A importância do gene p53 na carcinogênese humana

The importance of the p53 gene in human carcinogenesis

Artigo Especial / Special Article

A importância do gene p53 na carcinogênese humana

Agnes C. Fett-Conte²

Andréa B. C. F. Salles²

Existem várias razões que justificam o título de "guardião do genoma" do gene P53. Seu envolvimento, direto ou indireto, tem sido observado na etiopatogenia de praticamente todas as neoplasias humanas, incluindo as leucemias e linfomas. Conhecer seus mecanismos de ação é fundamental para compreender os aspectos moleculares da carcinogênese. O presente trabalho apresenta uma revisão sobre as características deste gene e sua importância no diagnóstico, prognóstico e terapêutica, o que faz dele um alvo em potencial das estratégias de terapia gênica.

Palavras-chave: P53 gene, neoplasias; diagnóstico

As neoplasias, tanto benignas quanto malignas, são doenças genéticas cujas mutações que lhes dão origem podem ser hereditariamente transmitidas pela linhagem germinativa ou adquiridas nos tecidos somáticos (1). Resultam de uma mudança pleiotrópica do estado celular à partir do acúmulo de alterações genéticas e epigenéticas, que desorganizam os eventos celulares normais (2, 3).

As malignidades hematológicas, por sua vez, são doenças particularmente heterogêneas e complexas, tanto sob o aspecto morfológico, como biológico. O clone leucêmico pode surgir em fases diferentes do desenvolvimento de linhagens celulares diversas, resultando em patologias de comportamento variável, quanto à evolução clínica e resposta terapêutica (4).

Mas, quando o assunto é câncer, hematopoético ou sólido, é inevitável o exercício intelectual exigido para compreensão de tantos mecanismos biológicos envolvidos no processo tumoral e dos diversos métodos e técnicas capazes de detectar as alterações envolvidas na doença. Além disso, a multidisciplinaridade e os avanços moleculares têm possibilitado o estudo cada vez mais detalhado da organização e funcionamento do genoma humano. Neste contexto, o artigo "Avaliação dos métodos de detecção das alterações do gene e proteína p53 nas neoplasias linfóides", publicado neste número, oferece uma contribuição para este entendimento e salienta a importância da investigação de mutações no gene p53, especialmente nas malignidades linfóides.

Realmente, o gene p53, considerado como o "guardião do genoma", dentre todos aqueles reconhecidamente envolvidos nos processos de carcinogênese, é o de maior importância. Conhecer seus mecanismos de ação representa uma etapa fundamental para todo aquele que deseja compreender os aspectos da biologia molecular relacionados ao câncer (5).

Mapeado em 17p13.1, este gene codifica uma proteína que foi descrita pela primeira vez em 1979, em células transformadas pelo vírus SV40, nas quais ela se associava com o antígeno T (6). A p53 também é alvo de outros vírus, como o E1B, HPV16 e HPV18 (7, 8).

O gene é ativado em resposta a sinais de dano celular. Seu fator de transcrição interage com pelo menos outros seis genes. Por exemplo, liga-se ao promotor do gene p21, cujo produto protêico é um inibidor de quinase dependente de ciclina que bloqueia a inativação de pRb por CDK4. Esta atividade promove a parada do ciclo celular na fase G1, portanto, antes de ocorrer a duplicação do DNA (fase S), permitindo o reparo do DNA danificado. Uma alternativa de atuação da p53 a danos não reparados, caso a via com a proteína pRb não esteja intacta, é a indução da apoptose (morte celular programada). Além disso, p53 também promove um check point de S para G2, que depende da integridade do domínio C-terminal do gene. Portanto, quando p53 sofre mutações, as células com danos no DNA, que por um processo de seleção natural favorável podem desencadear a transformação maligna, escapam do reparo destes danos e de sua destruição, podendo iniciar um clone maligno (9-12).

Embora seja considerado um gene supressor de tumor, porque a maioria das mutações leva à perda de função, o p53 quando sofre alguns tipos de mutações pode exercer um efeito negativo dominante, ou seja, o produto do único alelo mutado interage e inativa o alelo normal, induzindo o câncer e atuando, portanto, como um oncogene (13).

É interessante que algumas substâncias sabidamente carcinogênicas podem induzir mutações específicas em p53. Por exemplo, a ingestão dietética de aflatoxina, que pode resultar em câncer de fígado, está associada a uma mutação no codon 249, caracterizada pela troca da base nitrogenada G para uma base T, que promove a substituição de uma arginina por uma serina no produto protêico. Também a exposição ao benzopireno, potente mutagênico e carcinogênico encontrado no cigarro, produz mutações em três codons do gene que estão relacionadas ao aparecimento do câncer de pulmão (14).

A resistência a múltiplas drogas pode ser induzida por vários estresses ambientais, incluindo quimioterápicos e raio X, e conta com a participação de genes que codificam para fatores de crescimento. Além destes, mutações em p53 também podem aumentar a quimio resistência, de acordo com a hipótese de que ele serve como marcador da resposta ao tratamento, o que já foi confirmado, inclusive, em câncer de pulmão e de cabeça e pescoço (15, 16). Segundo Mori et al. (17), inclusive, o gene do fator 5 regulador do interferon (IRF-5) é um dos alvos diretos do p53 e pode mediar a resposta imune dependente deste gene. Também, condições de hipo-nutrição são sabidamente reconhecidas por promover tal resistência em tumores sólidos. Contudo, estas condições não alteram a expressão do p53 (18). Por outro lado, Liu et al (19) concluíram que a resposta inicial à quimioterapia em crianças com leucemias é variável e envolve tanto as vias que dependem da p53, quanto as que não dependem dela. Em um estudo recente, Laytragoon-Lewin et al. (20) não encontraram correlação entre a indução da apoptose e expressão da p53 em LLC-B (leucemia linfocítica crônica de células B) e sugeriram que a apoptose em células leucêmicas pode ocorrer em G0/G1, antes da progressão do ciclo celular.

A relação entre mutações no p53 e clínica adversa já está bem estabelecida, o que reflete a importância de sua proteína na regulação e crescimento das células tumorais. Por exemplo, em LMC (leucemia mielóide crônica), embora o início da doença dependa da junção BCR/ABL, a progressão envolve alterações em p53 (21). Em pacientes com LMC, alterações em p53 são encontradas em cerca de 30% dos casos, especialmente em crise blástica e os estudos moleculares têm indicado que em cerca de 25% dos casos em progressão, há inativação do p53 provocada por rearranjos ou mutações em ponto (22). Inclusive, o gene p51/p63, um novo membro da família do p53, mapeado em 3q27-9, quando mutado, pode atuar similarmente ao p53 e ser potencialmente responsável pela progressão da LMC (23).

O p53 e o p14ARF, um outro potente supressor, estão funcionalmente ligados e relacionados à patogênese da LMA (leucemia mielóide aguda) (24). Também em leucemia prolinfocítica B, uma doença rara e com prognóstico pobre, os pacientes com mutações no p53 têm uma evolução muito pior (25). Em LLC-B, anormalidades em 17p têm sido consideradas com um dos fatores prognósticos independentes mais importantes para identificar subgrupos de pacientes com progressão rápida e sobrevida curta. Além disto, deleções em 17p têm sido associadas com resistência à terapia com análogos da purina (26, 27).

Embora teoricamente seja possível que disfunções da proteína possam ocorrer por mecanismos não relacionados a alterações no gene, isto só foi demonstrado por Pettit et al., em 2001 (28). Os autores observaram disfunção da p53 em LLC-B, com p53 normal e que tal alteração está associada com mutações no gene ATM, responsável por uma quinase implicada na ativação da proteína p53.

Apesar das mutações em p53 serem observadas principalmente em células somáticas, as que ocorrem em células germinativas são responsáveis pela Síndrome de Li-Fraumeni. Trata-se de uma síndrome rara de câncer hereditário, com padrão de herança autossômico dominante, que se caracteriza pela predisposição a tumor cerebral, sarcomas, leucemias e carcinoma adrenocortical em crianças e adultos jovens (29). O p53 mutado pode ser observado em cerca de 75% das famílias, cujos portadores apresentam aumento dos níveis da proteína p53 em tecidos normais e neoplásicos (30).

Recentemente, Wu et al (31) sugeriram uma possível associação entre etnia e polimorfismos constitucionais do p53, que poderiam conferir um risco aumentado para câncer de pulmão, por poderem afetar a função da proteína p53.

Como pode ser facilmente observado, um número imenso de publicações é encontrado de maneira crescente na literatura sobre o papel do gene p53 no funcionamento celular normal e neoplásico, praticamente envolvendo todos os tipos de células. Sua alteração em inúmeros tipos de câncer já foi relatada, desde em tumores adrenocorticais, leucemias, linfomas, tumores da mama, carcinomas de pulmão, gastrointestinais, ósseos, até tumores de pele (30, 32-36). Recentemente, um trabalho desenvolvido por Saifudeen et al. (37), mostrou que p53 está envolvido na diferenciação bioquímica e morfológica do epitélio renal e que alterações na diferenciação terminal deste epitélio, mediada por esse gene, pode resultar na patogênese da disfunção e disgenesia renais. No rim, a falha da diferenciação epitelial terminal pode causar displasia, cistogênese e câncer. Interessante, também, é que alguns estudos laboratoriais já mostraram que a inserção de p53 em células tumorais resulta na diminuição da tumorigênese (14).

Portanto, a importância médica deste gene é inegável, primeiro porque a detecção de mutações pode ser indicadora do diagnóstico e do prognóstico, segundo porque é um alvo perfeito para prevenção, o que estimula as abordagens de terapia gênica.

The importance of the p53 gene in human carcinogenesis

Abstract

There are several reasons which justify the name of 'guardian of the genome' given to the P53 gene. Its involvement either directly or indirectly has been observed in the pathology of practically all human neoplasias, including leukemia and lymphomas. Knowledge of its mechanisms of action is fundamental to understand molecular aspects of carcinogenesis. This work presents a revision of the characteristics of this gene and its importance in the diagnosis, prognosis and treatment and why this makes it a potential target for gene therapy strategies.

Keywords: P53 gene, neoplasias, diagnosis

Recebido – 14/06/2002

Aceito – 15/06/2002

Correspondência para:

Serviço de Genética. Av. Brigadeiro Faria Lima, 5416. CEP 15090-000. São José do Rio Preto. SP

E-mail: [e-mail]

• 1. Isselbacher KJ, Braunwald E, Wilson JD, et al. Medicina Interna, 13 ed. México: Nueva Editorial Interamericana, 1995 (1): 391-409.
• 2. Jones PA, Laird PW. Cancer epigenetics comes of age Nature Genet, 1999. 21, 163-167.
• 3. Kawamura M. DNA circulante em paciente com câncer. Germinis - Boletim Informativo Conselho Federal de Biologia. 1999. 2, 8.
• 4. Lusis MKP. Classificaçăo FAB das leucemias mielóides agudas Rev.Bras. Hematol.Hemoter, 2000. 22, 175-178.
• 5. Yamaguchi K, Sugano K, Fukayama, et al. Polymerase chain reaction-based approaches for detection of allelic loss in the p53 tumor suppressor gene in colon neoplasms Am J Gastroenterol, 1997. 92, 307-312.
• 6. Lane DP, Crawford LV. T-antigen is bound to host protein in SV40-transformed cells. Nature, 1979. 278: 261-263.
• 7. Sarnow P, Ho YS, Willians JM, et al. Adenovirus El B-58KD tumor antigen and SV40 large tumor antigen are pgysically associated with the same 54 KD cellular protein in transformed cells Cell, 1982. 28: 387-394.
• 8. Strachan T, Read AP. Genética Molecular Humana. 2 ed. Porto Alegre: Artmed Editora, 2002. 576p.
• 9. Weinert T. DNA damage and checkpoint pathways: molecular anatomy and interactions with repair Cell, 1998. 94: 555-558.
• 10. Gao CY, Zelenka PS. Cyclins, cyclins-dependent kinasis and differentiation BioEssays, 1997 19: 307-315.
• 11. Orr-Weaver TL, Weinberg RA. A checkpoint on the road to cancer Nature, 1998. 392: 223-224.
• 12. Nakamura S, Gomyo Y, Roth JA. C-terminus of p53 is required for G(2) arrest Oncogene. 2002. 27:2102-2107.
• 13. Levine AJ. P53, the cellular geterkeeper for growth and division Cell, 88: 323-331.
• 14. Jorde LB, Carey JC, Bamshad MJ, et al. Genética Médica 2 ed. Rio de Janeiro: Guanabara-Koogan, 2000. 297p.
• 15. Bandoh N, Hayashi T, Kishibi K., et al. Prognostic value of p53 mutations, bax, and spontaneous apoptosis in maxillary sinus squamous cell carcinoma Cancer, 2002. 94:1968-1980.
• 16. Vogt U, Zaczek A, Klinke F, et al. P53 Gene status in relation to ex vivo chemosensitivity of non-small cell lung cancer Cancer Res Clin Oncol, 2002. 128:141-147.
• 17. Mori T, Anazawa Y, Iiizumi M. Identification of the interferon regulatory factor 5 gene (IRF-5) as a direct target for p53. Oncogene, 2002. 25:2914-2918.
• 18. Saeki K, Okuma e, Yuo A. Recurrent growth factor startivation promotes drug resistance in human leukaemic cells Br J Cancer, 2002: 21: 292-300.
• 19. Liu T, Raetz E, Moos PJ, et al. Diversity of the apoptotic response to chemotherapy in childhood leukemia. Leukemia, 2002. 16:223-232.
• 20. Laytragoon-Lewin N, Rossmann ED, Castro J, et al. Significance of phosphotyrosine proteins, Bcl-2 and p53 for apoptosos in resting B-chronic lymphocytic leukemia (CLL) cells Int J Cancer, 2002. 20: 344-348.
• 21. Mitani K. Disease-related gene and tumor progression. Nippon Rinsho, 2001. 59:2316-2321.
• 22. Goloni CBV. Estudo das alteraçőes cariotípicas, do rearranjo gęnico BCR/ABL e do cromossomo 20 em leucemias Săo José do Rio Preto, 2000. 150p. Dissertaçăo de mestrado Genética, Instituto de Biocięncias, Letras e Cięncias Exatas, IBILCE-UNESP
• 23. Yamaguchi H, Inokuchi K, Sakuma Y, et al. Mutation of the p51/p63 gene is associated with blastic crisis in chronic myelogenous leukemia Leukemia, 2001. 15: 1729-1734.
• 24. Tschan MP, Vonlanthen S, Cajot JF, et al. Different p161NK4a and p14ARF expression patterns in acute myeloid leukaemia and normal blood leukocytes Leuk Lymphoma, 2001. 42: 1077-1087.
• 25. Hercher C, Robain M, Davi F, et al. A multicentric study of 41 cases of B-proymphocytic leukemia: two evolutive forms Leuk Lymphoma, 2001. 42:981-987.
• 26. Gump J, McGavran, Wei Q, et al. Analysis of TP53 mutations in relapsed childhood acute lymphoblastic leukemia J Pediatr Hematol Oncol, 2001. 23: 416-419.
• 27. Stilgenbauer S, Lichter P, Dohner H. Genetic Features of B-cell chronic lymphocytic leukemia. Rev Clin Exp Hematol, 2000. 4: 48-72.
• 28. Pettitt AR, Sherrington PD, Stewart G, et al. P53 dysfunction in B-cell Chronic Lymphocytic leukemia: inactivation of ATM as na alternative to TP53 mutation Blood, 2001. 98: 814-822.
• 29. Li FP, Fraumeni JF, Mulvihill JJ, et al. A cancer family syndrome in 24 kindreds Cancer Res, 1988. 48: 5358-5362.
• 30. Hodgson SV, Maher ER. Human cancer genetics 2 ed. United Kingdom: Cambridge University Press, 1999. 336p.
• 31. Wu X, Zhao H, Amos CI, et al. p53 Genotypes and haplotypes associated with lung cancer susceptibility and ethnicity J Natl Cancer Inst, 2002 94: 681-690.
• 32. Wands J, Blum HE. Primary hepatocellular carcinoma. N Engl F Med, 1991. 325:729-731.
• 33. Wagner J, Portwine C, Rabin K, et al. High frequency of germiline p53 mutations in childhood adrenocortical cancer. Nat Cancer Inst, 1994. 86: 1707-1710.
• 34. Varley JM, McGowan G, Thorncroft, et al. An extended Li-Fraumeni Kindred with gastric carcinoma and a codon 175 mutation in TP53 F Med Gent, 1995. 32: 942-945.
• 35. Devereux TR, Taylor JA, Barret JC. Molecular mechanisms of lung cancer. Chest, 1996. 109:14s-19s.
• 36. de Jong MM, Nolte IM, te Meerman GJ, et al. Genes other than BRCA1 and BRCA2 involved in brest cancer susceptibility J Med Genet, 2002. 39:225-242.
• 37. Saifudeen ZX, Dipp S, El-Dahr SS. A role for p53 in terminal epithelial cell differentiation. J Clin Invest, 2002. 109:1021-1030.

2

1 - Professora Adjunta do Departamento de Biologia Molecular, responsável pelo Serviço de Genética do Hospital de Base da FAMERP/FUNFARME, São José do Rio Preto, SP

- Serviço de Genética do Hospital de Base da FAMERP/FUNFARME, responsável pela unidade de Biologia Molecular do Hemocentro de S. José do Rio Preto, SP

Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  02 Out 2002
• Data do Fascículo
  Abr 2002

Histórico

• Recebido
  14 Jun 2002
• Aceito
  15 Jun 2002