许多蛋白质的聚集将导致严重的人类疾病，如帕金森病、阿尔茨海默病和肌萎缩性脊髓侧索硬化症等。然而，蛋白质聚集并不只影响神经退行性疾病；癌症最近被证明受到蛋白聚集的影响，特别是肿瘤抑制蛋白p53的突变体的聚集，这种聚集存在于50%以上的恶性肿瘤中。突变的p53倾向于形成具有淀粉样性质的聚集物，尤其是形成细胞核内的淀粉样寡聚物，这被认为是致癌的原因，但核中聚集体的形成机制尚不清楚。2021年4月26日，巴西里约热内卢联邦大学Jerson L. Silva教授团队在Chemical Science上发表题为“Phase separation of p53 precedes aggregation and is affected by oncogenic mutations and ligands”的文章，对p53相分离与聚集过程以及相分离的调控进行了研究。
——相分离与聚集——
在本研究中，研究人员使用聚乙二醇(PEG)模拟拥挤环境，使用可变温度刺激聚集，研究了多种p53截断体和突变体的相分离。其中p53突变体为R249S和M237I， R249S是一种在多种癌症特别是肝细胞癌中具有高度代表性的突变。M237I突变已在胶质母细胞瘤中检测到，通常与替莫唑胺耐药相关。数据显示，p53在聚集前，在一定的蛋白浓度和温度下，经历相分离。在相同条件下，p53突变体(R249S和M237I)与野生型蛋白的相应性质相比，经历相分离的速度更快，进化为固体样聚集物的速度也更快。
活细胞分析显示了在核小体中p53突变体的生物分子凝聚物的形成。在细胞和体外进行了光漂白后荧光恢复(FRAP)实验，以评估p53凝聚物的动态特征。荧光信号的完全恢复表明含有野生型p53的细胞核凝聚物呈液体特征。光漂白后荧光信号的不完全恢复表明p53突变体倾向于在核小体中发生固体样相变（如图1）。体外FRAP实验结果表明，wt p53DNA结合区聚合物的性质为凝胶状，而M237I突变型p53聚合物会更快地发生转化为固体状的相变。
图1基于细胞模型的p53 液液相分离证据。
——配体调控——
此外，研究人员还测试配体对p53相分离现象的调节作用。生物阴离子聚合物如DNA和RNA对细胞核内的相分离行为无疑具有重要的调控作用。高化学计量比RNA: p53C（p53DNA结合区）抑制聚集，低化学计量比RNA:p53C促进聚集。而加入肝素会导致液滴结构的出现和FRAP回收率的增加(图2)，表明聚阴离子的存在能够调节固体和凝胶蛋白状态之间的转变。此外低浓度的胍可以诱导p53形成熔融球状构象，即使在没有拥挤剂的情况下也可以诱导液滴的形成。
图2聚阴离子在体外调节p53C的相分离和相变
——小结——
本研究中认为p53的相分离过程先于其聚集的形成，p53的相分离过程及其向聚集物的转变可能与p53的致癌活性有关，并可能成为一个重要的治疗靶点。识别和拦截p53聚集的前体状态的能力为追踪p53的聚集和测试旨在稳定p53原生形式的治疗效果提供了一种独特的方法。然而，p53的相分离与正常功能行使生理功能密切相关。其正常生理功能——可逆的相分离行为与致病变化——固态的不可逆转变之间的调控将是相关药物研究的重要问题，精确调节p53的相分离行为或将成为具有前景的癌症治疗手段。
参考文献：
Elaine, C.,Petronilho, et al. "Phase separation of p53 precedes aggregation and is affected by oncogenic mutations and ligands." Chemical Science (2021).
DOI:10.1039/d1sc01739j.
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