An apoptotic defect in lens differentiation caused by human p53 is rescued by a mutant allele.

If deprived of wild-type p53 function, the body loses a guardian that protects against cancer. Restoration of p53 function has, therefore, been proposed as a means of counteracting oncogenesis. This concept of therapy requires prior knowledge with regard to proper balance of p53 function in a given target tissue. We have addressed this problem by targeting expression of the wild-type human p53 gene to the lens, a tissue entirely composed of epithelial cells that differentiate into elongated fiber cells. Transgenic mice expressing wild-type human p53 develop microphthalmia as a result of a defect in fiber formation that sets in shortly after birth. We see apoptotic cells that fail to undergo proper differentiation. In an effort to directly link the observed lens phenotype to the activity of the wild-type human p53 transgene, we also generated mice expressing a mutant human p53 allele that lacks wild-type function. A normal lens phenotype is restored in double transgenic animals that carry both wild-type and mutant human p53 alleles. Our study highlights the difficulties that can arise if p53 levels are improperly balanced in a differentiating tissue.

Reciprocal modulations between p53 and Tat of human immunodeficiency virus type 1.

Infection by human immunodeficiency virus type 1 (HIV-1) causes acquired immunodeficiency syndrome (AIDS) after a long clinical latency. This disease is associated with a spectrum of cancers. Here we report that wild-type p53 is a potent suppressor of Tat, a major transactivator of HIV-1. Reciprocally, Tat inhibits the transcription of p53. Downregulation of p53 by upregulated tat may be important for the establishment of productive viral infection in a cell and also may be involved in the development of AIDS-related malignancies.

Transforming growth factor beta induces the cyclin-dependent kinase inhibitor p21 through a p53-independent mechanism.

The transforming growth factor beta s (TGF-beta s) are a group of multifunctional growth factors which inhibit cell cycle progression in many cell types. The TGF-beta-induced cell cycle arrest has been partially attributed to the regulatory effects of TGF-beta on both the levels and the activities of the G1 cyclins and their kinase partners. The activities of these kinases are negatively regulated by a number of small proteins, p21 (WAF1, Cip1), p27Kip1, p16, and p15INK4B, that physically associate with cyclins, cyclin-dependent kinases, or cyclin-Cdk complexes. p21 has been previously shown to be transcriptionally induced by DNA damage through p53 as a mediator. We demonstrate that TGF-beta also causes a rapid transcriptional induction of p21, suggesting that p21 can respond to both intracellular and extracellular signals for cell cycle arrest. In contrast to DNA damage, however, induction of p21 by TGF-beta is not dependent on wild-type p53. The cell line studied in these experiments, HaCaT, contains two mutant alleles of p53, which are unable to activate transcription from the p21 promoter when overexpressed. In addition, TGF-beta and p53 act through distinct elements in the p21 promoter. Taken together, these findings suggest that TGF-beta can induce p21 through a p53-independent pathway. Previous findings have implicated p27Kip1 and p15INK2B as effectors mediating the TGF-beta growth inhibitory effect. These results demonstrate that a single extracellular antiproliferative signal, TGF-beta, can act through multiple signaling pathways to elicit a growth arrest response.

The carboxyl-terminal domain of the p53 protein regulates sequence-specific DNA binding through its nonspecific nucleic acid-binding activity.

The murine p53 protein contains two nucleic acid-binding sites, a sequence-specific DNA-binding region localized between amino acid residues 102-290 and a nucleic acid-binding site without sequence specificity that has been localized to residues 364-390. Alternative splicing of mRNA generates two forms of this p53 protein. The normal, or majority, splice form (NSp53) retains its carboxyl-terminal sequence-nonspecific nucleic acid-binding site, which can negatively regulate the sequence-specific DNA-binding site. The alternative splice form of p53 (ASp53) replaces amino acid residues 364-390 with 17 different amino acids. This protein fails to bind nucleic acids nonspecifically and is constitutive for sequence-specific DNA binding. Thus, the binding of nucleic acids at the carboxyl terminus regulates sequence-specific DNA binding by p53. The implications of these findings for the activation of p53 transcriptional activity following DNA damage are discussed.

Human TAFII31 protein is a transcriptional coactivator of the p53 protein.

The p53 protein activates transcription of a target gene by binding to a specific DNA response element and interacting with the transcriptional apparatus of RNA polymerase II. The amino-terminal domain of p53 interacts with a component of the TFIID basal transcription complex. The human TATA-binding-protein-associated factor TAFII31, a component of TFIID, has been identified as a critical protein required for p53-mediated transcriptional activation. TAFII31 and p53 proteins bind to each other via amino acid residues in the amino-terminal domain of p53 that are essential for transcription. Antibodies directed against TAFII31 protein inhibit p53-activated but not basal transcription in vitro. These results demonstrate that TAFII31 is a coactivator for the p53 protein.

Wild-type p53 protein undergoes cytoplasmic sequestration in undifferentiated neuroblastomas but not in differentiated tumors.

Neuroblastoma (NB), a tumor arising from the sympathetic nervous system, is one of the most common malignancies in childhood. Several recent reports on the p53 genotype found virtually exclusive wild-type status in primary tumors, and it was postulated that p53 plays no role in the development of NB. Here, however, we report that the vast majority of undifferentiated NBs exhibit abnormal cytoplasmic sequestration of wild-type p53. This inability of p53 to translocate to the nucleus presumably prevents the protein from functioning as a suppressor. Thirty of 31 cases (96%) of undifferentiated NB showed elevated levels of wild-type p53 in the cytoplasm of all tumor cells concomittant with a lack of nuclear staining. p53 immunoprecipitation from tumor tissues showed a 4.5- to 8-fold increase over normal protein levels. All of 10 tumors analyzed harbored wild-type p53 by direct sequencing of full-length cDNA and Southern blot. In addition, no MDM-2 gene amplification was seen in all 11 tumors analyzed. In contrast, no p53 abnormality was detected in 14 differentiated ganglioneuroblastomas and 1 benign ganglioneuroma. We conclude that loss of p53 function seems to play a major role in the tumorigenesis of undifferentiated NB. This tumor might abrogate the transactivating function of p53 by inhibiting its access to the nucleus, rather than by gene mutation. Importantly, our results suggest that (i) this could be a general mechanism for p53 inactivation not limited to breast cancer (where we first described it) and that (ii) it is found in a tumor previously not thought to be affected by p53 alteration.

A simple p53 functional assay for screening cell lines, blood, and tumors.

Mutations in the p53 gene are implicated in the pathogenesis of half of all human tumors. We have developed a simple functional assay for p53 mutation in which human p53 expressed in Saccharomyces cerevisiae activates transcription of the ADE2 gene. Consequently, yeast colonies containing wild-type p53 are white and colonies containing mutant p53 are red. Since this assay tests the critical biological function of p53, it can distinguish inactivating mutations from functionally silent mutations. By combining this approach with gap repair techniques in which unpurified p53 reverse transcription-PCR products are cloned by homologous recombination in vivo it is possible to screen large numbers of samples and multiple clones per sample for biologically important mutations. This means that mutations can be detected in tumor specimens contaminated with large amounts of normal tissue. In addition, the assay detects temperature-sensitive mutants, which give pink colonies. We show here that this form of p53 functional assay can be used rapidly to detect germline mutations in blood samples, somatic mutations in tumors, and mutations in cell lines.

p53-dependent growth arrest of REF52 cells containing newly amplified DNA.

The rat cell line REF52 is not permissive for gene amplification. Simian virus 40 tumor (T) antigen converts these cells to a permissive state, as do dominant negative mutants of p53, suggesting that the effect of T antigen is due mainly to its ability to bind to p53. To manipulate permissivity, we introduced a temperature-sensitive mutant of T antigen (tsA58) into REF52 cells and selected for resistance to N-(phosphonacetyl)-L-aspartate (PALA). Most freshly isolated PALA-resistant colonies, each of approximately 200 cells, selected at a permissive temperature, arrested when shifted to a nonpermissive temperature. Growth arrest was stable, with no evidence of apoptosis, as long as T antigen was absent but was reversed when T antigen was restored. In contrast, PALA-resistant clones grown to approximately 10(7) cells at a permissive temperature did not arrest when shifted to a nonpermissive temperature. All PALA-resistant clones examined had amplified carbamoyl-phosphate synthetase-aspartate transcarbamoylase-dihydroorotase (CAD) genes, present in structures consistent with a mechanism involving bridge-breakage-fusion (BBF) cycles. We propose that p53-mediated growth arrest operates only early during the complex process of gene amplification, when newly formed PALA-resistant cells contain broken DNA, generated in BBF cycles. During propagation under permissive conditions, the broken DNA ends are healed, and, even though the p53-mediated pathway is still intact at a nonpermissive temperature and the cells contain amplified DNA, they are not arrested in the absence of broken DNA. The data support the hypothesis that BBF cycles are an important mechanism of amplification and that the broken DNA generated in each cycle is a key signal that regulates permissivity for gene amplification.

Reconstitution of p53-ubiquitinylation reactions from purified components: the role of human ubiquitin-conjugating enzyme UBC4 and E6-associated protein (E6AP).

The E6 protein of the high-risk human papillomaviruses inactivates the tumor suppressor protein p53 by stimulating its ubiquitinylation and subsequent degradation. Ubiquitinylation is a multistep process involving a ubiquitin-activating enzyme, one of many distinct ubiquitin-conjugating enzymes, and in certain cases, a ubiquitin ligase. In human papillomavirus-infected cells, E6 and the E6-associated protein are thought to act as a ubiquitin-protein ligase in the ubiquitinylation of p53. Here we describe the cloning of a human ubiquitin-conjugating enzyme that specifically ubiquitinylates E6-associated protein. Furthermore, we define the biochemical pathway of p53 ubiquitinylation and demonstrate that in vivo inhibition of various components in the pathway leads to an inhibition of E6-stimulated p53 degradation.

Estudo do exossomo de Archaea e de sua interação com a proteína reguladora PaNip7

O exossomo é um complexo multiproteico conservado evolutivamente de archaea a eucariotos superiores que desempenha funções celulares essenciais tais como: atividade exoribonucleolítica 3\'→5\', regulação dos níveis de mRNA, maturação de RNAs estruturais e controle de qualidade de RNAs durante os vários estágios do mecanismo de expressão gênica. Em Archaea, o exossomo é composto por até quatro subunidades diferentes, duas com domínios de RNase PH, aRrp41 e aRrp42, e duas com domínios de ligação a RNAs, aCsl4 e aRrp4. Três cópias das proteínas aRrp4 e/ou aCsl4 se associam com o núcleo hexamérico catalítico do anel de RNase PH e completam a formação do complexo. A proteína PaNip7 é um cofator de regulação do exossomo da archaea Pyrococcus abyssi e atua na inibição do complexo enzimático ligando-se simultaneamente ao exossomo e a RNAs. Neste projeto, a reconstituição in vitro do exossomo da archaea Pyrococcus abyssi formado pela proteína de topo PaCsl4 foi obtida. Para tanto foram realizadas análises de interação proteica usando as técnicas de cromatografia de afinidade, gel filtração e SDS-PAGE. Em adição à formação da isoforma PaCsl4-exossomo, um fragmento peptídico correspondente à região C-terminal da PaNip7 foi sintetizado pelo método da fase sólida, purificado por RP-HPLC e o purificado foi caracterizado por LC/ESI-MS almejando realizar futuros experimentos de interação com o exossomo.

Ação da proteína amiloide sérica A em melanomas

Concentrações séricas basais da proteína amiloide sérica A (SAA) estão significativamente aumentadas em pacientes com câncer e alguns autores sugerem uma relação causal. Trabalho anterior do grupo mostrou que a SAA induz a proliferação de duas linhagens de glioblastoma humano e afeta os processos de invasividade in vitro, sustentando um papel pró-tumoral para esta proteína. Com base nesse trabalho, investigamos a abrangência dos efeitos de SAA para outro tipo de célula tumoral e para isso escolhemos um painel de linhagens de melanoma humano e uma linhagem primária obtida a partir de aspirado de linfonodo de paciente com melanoma, por nós isolada. Observamos que apesar da célula precursora de melanomas, isto é, melanócito, não produzir SAA, todas as linhagens de melanoma produziram a proteína e expressaram alguns dos seus receptores. Além disso, quando estas células foram estimuladas com SAA houve uma inibição da proliferação em tempos curtos de exposição (48 horas) e efeitos citotóxicos após um tempo maior (7 dias). A SAA também afetou processos de invasividade e a produção das citocinas IL-6, IL-8 e TNF-α. Aos avaliarmos o efeito da SAA na interação das células de melanoma com células do sistema imune, vimos que a SAA ativou uma resposta imune anti-tumoral aumentando a expressão de moléculas co-estumolatórias, como CD69 e HLA-DR, e sua função citotóxica. Ainda, vimos que a produção de TNF-α, IFN-γ, IL-10, IL-1β e IL-8 estimuladas por SAA podem contribuir com os efeitos desta. De forma geral estes resultados nos levam a crer que a SAA tem atividade anti-tumoral em melanomas. Finalizando, com base na importância do desenvolvimento da resistência às terapias atuais para o melanoma, observamos que em células resistentes ao PLX4032, um inibidor de BRAF, os efeitos imunomodulatórios induzidos pela SAA estão abolidos, possivelmente identificando um novo componente da resistência.

Avaliação na linhagem endotelial tEnd dos efeitos diretos da transferência gênica de IFNbeta e p19arf e efeitos parácrinos mediados pela linhagem B16 transduzida pelos mesmos vetores adenovirais

A vascularização tem um papel central na progressão tumoral e representa um alvo terapêutico de grande interesse. A inibição da angiogênese tem potencial de retardar a progressão tumoral e inibir metástase. Em decorrência disto, terapias anti-angiogênicas têm demonstrado ser promissora no controle do crescimento tumoral. Segundo a literatura, interferon-? (IFN?, ativador do sistema imune inato e adaptativo) e p19Arf (supressor de tumor e parceiro funcional de p53), quando estudados individualmente, alteram a vasculatura tumoral. Nosso grupo construiu e utilizou vetores adenovirais recombinantes portadores dos cDNAs de INFbeta e p19Arf e observou que a transferência desta combinação de genes induziu morte celular e diminuiu progressão tumoral, resultados foram observados em modelos murinos de melanoma B16 de terapia genica in situ, vacina profilática e vacina terapêutica. Neste trabalho, exploramos a ideia que a combinação dos vetores adenovirais portadores de INFbeta e p19Arf proporcionam efeitos anti-angiogênicos através de seu impacto em células endoteliais. Para averiguarmos essa hipótese, células endoteliais murinas (tEnd) foram transduzidas com os vetores adenovirais, revelando que o vetor Ad-p19 confere inibição da proliferação, formação de tubos, migração e induz aumento na expressão de genes relacionados a via de p53 e morte celular. O vetor Ad-IFNbeta sozinho ou adicionado em combinação com Ad-p19, não teve impacto significante nestes ensaios. Alternativamente, a influencia indireta, ou parácrina, nas células tEnd cultivadas juntamente com as células B16 transduzidas com os vetores adenovirais também foi investigada. Quando as células B16 foram transduzidas com Ad-IFNbeta ou a co-transdução Ad-IFNbeta+Ad-p19 em co-cultura com a linhagem tEnd, houve inibição da proliferação. Não observamos efeito inibitório na tEnd da co-cultura quando as células da B16 foram transduzidas somente com Ad-p19. Seguindo o ensaio de co-cultura, produzimos meio condicionado da B16 transduzida com os vetores e aplicamos esses meios nas células tEnd. Observamos que Ad-IFN, sozinho ou em combinação com Ad-19, diminuiu a viabilidade, proliferação e levou a morte das células tEnd. Neste trabalho, constamos que inibição de células endoteliais pode ser realizada por transdução direta com Ad-19 ou quando estas células são expostas ao ambiente modulado por células tumorais transduzidas com o vetor Ad-IFNbeta. Mesmo que a transferência gênica de ambos IFNbeta e p19Arf não demonstrou ser uma abordagem superior à aplicação dos genes isolados, observamos que nossa abordagem pode ter um impacto importante na inibição da angiogênese pelas células endoteliais

Análise da expressão da proteína NY-ESO-1 no melanoma cutâneo

INTRODUÇÃO: o câncer é a doença que mais mata pessoas com idade abaixo de 85 anos e é um problema de saúde pública. Os tumores podem expressar em determinada fase de seu desenvolvimento proteínas anômalas que podem ser alvo de métodos diagnósticos e de intervenções terapêuticas. A expressão de NY-ESO-1 é detectada em 20 a 40% dos melanomas. Há evidências que esta expressão é mais freqüente em tumores de estágios mais avançados e está associada a um pior prognóstico. OBJETIVOS: determinar a frequência de expressão da proteína NY-ESO-1 no melanoma cutâneo e tentar correlacioná-la com o índice de Breslow, aspectos histopatológicos do melanoma, incluindo o infiltrado linfocítico tumoral, e a morbi-mortalidade dos pacientes. MÉTODOS: o presente estudo é longitudinal de coorte retrospectiva e foi realizado de agosto de 2009 a outubro de 2015. Foram selecionados 89 melanomas de 87 pacientes do Ambulatório de Tumores do Departamento de Dermatologia da FMUSP, divididos em 3 grupos, sendo: grupo 1: 34 melanomas com índice de Breslow <= 1,0 mm; grupo 2: 29 melanomas com índice de Breslow entre 1,1 - 4,0 mm e grupo 3: 26 melanomas com índice de Breslow >= 4,0 mm. As lâminas dos exames anátomo-patológicos destes pacientes foram revisadas quanto ao diagnóstico de melanoma, seu índice de Breslow e a presença de infiltrado linfocítico tumoral. A seguir, realizou-se exame de imunohistoquímica para a determinação da presença do antígeno NY-ESO-1 em todos os 89 tumores coletados e em mais 20 nevos (11 displásicos e 9 intradérmicos) escolhidos ao acaso. Através da revisão dos dados do prontuário, foram obtidos os dados clínicos de: idade, sexo, raça, fototipo da pele, local de aparecimento do melanoma, status do linfonodo sentinela quando realizado, desenvolvimento de metástases e sobrevida dos pacientes. Os dados anátomo-patológicos do tumor analisados foram: tipo histológico, presença de ulceração, e tipo de infiltrado linfocítico tumoral. Nos melanomas que apresentavam infiltrado linfocítico tumoral, foram realizados testes imunohistoquímicos para pesquisa de células CD3+, CD8+, FoxP3+ e CD8+FoxP3+ (duplamente positivas). RESULTADOS: O antígeno NY-ESO-1 esteve presente em 19% dos melanomas cutâneos primários e não foi detectado em nenhum dos 20 nevos pesquisados. A expressão do antígeno NY-ESO-1 esteve estatisticamente relacionada a tumores com espessuras maiores. Apresentou também uma associação inversa com o tipo extensivo superficial em relação aos outros tipos histológicos. O infiltrado linfocítico tumoral dos melanomas NY-ESO-1 positivos continha menor número de células CD3+, que se encontravam isoladas ou arranjadas em pequenos grupos de até 5 células, o que contrastava significantemente com os tumores NY-ESO-1 negativos, com maior densidade de células CD3+, dispostas em grandes grupos, com 6 ou mais células. A expressão da proteína NY-ESO-1 não esteve associada à idade, ao sexo, ao fototipo, ao sítio primário do tumor, à presença de ulceração, ao status do linfonodo sentinela, ao desenvolvimento de metástases ou à sobrevida. CONCLUSÕES: Há expressão de NY-ESO-1 em uma porcentagem considerável dos melanomas, principalmente nos mais espessos. O menor número de células CD3+ no infiltrado linfocítico tumoral, acrescido ao fato destas células estarem isoladas ou em pequenos grupos, sugere que embora imunogênico, a expressão do antígeno NY-ESO-1 não resulta num estímulo eficaz do sistema imune no combate ao tumor. O desenvolvimento de uma vacina para estes pacientes poderá, no futuro, aumentar as possibilidades terapêuticas do melanoma

Koala: sistema para integração de métodos de predição e análise de estruturas de proteína

A Biologia Computacional tem desenvolvido algoritmos aplicados a problemas relevantes da Biologia. Um desses problemas é a Protein Structure Prediction (PSP). Vários métodos têm sido desenvolvidos na literatura para lidar com esse problema. Porém a reprodução de resultados e a comparação dos mesmos não têm sido uma tarefa fácil. Nesse sentido, o Critical Assessment of protein Structure Prediction (CASP), busca entre seus objetivos, realizar tais comparações. Além disso, os sistemas desenvolvidos para esse problema em geral não possuem interface amigável, não favorecendo o uso por não especialistas da computação. Buscando reduzir essas dificuldades, este trabalho propões o Koala, um sistema baseado em uma plataforma web, que integra vários métodos de predição e análises de estruturas de proteínas, possibilitando a execução de experimentos complexos com o uso de fluxos de trabalhos. Os métodos de predição disponíveis podem ser integrados para a realização de análises dos resultados, usando as métricas RMSD, GDT-TS ou TM-Score. Além disso, o método Sort by front dominance (baseado no critério de optimalidade de Pareto), proposto nesse trabalho, consegue avaliar predições sem uma estrutura de referência. Os resultados obtidos, usando proteínas alvo de artigos recentes e do CASP11, indicam que o Koala tem capacidade de realizar um conjunto relativamente grande de experimentos estruturados, beneficiando a determinação de melhores estruturas de proteínas, bem como o desenvolvimento de novas abordagens para predição e análise por meio de fluxos de trabalho.

The isoflavonoids genistein and quercetin activate different stress signaling pathways as shown by analysis of site-specific phosphorylation of ATM, p53 and histone H2AX

The ataxia-telangiectasia mutated (ATM) protein kinase is activated in response to ionizing radiation (IR) and activates downstream DNA-damage signaling pathways. Although the role of ATM in the cellular response to ionizing radiation has been well characterized, its role in response to other DNA-damaging agents is less well defined. We previously showed that genistein, a naturally occurring isoflavonoid, induced increased ATM protein kinase activity, ATM-dependent phosphorylation of p53 on serine 15 and activation of the DNA-binding properties of p53. Here. we show that genistein also induces phosphorylation of p53 at serines 6, 9, 20,46, and 392, and that genistein-induced accumulation and phosphorylation of p53 is reduced in two ATM-deficient human cell lines. Also, we show that genistein induces phosphorylation of ATM on serine 1981 and phosphorylation of histone H2AX on serine 139. The related bioflavonoids, daidzein and biochanin A, did not induce either phosphorylation of p53 or ATM at these sites. Like genistein, quercetin induced phosphorylation of ATM on serine 198 1, and ATM-dependent phosphorylation of histone H2AX on serine 139; however, p53 accumulation and phosphorylation on serines 6, 9, 15, 20, 46, and 392 occurred in ATM-deficient cells, indicating that ATM is not required for quercetin-induced phosphorylation of p53. Our data suggest that genistein and quercetin induce different DNA-damage induced signaling pathways that, in the case of genistein, are highly ATM-dependent but, in the case of quercetin, may be ATM-dependent only for some downstream targets. (C) 2003 Elsevier B.V. All rights reserved.