，半衰期為20分鐘，突變性P53蛋白半衰期為1.4～
7小時不等，P53蛋白N端有一個與轉錄因子相似的酸性結構域，與GAL4的DNA結合區重組時，融合蛋白能激活GAL4操縱子轉錄，激活功能定位在P53第20～40位密碼子，P53
細胞定位及反式激活功能提示，P53蛋白可能直接或通過與其他蛋白作用參與轉錄控制。
P53基因的功能
1、阻滯細胞周期
在細胞周期中，P53的調節功能主要體現在G1和G2/M期校正點的監測，與轉錄激活作用密切相關。P53下游基因P21編碼蛋白是一個依賴Cyclin(細胞周期蛋白)的蛋白激酶抑制劑，一方面P21可與一系列Cyclin-cdk
（細胞周期蛋白依賴性激酶）復合物結合，抑制相應的蛋白激酶活性，導致高磷酸化Rb
蛋白（視網膜母細胞瘤蛋白）堆積，后者使E2F轉錄因子（參與細胞周期調控的細胞因子）不能活化，引起G1期阻滯；另外P53的另外3個下游基因Cyclin
B1，CADD45 和14-3-3σ 則參與G2/M期阻滯。
2、促進細胞調亡
Bcl-2（調控線粒體外膜通透性的基因家族）可阻止凋亡形成因子如細胞色素C等從線粒體釋放出來，具有抗凋亡作用，而Bax（促凋亡基因）可與線粒體上的電壓依賴性離子通道相互作用，介導細胞色素c的釋放，具有凋亡作用，p53可以上調Bax的表達水平，以及下調Bcl-2的表達共同完成促進細胞凋亡作用。P53還可通過死亡信號受體蛋白途徑誘導凋亡，TNF受體（在真核細胞表達具有生物活性的可溶性腫瘤壞死因子）和Fas蛋白（一種細胞膜抗原，主要功能是介導細胞凋亡）。
3、維持基因組穩定
DNA受損后，由于錯配修復的累積，導致基因組不穩定，遺傳信息發生改變。P53可參與DNA的修復過程，其DNA結合結構域本身具有核酸內切酶的活性，可切除錯配核苷酸，結合并調節核苷酸內切修復因子XPB和XPD的活性，影響其DNA重組和修復功能。
4、抑制腫瘤血管生成
腫瘤生長到一定程度后，可以通過自分泌途徑形成促血管生成因子，刺激營養血管在瘤體實質內增生。P53蛋白能刺激抑制血管生成基因Smad4等表達，抑制腫瘤血管形成。在腫瘤進展階段，P53基因突變導致新生血管生成，有利于腫瘤的快速生長，這常常是腫瘤進入晚期的表現。
p53既可阻滯細胞周期，也可誘導細胞凋亡。兩種作用方式都是為了維護基因組的穩定，但二者的性質截然不同。前者是為DNA的修復或某種應激狀態的改善創造時機。即便不能完全修復DNA的損傷，只要還能容忍，細胞依舊可以存活，但可能會留下基因組不穩定的后患；后者則是從根本上去除造成基因組不穩定的因素，以絕后患。顯然，p53的這兩種作用方式不能同時并存，二者之間有選擇。究竟p53在被激活后選擇何種作用方式，要由活性p53的數量與應激細胞的損傷程度兩方面來決定。當通過暫時轉染方式讓p53在腫瘤細胞內高水平表達時，即可誘導凋亡；而采用溫度敏感突變或可誘導系統讓p53低水平表達時，則只能導致細胞周期阻滯。但從根本上講，應激細胞的DNA損傷程度等因素才是決定p53選擇何種作用方式的關鍵。
P53基因信號通路
抑瘤制基因p53具有序列特異性，直接作用于不同細胞好病毒的蛋白質，在DNA損害時，可誘導細胞周期阻滯。面對不同基因毒性產生的信號（例如，紫外線照射或DNA損傷）時，p53被翻譯產生p53蛋白，并經歷翻譯后修飾，從而其在細胞核中逐漸積累。p53基因對維持基因的穩定性有十分重要的作用。它可以通過永久地抑制細胞或細胞凋亡來消滅已經損傷的細胞。例如，gamma射線激活p53，開啟p21
CIP1基因（癌基因）的轉錄，同時，結合并抑制細胞周期蛋白依賴性激酶，導致視網膜母細胞瘤低度磷酸化，從而阻斷E2F的釋放，同時阻滯G1期向S期的過渡。P53的某些細胞效應能夠通過c-Myc,
Bcl-2, 或者
E2F的自由表達被阻止。P53的活性由Mdm2參與自動調控環路所控制。Mdm2（一種癌基因，而且mdm2突變與P53突變不共存，mdm2擴增與腫瘤轉移密切相關）和P53結合是為了使P53降解以及抑制p53基因誘導的細胞周期阻滯和凋亡。
p53可以整合多重壓力信號和調整細胞反應。DNA受損，p53就會使細胞停留在G期，在被損傷的DNA得到修復后，則可使細胞進入M期，細胞可繼續增殖和分化；如果損傷得不到修復，則誘導細胞凋亡，借此來調節整個機體，使之處于相對自穩態。
例如，氧化應激下，尤其是當細胞DNA受到損傷時，p53基因表達上調，表現為mRNA的翻譯速度加快和翻譯后修飾，但主要是表現為翻譯后水平的調控，如磷酸化、乙酰化、泛素化、SUMO
化、NEDD化以及糖基化和核糖基化等構成一個復雜的調控體系，并精細地調節，引起p53蛋白的構象、定位和與其相互作用的蛋白質的改變，從而使其穩定性及活性均被提高，半衰期延長，累積量增加，功能增強，產生特異性的作用，最終影響一系列下游靶基因的表達，發揮其細胞周期的調控、DNA修復、血管形成抑制、轉移抑制、細胞衰老及凋亡等功能。p53極為豐富的翻譯后修飾及其與多種蛋白質間的相互作用是使p53呈現功能多樣性的機制。
p53基因受多種信號因子的調控。例如：當細胞中的DNA損傷或細胞增殖異常時，p53基因被激活，導致細胞周期停滯并啟動DNA修復機制，使損傷的DNA得以修復。然而，當DNA損傷過度而無法被修復時，作為轉錄因子的p53還可進一步激活下游促凋亡基因的轉錄，誘導細胞凋亡并殺死有DNA損傷的細胞。不然，這些DNA損傷的細胞就可能逐漸脫離正常的調控，有可能最終形成腫瘤。
雖然正常狀態下p53的mRNA水平很高，而且有大量蛋白質合成，但p53蛋白容易降解，所以正常細胞內p53蛋白水平很低。蛋白的泛素化（ubiquitination）修飾是細胞內蛋白代謝過程中的最普通的降解方式，p53蛋白的降解也是通過泛素化來實現的。MDM2是一種特異性針對p53的泛素化E3連接酶，它可直接與p53蛋白結合來促進p53蛋白的泛素化降解，并在細胞內p53蛋白動態平衡中發揮關鍵的作用。MDM2本身也可被p53蛋白激活，因此MDM2是p53通路中重要的負反饋調節因子（negative
feedback regulator）。
早在十年前，研究人員就已經發現一種CDK抑制因子p21可以介導p53誘導的細胞生長停滯。然而，研究發現阻斷小鼠體內p21的傳導途徑并不能完全中斷p53的信號傳導。這一結果提示我們，在p53途徑中還存在著其它參與者，但之后十余年一直沒有發現。另一個可能是人們一直將目光聚集于蛋白質編碼基因上，而忽略了那些非編碼RNA與蛋白質編碼基因在p53信號通路中存在相互作用的可能性。在p53通路中將miRNA進行置換的研究也可以幫我們解開這個謎團。一項p53反應性轉錄機制的研究解釋了一大批在p53被激活后即迅速被抑制的基因。如今看來，上述研究結果至少有一部分可以被看作是抑制性小RNA被誘導產生的次級效應。
miR-34是p53的直接轉錄靶標，它可以下調細胞增殖和生存所需的基因表達。miR-34家族的miRNA可以和p53的其它靶標，如p21和BAX一起，在可促使惡性腫瘤發生的應激條件下促進細胞生長停滯和死亡的發生。ATM：毛細血管擴張型共濟失調型突變；ATR:毛細血管控制性共濟失調及RAD3相關性突變；CDK:細胞周期素蛋白依賴激酶；CHK：細胞周期檢測點激酶。
這些miRNA可以是p53的下游效應分子，也可能作為p53的調節子或修飾基因。
p53另外一個主要的靶基因是Mdm2，編碼泛素連接酶，Mdm2可以結合053蛋白的N．末端引起p53失活、出核轉運、降解。
P53的失活機理
P53蛋白與其它蛋白的相互作用，P53基因突變，都可以導致正常生物功能的喪失。
1. P53與蛋白質的相互作用
一些蛋白質能與P53蛋白作用，導致其正常生物學功能的喪失，DNA腫瘤病毒如
HPV16、18、SV40和腺病毒編碼癌蛋白，引起宿主細胞的惡性病變，這些癌蛋白如
SV40T抗原、腺病毒ELa、ELb、HPVE6能與Rb，P53結合。Scheffner證實，
HPVE6結合P53后，啟動細胞內蛋白酶降解P53，從而降低P53正常功能。而SV40T，腺病毒ELb沒有發現這種降解作用方式。此外，P53還可以被細胞基因產物相互作用而失活，如MDM2可
結合P53而使其失活，在一些常見的人類肉瘤中，都有MDM2基因擴增，這種擴增可能干擾P53的正常功能。
2. P53基因突變
P53正常功能的喪失，最主要的方式是基因突變，通過腫瘤中大量的突變體分析，證實大部分突變是位于4個突變熱點之一的錯義突變。這4個突變熱點是aa129～146、171～179、234～260、270～287；正對應于P53基因進化最保守區段，體外實驗證實突變體失去特異位點的結合能力，此外，突變體還可以改變P53的球形構象。例如，一些
突變體可與熱體克蛋白結合，一些突變引起213～217肽段的暴露，另外，一些則引起酸性激活結構域的改變，這些突變提示P53的微小改變可引起遠離突變位點區段甚至整個蛋白構象的改變。構象的改變不僅影響突變體，還影響野生型的功能.實驗證明，野生型突變體組成的四聚體不能與結合位點結合，也喪失對目的基因的方式激活作用，突變體對野生型的結合失活。可以解釋內源野生型P53的負調控作用的解除，從而引起細胞惡性病變，隨著研究的深入，對P53突變有了新的認識，Dan等認為腫瘤中P53突變可分為三類：①
零突變：即突變體無功能，不參與相互作用：②
負突變：即失去負調控功能，并能使野生型失活，但并不直接參與致癌：③正突變:失去負調控功能，并獲得轉化能力，這種突變體可直細胞惡性轉化中代替癌基因起啟動作用。
目前認為，P53失活機理是，野生型P53以四聚體形式與特異位點結合，反式激活下游生長抑制基因的表達，一系列的方式能使P53失活，在一些腫瘤中，單一或兩個P53位點的喪失降低四聚體濃度，無義突變造成P53翻譯中斷，C端酸性結構域的丟失
影響四聚體形成;最常見的是錯義突變，野生型與突變體形成更穩定的四聚體，喪失正常功能。
P53突變與腫瘤
P53基因與人類50%的腫瘤有關，目前發現的有肝癌、乳腺癌、膀胱癌、胃癌、結腸癌、前列腺癌、軟組織肉瘤、卵巢癌、腦瘤、淋巴細胞腫瘤、食道癌、肺癌、成骨肉瘤等，人類腫瘤中P53突變主要在高度保守區內，以175、248、249、273、282位點突變最高，不同種類腫瘤不同，如結腸癌和乳腺癌有相似的流行病學(包括地區分布和危險因素)，但P53突變譜并不一致。結腸癌G:CA:T轉換占79%，而且多數CpG，二核苷酸位點，50%以上轉換突變發生在第3～5結構域的CpGC位于碼子175、248、273)；在乳腺癌中，只發現13%的轉換在CpG位點。此外，G-T顛換在乳腺癌占1/4，但在結腸癌T分罕見.淋巴瘤和白血病的P53，突變方式與結腸癌相似，即大部分突變為CPG位點的轉換，G→T顛換較低，A:T→G:C在A:T位點突變較高。佰基特淋巴瘤與其它B細胞淋巴瘤和T淋巴細胞惡性病變的P53突變譜相似，但佰基特淋巴瘤的轉換突變較高。在非小細胞肺癌中G:C→T:A最普遍，食道癌顛換率很高，與肺癌不同的是，G:C和A:T位點有相似的突變率.我國啟東地區50%為249癌碼子的G→C、G→T顛換，而南非肝癌80%為G→T顛換。骨肉瘤中P53突變率為75%，主要集中在5～9外顯子。
p53基因治療
基因治療是指以改變人類遺傳物質為基礎的生物醫學治療。是通過一定方式將人的正常基因或有治療作用的DNA順序導入人體靶細胞，去糾正基因的缺陷或者發揮治療作用。因此基因治療針對的是疾病的根源—異常的基因本身。
癌癥是一種基因病，是人體細胞在外環境因素作用下，內在多種前癌基因被激活和抑癌基因失活的多階段長期演變的過程。癌癥是嚴重威脅人類健康和生命的殺手，我國每年新發癌癥患者250萬以上，每年在治患者不下600萬，治療費用超過1500億元。目前腫瘤的主要治療手段是手術、放療和化療，盡管醫學家們不斷完善這3大治療手段，但許多癌癥患者仍然難以得到治愈。人們越來越關注通過“治本”的方法來提高腫瘤治愈率，基因治療是21世紀人類攻克腫瘤的必由之路。
p53基因是研究最透徹，功能最強大的一種抑癌基因。野生型p53對細胞周期和凋亡起關鍵性作用，尤其是對受照射、細胞毒制劑、熱療打擊的癌細胞，起更大的殺傷作用。其主要作用為：抑制并殺滅腫瘤細胞；與放、化療手段協同，增強其殺滅癌細胞的功效，達到1+1大于2的效果；抑制腫瘤血管生成，有效防止腫瘤的復發、轉移。提高人體自身的免疫功能；國產的重組人p53腺病毒注射液（商品名今又生），經過5年艱苦的臨床試驗，由北京腫瘤醫院張珊文教授帶領放療科醫護人員，在Ⅰ期臨床安全性試驗完成的基礎上，又順利完成了頭頸鱗癌的Ⅱ期臨床試驗，充分證實對治療頭頸鱗癌是安全有效的。2003年10月16日，國家食品藥品監督管理局批準重組人p53腺病毒注射液新藥證書，意味著世界上第一個癌癥基因治療藥物在中國誕生，標志著我國基因治療癌癥臨床和基因藥物產業化方面都走在世界前列。
重組人p53腺病毒是一種基因工程改造過的活病毒，在結構上由兩部分組成：一是抑癌基因p53，二是載體。載體是改造過的無復制能力的腺病毒。就像火箭攜帶衛星上太空一樣，這種攜帶p53的腺病毒特異感染腫瘤細胞，它能有效地將治病的p53基因轉入腫瘤細胞內，而對正常細胞無害。
今又生結合放療治療53例頭頸鱗癌，腫瘤完全消失率比單純放療的46例提高2倍。結合放療治療45例鼻咽癌，腫瘤完全消失率比單純放療的41例提高1.7倍。結合放療治療了4例不能手術的Ⅲ期子宮頸癌都達到腫瘤完全消失。結合放療、化療或熱療治療各種軟組織肉瘤、消化系統腺癌、卵巢癌都取得一定的療效，而這些病例都是經3大手段治療失敗的病人。使用今又生治療惡性腫瘤，除出現暫時性自限性發燒外，未發現其他毒副反應。今后，全面的臨床試驗將在其他三級甲等醫院有序展開，p53基因治療已從實驗室走向臨床，走向產業化。
p53基因治療腫瘤只是開了一個好頭，為人類征服癌癥帶來了新的希望和曙光。