Glycogen synthase kinase3 beta phosphorylates serine 33 of p53 and activates p53's transcriptional activity

BMC Cell Biology - Tập 2 - Trang 1-9 - 2001
Gaetan A Turenne1, Brendan D Price1
1Department of Radiation Oncology, D810A, Dana-Farber Cancer Institute, Harvard Medical School, Boston, USA

Tóm tắt

Protein p53 được kích hoạt bởi căng thẳng genotoxic, biểu hiện oncogene và trong quá trình lão hóa, p53 hoạt hóa phiên mã các gen liên quan đến sự ngừng phát triển và apoptosis. Sự kích hoạt p53 được điều chỉnh bởi các biến đổi sau phiên mã, bao gồm phosphoryl hóa vùng transactivation N-terminal. Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã kiểm tra cách Glycogen Synthase Kinase (GSK3), một protein kinase liên quan đến sự hình thành khối u, phân hóa và apoptosis, phosphoryl hóa và điều chỉnh p53. Hai isoform của GSK3, GSK3α và GSK3β, phosphoryl hóa chuỗi Ser-X-X-X-Ser(P) khi dư lượng serine C-terminal đã được phosphoryl hóa. Nhiều kinase p53 đã được xem xét về khả năng tạo ra các vị trí phosphoryl hóa GSK3 trên protein p53. Kết quả của chúng tôi cho thấy việc phosphoryl hóa serine 37 của p53 bởi DNA-PK tạo ra một vị trí phosphoryl hóa GSK3β tại serine 33 trong ống nghiệm. GSK3α không phosphoryl hóa p53 dưới bất kỳ điều kiện nào. GSK3β tăng cường hoạt động phiên mã của protein p53 trong cơ thể sống. Đột biến serine 33 hoặc serine 37 của p53 thành alanine đã chặn khả năng của GSK3β trong việc điều chỉnh hoạt động phiên mã của p53. Do đó, GSK3β có khả năng điều chỉnh chức năng của p53 trong cơ thể sống. Hoạt động phiên mã của p53 thường được tăng cường bởi tổn thương DNA. Tuy nhiên, hoạt động kinase GSK3β bị ức chế để đáp ứng với tổn thương DNA, cho thấy rằng sự điều chỉnh của GSK3β đối với p53 không tham gia vào phản ứng của p53 với tổn thương DNA. GSK3β có thể điều chỉnh hoạt động phiên mã của p53 bằng cách phosphoryl hóa serine 33. Tuy nhiên, GSK3β dường như không phải là một phần của con đường phản ứng với tổn thương DNA của p53. Thay vào đó, GSK3β có thể cung cấp mối liên kết giữa p53 và các cơ chế không phải tổn thương DNA cho sự kích hoạt p53.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

Canman CE, Lim D-S: The role of ATM in DNA damage responses to cancer. Oncogene. 1998, 17: 3301-3308. 10.1038/sj.onc.1202577.

Lowe SW: Activation of p53 by Oncogenes. Endocr Relat. 1999, 6: 45-48. 10.1677/erc.0.0060045.

Lundberg AS, Hahn WC, Gupta P, Weinberg RA: Genes involved in senescence and immortalization. Curr Opin Cell Biol. 2000, 12: 705-709. 10.1016/S0955-0674(00)00155-1.

Vousden KH: p53:death star. Cell. 2000, 103: 691-694. 10.1016/S0092-8674(00)00171-9.

Vogelstein B, Lane D, Levine AJ: Surfing the p53 network. Nature. 2001, 108: 307-310.

Haupt Y, Maya R, Kazaz A, Oren M: Mdm2 promotes the rapid degradation of p53. Nature. 1997, 387: 296-299. 10.1038/387296a0.

Kubbutat MCG, Jones SN, Vousden KH: Regulation of p53 stability by mdm2. Nature. 1997, 387: 299-303. 10.1038/387299a0.

Pomerantz J, Schreiber-Agus N, Liegeosis NJ, Silverman A, AIIand L, Chin L, Potes J, Chen K, Orlow I, Lee H-W, Cordon-Cardo C, DePinho RA: The lnk4a tumor suppressor gene product p19Arf, interacts with MDM2 and neutralizes MDM2's inhibition of p53. Cell. 1998, 92: 713-723. 10.1016/S0092-8674(00)81400-2.

Meyn MS: Ataxia Telangiectasia, cancer and the pathobiology of the ATM gene. Clin Genet. 1999, 55: 289-304. 10.1034/j.1399-0004.1999.550501.x.

Banin S, Moyal L, Shieh S-Y, Taya Y, Anderson CW, Chessa L, Smorodinsky Nl, Prives C, Reiss Y, Shiloh Y, Ziv Y: Enhanced phosphorylation of p53 byATM in response to DNA damage. Science. 1998, 281: 1674-1678. 10.1126/science.281.5383.1674.

Canman CE, Lim D-S, Cimprich KA, Taya Y, Tamai K, Sakaguchi K, Appella E, Kastan MB, Siliciano JD: Activation of the ATM kinase by ionizing radiation and phosphorylation of p53. Science. 1998, 281: 1677-1682. 10.1126/science.281.5383.1677.

Matsuoka S, Huang M, Elledge SJ: Linkage of ATM to cell cycle regulation by the chk2 protein kinase. Science. 1998, 282: 1893-1897. 10.1126/science.282.5395.1893.

Shieh S-Y, Ahn J, Tamai K, Taya Y, Prives C: The human homologs of checkpoint kinases Chk1 and Cds1 (chk2) phosphorylate p53 at multiple DNA damage-inducible sites. Genes Dev. 2000, 14: 289-300.

Chebab NH, Malikzay A, Appel M, Halozonetis TD: Chk2/hCds1 functions as a DNA damage checkpoint in G1 by stabilizing p53. Genes Dev. 2000, 14: 278-288.

Shieh S-Y, Taya Y, Prives C: DNA damage-inducible phosphorylation of p53 at N-terminal sites including a novel site, Ser20, requires tetramerization. EMBO J. 1999, 18: 1815-1823. 10.1093/emboj/18.7.1815.

Sakaguchi K, Herrera JE, Saito S, Miki T, Bustin M, Vassilev A, Anderson CW, Appella E: DNA damage activates p53 through a phosphorylation-acetylation cascade. Genes Dev. 1998, 12: 2831-2841.

Siliciano JD, Canman CE, Taya Y, Sakaguchi K, Appella E, Kastan MB: DNA damage induces phosphorylation of the amino-terminus of p53. Genes Dev. 1997, 11: 3471-3481.

Shieh S-Y, Ikeda M, Taya Y, Prives C: DNA-damage induced phosphorylation of p53 alleviates inhibition by mdm2. Cell. 1997, 91: 325-334. 10.1016/S0092-8674(00)80416-X.

Gu W, Roeder RG: Activation of p53-sequence-specific DNA binding by acetylation of the p53 C-terminal domain. Cell. 1997, 90: 595-606. 10.1016/S0092-8674(00)80521-8.

Steegenga WT, van der Eb AJ, Jochemsen AG: How phosphorylation regulates the activity of p53. J.Mol. Biol. 1996, 263: 103-113. 10.1006/jmbi.1996.0560.

Oda K, Arakawa H, Tanaka T, Matsuda K, Tanikawa C, Mori T, Nishimori H, Tamai K, Tokino T, Nakamura Y, Taya Y: p53AIP1, a potential mediator of p53-dependent apoptosis, and its regulation by Ser-46-phosphorylated p53. Cell. 2000, 102: 849-862. 10.1016/S0092-8674(00)00073-8.

Higashimto H, Saito S, Tong XH, Hong A, Sakaguchi K, Appella E, Anderson CW: Human p53 is phosphorylated on serines 6 and 9 in response to DNA damage-inducing agents. J Biol Chem. 2000, 275: 23199-23203. 10.1074/jbc.M002674200.

Franke TF, Kaplan DR, Cantley LC: PI3K: Downstream Aktion blocks apoptosis. Cell. 1997, 88: 435-437. 10.1016/S0092-8674(00)81883-8.

Kirn L, Kimmel AR: GSK3, a master switch regulating cell-fate specification and tumorigenesis. Curr Opin Gen Dev. 2000, 10: 508-514. 10.1016/S0959-437X(00)00120-9.

Kennedy SG, Wagner AJ, Conzen SD, Jordan J, Bellacosa A, Tsichlis PN, Hay N: The PI 3-kinase/Akt signaling pathway delivers an anti-apoptotic signal. Genes Dev. 1997, 11: 701-713.

Neal JW, Clipstone NA: Glycogen Synthase kinase-3 inhibits the DNA binding activity of NFATc. J Biol Chem. 2000, 276: 3666-3673. 10.1074/jbc.M004888200.

Xavier LJ, Mercier PA, McLoughlin CM, AIi A, Woodgett JR, Ovsenek N: Glycogen Synthase Kinase 3β negatively regulates both DNA-Binding and transcriptional activities of Heat Shock factor-1. J Biol Chem. 2000, 275: 29147-29152. 10.1074/jbc.M002169200.

Eldar-Finkelman H, Argast GM, Foord B, EH Fischer, EG Krebbs: Expression and characterization of glycogen synthase kinase-3 mutants and their effect on glycogen synthase activity in intact cells. Proc NatI Acad. 1996, 93: 1028-10233.

Cross DAE, Alessi DR, Cohen P, Andjelkovich M, Hemmings BA: Inhibition of glycogen synthase kinase-3 by insulin mediated by protein kinase B. Nature. 1995, 378: 785-789. 10.1038/378785a0.

Meek DW, Simon S, Kikkawa U, W Eckhart: The p53 tumor suppresser protein is phosphorylated at serine 389 by casein kinase II. EMBO J. 1994, 9: 3253-3260.

Miller DM, Campbell DG, Caudwell FB, Meek DW: Phosphorylation of the tumor suppressor p53 by mitogen activated kinases. J Biol Chem. 1994, 269: 9253-9260.

Lees-Miller SP, Sakaguchi K, Ullrich SJ, Appella E, Anderson CW: Human DNA activated protein kinase phosphorylates serines 15 and 37 in the amino terminal transactivation domain of human p53. Mol Cell Biol. 1992, 12: 5041-5049.

Youmell M, Park SJ, Basu S, Price BD: Regulation of the p53 protein by protein kinase Cα and protein kinase Cε. Biochem Biophys Res Comm. 1998, 245: 514-518. 10.1006/bbrc.1998.8471.

Adler V, Pincus MR, Minamoto T, Fuchs SY, Bluth MJ, Brandt-Rauf T, Friedman FK, Robison RC, Chen JM, Wang XW, Harris CC, Ronai Z: Conformation-dependent phosphorylation of p53. Proc NatI Acad Sci. 1997, 94: 1686-1691. 10.1073/pnas.94.5.1686.

Fuchs SY, Adler V, Buschman T, Yin Z, Wu X, Jones SN, Ronai Z: JNK targets p53 ubiquitination and degradation in nonstressed cells. Genes Dev. 1998, 12: 2658-2663.

Woodgett JR: Molecular cloning and expression of glycogen synthase kinase-3/Factor A. EMBO J. 1990, 9: 2431-2438.

Hoeflich KP, Luo J, Ruble EA, Tsao M-S, Jin U, JR Woodgett: Requirement for glycogen synthase kinase-3β in cell survival and NF-κ B activation. Nature. 2000, 406: 86-90. 10.1038/35017574.

Unger T, Sionov RV, Moallen E, Yee CL, Howley PM, Oren M, Haupt Y: Mutations in serines 15 and 20 of human p53 impair its apoptotic activity. Oncogene. 1999, 18: 3205-3212. 10.1038/sj.onc.1202656.

Ashcroft M, Kubbutata HG, Vousden KH: Regulation of p53 function and stability by phosphorylation. Mol. Cell Biol. 1999, 19: 1751-1758.

Blattner C, Tobiasch E, Litfen M, Rahmsdorf HJ, Herrlich P: DNA damage induced p53 stabilization: no indication for an involvement of p53 phosphorylation. Oncogene. 1999, 18: 1723-1732. 10.1038/sj.onc.1202480.

Featherstone C, Jackson SP: DNA-dependent protein kinase gets a break: its role in repairing DNA and maintaining genomic integrity. Br J Cancer. 1999, 80 Suppl(1): 14-19.

Woo RA, McLure KG, Lees-Miller SP, Rancourt DE, Lee PW: DNA-dependent protein kinase acts upstream of p53 in response to DNA damage. Nature. 1998, 394: 700-704. 10.1038/29343.

Jimenez GS, Bryntesson F, Torres-Arzayus Ml, Priestly A, Beche M, Sakaguchi K, Appella E, Jeggo PA, Taccioli GE, Wahl GM, Hubank F: DNA-dependent protein kinase is not required for the p53-dependent response to DNA damage. Nature. 1999, 400: 81-83. 10.1038/21913.

Tibbetts RS, Brumbaugh KM, Williams JM, Sarkaria JN, Cliby WA, Shieh S-Y, Taya Y, Prives C, Abraham RT: A role for ATR in the DNA damage-induced phosphorylation of p53. Genes Dev. 1999, 13: 152-157.

Jayaraman L, Tamai K, Taya Y, Prives C, ZQ Pan: p53 is phosporylated by CDK7-cyclin H in a p36mat1 dependent manner. Mol Cell Biol. 1997, 17: 7220-7229.

Sanchez-Prieto R, Rojas JM, Taya Y, Gutkind JS: A role for p38 mitogen-activated protein kinase pathway in the transcriptional activation of p53 on genotoxic stress by chemotherapeutic agents. Cancer Research. 2000, 60: 2464-2472.

Datta SR, Brunet A, Greenberg ME: Cellular survival: a play in three akts. Genes Dev. 1999, 13: 2905-2927. 10.1101/gad.13.22.2905.

Mazzoni IE, Said FA, Aloyz R, Miller FD, Kaplan D: Ras regulates sympathetic neuron survival by suppressing the p53-mediated cell death pathway. J Neuro. 1999, 19: 9716-9727.

Sabbatini P, McCormick F: Phosphoinositide 3-OH kinase (PI3K) and PKB/Akt delay the onset of p53-mediated, transcriptionally dependent apoptosis. J Biol Chem. 1999, 274: 24263-24269. 10.1074/jbc.274.34.24263.

Yamaguchi A, Tamatani M, Matsuzuki H, Namikawa K, Kiyama H, Vitek MP, Mitsuda N, Tohyama M: Akt activation protects hippocampal neurons from apoptosis by inhibiting transcriptional activity of p53. J Biol Chem. 2001, 276: 5256-5264. 10.1074/jbc.M008552200.

Thông tin
Thông tin xuất bản

BMC Cell Biology

Tập 2

1-9

Thông tin tác giả