Dari berbagai macam checkpoint mamalia, checkpoint G1 relatif lebih dimengerti dan sudah banyak dieksplorasi. Checkpoint G1 memberikan perlindungan terhadap integritas genomik dan mencegah sel yang mengalami kerusakan DNA masuk ke fase S (Neganova, 2011). G1 arrest karena paparan kerusakan DNA dimediasi oleh produk gen p53.
Hilangnya fungsi checkpoint G1/S menjadi penanda kanker dengan mutasi pada p53. p53 secara cepat terinduksi dalam merespon kerusakan DNA. Sejumlah kinase, fosfatase, histon asetilase dan enzim konjugat ubiqutin mengatur stabilitas sebaik aktivitas transkripsional p53 setelah kerusakan DNA.
Gambar. Adanya radiasi ioninasi dan sinar UV akan membangkitkan sensor sel yaitu ATM dan ATR dan mengaktifkan berbagai jalur, utamanya adalah jalur kinase. MDM2 adalah suatu onkogen (inhibitor p53) yang dalam keadaan aktif, dia mengikat p53 sehingga p53 menjadi tidak aktif. p53 merupakan faktor transkripsi yang mengatur ekspresi protein p21, suatu CDK inhibitor. Artinya jika p53 aktif maka siklus sel terhambat karena kompleks cyclin/CDK terhambat.
Protein p53
p53 merupakan protein dengan waktu hidup singkat dengan level yang sangat rendah di inti sel pada sel normal. Berbagai kerusakan selular termasuk kerusakan DNA, hipoksia, dan sinyal onkogenik menyimpang, dapat menurunkan level p53 untuk menaikkan stabilisasi. Stabilisasi p53 pada sel karena paparan ionizing radiasi (IR) atau UV memicu disosiasi dari Mdm2.
p53 adalah faktor transkipsi sekuens spesifik yang menginduksi ekspresi beberapa gen siklus sel dan kematian sel, termasuk p21, Bax, dan MDM2. Hasil G1/S arrest dari transaktivasi p21, sebagian besar dimediasi p53. p21 mengikat kompleks cyclin-CDK spesifik G1 dan beraksi sebagai CDK inhibitor, kemudian mencegah transisi siklus sel dari G1 ke fase S.
Mekanisme aktivasi p53
Mekanisme aktivasi p53 terhadap respon kerusakan DNA telah berhasil dikarakterisasi. Sel yang kehilangan ATM menunjukkan penurunan dan penundaan aktivasi p53 untuk merespon kerusakan DNA, hal ini mengisyaratkan peran ATM pada regulasi p53.
Akhir-akhir ini, telah dilaporkan bahwa ATM dan ATR dapat memfosforilasi p53 pada Ser15 secara in vivo. ATM dan ATR juga berkontribusi pada fosforilasi p53 pada Ser20 melalui aktivasi checkpoint kinase Chk1 dan Chk2.
Fosforilasi pada Ser20 telah dilaporkan menurunkan ikatan p53 pada MDM2 dan dengan demikian berkontribusi pada stablisasi p53. Kemudian, ATM/ATR, p53, dan p21 adalah tiga gen penting yang meregulasi checkpoint G1/S.
Protein p21
p21 juga terkenal sebagai Cip1/Waf1. Secara fisiologis, p21 terinduksi dan mengalami translokasi dari sitoplasma ke inti sel dan terkespresi ketika terjadi kerusakan DNA. Lokalisasi p21 di nukleus memfasilitasi pengikatan p21 dengan CDK dan PCNA (proliferating cell nuclear antigen), yang akan menghambat progresi siklus sel dan sintesis DNA. Juga menjaga stabilitas informasi genetik dan mencegah pertumbuhan tumor.
Mutasi gen p53 ditemukan hampir 50% pada tumor manusia. Baru-baru ini, peran lokalisasi subselular p21 pada perkembangan tumor menjadi tema yang menarik. Korelasi positif yang kuat ditekankan antara lokalisasi sitoplasmik dari p21 dan tumorigenesis.
Link reference
Referensi
Neganova I, Vilella F, Atkinson SP, Lloret M, Passos JF, von Zglinicki T, O’Connor JE, Burks D, Jones R, Armstrong L, Lako M., An important role for CDK2 in G1 to S checkpoint activation and DNA damage response in human embryonic stem cells, Stem Cells. 2011 Apr;29(4):651-9. doi: 10.1002/stem.620.
Maeda T, Chong MT, Espino RA, Chua PP, Cao JQ, Chomey EG, Luong L, Tron VA., Role of p21(Waf-1) in regulating the G1 and G2/M checkpoints in ultraviolet-irradiated keratinocytes, J Invest Dermatol. 2002 Aug;119(2):513-21.
Attardi LD, Vries A, Jacks T, Activation of the p53-dependent G1 checkpoint response in mouse embryo fibroblasts depends on the specific DNA damage inducer, Oncogene (2004) 23, 973–980. doi:10.1038/sj.onc.1207026
Qiu R, Wang S, Feng X, Chen F, Yang K, He S., Effect of subcellular localization of P21 on proliferation and apoptosis of HepG2 cells, J Huazhong Univ Sci Technolog Med Sci. 2011 Dec;31(6):756-61. Epub 2011 Dec 16.
Bartek J, Lukas J., Pathways governing G1/S transition and their response to DNA damage, FEBS Lett. 2001 Feb 16;490(3):117-22.
Teyssier F, Bay JO, Dionet C, Verrelle P., Cell cycle regulation after exposure to ionizing radiation.[Article in French], Bull Cancer. 1999 Apr;86(4):345-57.
Source image : klik here
Genome 4 