A proteína do retinoblastoma (a proteína simbolízase como Rb ou pRb e o seu xene como Rb, RB ou RB1) é unha proteína supresora de tumores que é disfuncional en varios cancros importantes. Unha función da pRb é impedir o crecemento celular excesivo ao inhibir a progresión do ciclo celular ata que a célula está pronta para dividirse. Cando a célula está preparada para dividirse, a pRb é inactivada por fosforilación, e o ciclo celular pode progresar. Tamén é un recrutador de varios encimas que remodelan a cromatina como metilases e acetilases.
A pRb pertence á familia de proteínas peto, cuxos membros teñen un peto para a unión funcional doutras proteínas. En caso de que unha proteína oncoxénica, como as producidas por células infectadas polos tipos máis perigosos de papilomavirus humano, se una á pRb e a inactive, isto pode acabar orixinando un cancro. O xene RB puido ser o responsable da evolución da multicelularidade en varias liñaxes de seres vivos, incluíndo os animais.
Nome e xenética Nos humanos esta proteína é codificada polo xene RB1 localizado no cromosoma 13 no locus 13q14.1-q14.2. Se ambos os alelos deste xene están mutados nunha célula da retina, a proteína está inactivada e as células crecen incontrolablemente, resultando no desenvolvemento do retinoblastoma, de onde veñen as letras "RB" do nome da pRb. A maioría dos knockouts para a pRb ocorren no tecido da retina cando as mutacións inducidas polo radiación UV inactivan todas as copias normais do xene, pero tamén se documentaron knockouts para a pRb en certos cancros de pel en pacientes de Nova Zelandia nos que a cantidade de radiación UV é significativamente maior.
Coñécense dúas formas de retinoblastoma: unha forma bilateral familiar e outra unilateral esporádica. Os pacientes da primeira forma teñen unha probabilidade seis veces maior de desenvolver outros tipos de cancro posteriormente na súa vida, comparados cos individuos con retinobalstoma esporádico. Isto salienta o feito de que a pRb mutada podería herdarse, o que apoia a hipótese dos dous impactos. Esta indica que soamente cómpre un alelo funcional dun xene supresor de tumores para que funcione (o xene mutado é recesivo), e así ambos deben estar mutados antes de que apareza o fenotipo canceroso. Na forma familiar hérdadse un alelo mutado xunto cun alelo normal. Neste caso, en caso de que unha célula sufra unha mutación adicional no outro xene (alelo) RB, todas as pRb desa célula serían ineficaces para inhibir a progresión do ciclo celular, permitindo ás células dividirse incontrolablemente e finalmente tornarse cancerosas. Ademais, como un alelo está xa mutado en todas as outras células somáticas, a incidencia futura de cancros neses individuos presenta cinética linear. O alelo funcional non necesita sufrir unha mutación, xa que en ditos tumores se observa frecuentemente perda de heterocigose.
Porén, na forma esporádica, ambos os alelos deberían sufrir unha mutación antes de que a célula se fixese cancerosa. Isto explica por que os pacientes de retinoblastoma esporádico non presentan un aumento do risco de cancro posteriormente na súa vida, xa que ambos os alelos son funcionais en todas as outras células. A incidencia futura do cancro nos casos de retinoblasoma esporádico presenta cinética polinómica, non exactamente cadrática como se esperaría, porque a primeira mutación debe orixinarse por mecanismos normais, e despois pode ser duplicada por perda de heterocigose para converterse nun proxenitor de tumor.
Tamén se identificaron ortólogos de RB1 na maioría dos mamíferos dos cales se dispón de datos de xenoma completo.
As proteínas da familia RB/E2F reprimen a transcrición.
A estrutura denota a función A pRb é unha proteína multifuncional con moitos sitios de unión e fosforilación. Aínda que a súa función común é a de unirse e reprimir as dianas de E2F, a pRb é probablemente unha proteína multifuncional, xa que se une polo menos a outras 100 proteínas.
A pRb ten tres grandes compoñentes estruturais: un carboxilo-terminal, unha subunidade "peto" (pocket), e un amino-terminal. Dentro de cada dominio, hai diversos sitios de unión de proteínas, así como un total de 15 posibles sitios de fosforilación. Xeralmente, a fosforilación causa o peche do interdominio, que cambia a conformación da pRb e impide a unión de proteínas diana. Os sitios diferentes poden ser fosforilados en momentos diferentes, dando lugar a moitas posibles conformacións e probablemente moitos niveis de funcións/actividade.
Supresión do ciclo celular miniatura|Papel de CDK4, a ciclina D, pRb e E2F na regulación do ciclo celular.
A pRb restrinxe a capacidade de replicar o ADN para impedir a progresión da fase G1 á fase S do ciclo de división da célula. A pRb únese e inhibe os dímeros de proteína que se une ao promotor de E2-compañeiro de dimerización (E2F-DP), que son factores de tanscrición da familia E2F que pulan a célula a entrar na fase S. Ao manter o dímero E2F-DP inactivado, o RB1 mantén a célula na fase G1, impedindo a progesión do ciclo celular e actuando como supresor do crecemento celular. O complexo pRb-E2F/DP tamén atrae unha proteína histona desacetilase (HDAC) á cromatina, reducindo a transcrición de factores promotores da fase S, suprimindo aínda máis a síntese de ADN.
A pRb atenúa os niveis de proteínas que son dianas de E2F coñecidas
A pRb ten a capacidade de inhibir reversiblemente a replicación do ADN por represión transcricional dos factores para a replicación do ADN. A pRb pode unirse a factores de transcrición da familia E2F e dese xeito inhibir o seu funcionamento. Cando a pRb está activada cronicamente, isto orixina a regulación á baixa dos factores necesarios para a replicación do ADN. Ás 72–96 horas de indución da pRb activa en células A2-4, obsérvase unha diminución dos niveis das proteínas que son factores para a replicación do ADN e son dianas de pRb (CMs, RPA34, DBF4, RFCp37 e RFCp140). Ademais da diminución dos seus niveis, prodúcese simultaneamente a esperada inhibición da replicación do ADN nesas células. Porén, este proceso é reversible. Despois dun knockout inducido da pRb, as células tratadas con cisplatino, un axente que causa danos no ADN, podían seguir poliferando sen que se detivese o ciclo celular, o que suxire que a pRb xoga un papel no desencadeamento da detención crónica da fase S en resposta a estreses xenotóxicos.
Un exemplo de xenes regulados por E2F que son reprimidos por pRb son os da ciclina E e ciclina A. Ambas as ciclinas poden unirse a Cdk2 e facilitar a entrada na fase S do ciclo celular. Por medio da expresión das ciclinas E e A, a pRb pode inhibir a transición G1/S.
Mecanismos de represión de E2Fs Hai polo menos tres mecanismos distintos nos cales a pRb pode reprimir a transcrición de promotores regulados por E2F. Aínda que se coñecen estes mecanismos, non está claro cales son os máis importantes para o control do ciclo celular.
As E2Fs son unha familia de proteínas cuxos sitios de unión se encontran a miúdo en rexións promotoras de xenes necesarios para a proliferación celular ou a progresión do ciclo celular. Os factores do E2F1 ao E2F5 asócianse con porteínas da familia das proteínas pRb mentres que E2F6 e E2F7 son independentes de pRb. Grosso modo, os E2Fs poden dividirse en activadores e represores, aínda que a súa función é máis flexible ás veces. Os E2Fs activadores son E2F1, E2F2 e E2F3, mentres que os E2Fs represores son E2F4, E2F5 e E2F6. Os E2Fs activadores xunto con E2F4 únense exclusivamente á pRb. A pRb pode unirse ao dominio de activación dos E2Fs activadores que bloquean a súa actividade, reprimindo a transcrición dos xenes controlados polo promotor do E2F.
Bloqueo da ensamblaxe do complexo de preiniciación O complexo de preiniciación (PIC) ensámblase paso a paso sobre o promotor de xenes para iniciar a transcrición. TFIID únese á caixa TATA para empezar a ensamblaxe de TFIIA, recrutando outros factores de transcrición e os compoñentes necesarios no PIC. Os datos indican que a pRb pode reprimir a transcrición tanto ao ser recrutada a pRb no promotor coma ao haber unha diana no TFIID.
A presenza da pRb pode cambiar a conformación do complexo TFIIA/IID a unha versión menos activa cunha diminución da afinidade de unión. A pRb pode tamén interferir directamente coa súa asociación como proteínas, impedindo que TFIIA/IID forme un complexo activo.
Modificación da estrutura da cromatina A pRb actúa como recrutador que permite a unión de proteínas que alteran a estrutura da cromatina no sitio dos promotores regulados por E2F. O acceso a estes promotores regulados por E2F de factores de transcrición está bloqueado pola formación de nucleosomas e o seu empaquetamento na cromatina. A formación de nucleosomas está regulada por modificacións postraducionais das colas das histonas. A acetilación leva á distorsión da estrutura do nucleosoma. Os encimas histona acetiltransferases (HATs) son os responsables de acetilar as histonas, facilitando así a asociación de factores de transcrición nos promotores do ADN. Por outra parte, a desacetilación causa a formación de nucleosomas e isto fai máis difícil que os factores de transcrición se sitúen nos promotores. As histona desacetilases (HDACs) son encimas que facilitan a formación de nucleosomas e, por tanto, están asociadas con proteínas represoras da transcrición.
A pRb interacciona coas histona desacetilases HDAC1 e HDAC3. A pRb únese á HDAC1 no seu dominio peto nunha rexión que é independente do seu sitio de unión dos E2Fs. O recrutamento pola pRb de histona desacetilases leva á represión de xenes en promotores regulados por E2F debido á formación de nucleosomas. Algúns xenes activados durante a transción G1/S como o da ciclina E son reprimidos pola HDAC durante a fase G temperá a media. Isto indica que a represión asistida por HDAC de xenes para a progresión do ciclo celular é fundamental para a capacidade da pRb de deter as células en G1. Ademais, o complexo HDAC-pRb é distorsionado pola ciclina D/Cdk4, cuxos niveis aumentan e chegan ao seu máximo durante a última parte da fase G1.
Senescencia inducida pola pRb A senescencia en células é un estado no cal as células están metabolicamente activas mais xa non se poden replicar. A pRb é un importante regulador da senescencia en células xa que isto impide a proliferación, razón pola que a senescencia é un importante mecanismo antitumoral. A pRb pode ocupar os promotores regulados por E2Fs durante a senescencia. Por exemplo, a pRb detectouse nos promotores da ciclina A e de PCNA en células senescentes.
Detención da fase S As células responden ao estrés causado por danos no ADN, oncoxenes activados ou condicións de crecemento peores do normal, e poden entrar nun estado similar á senescencia chamado "senescencia prematura". Isto permite que a célula impida a replicación durante períodos nos que o ADN está danado ou en condición xerais desfavorables. Os danos no ADN nunha célula poden inducir a activación da pRb. O papel da pRb na represión da transcrición de xenes para a progresión do ciclo celular orixina a detención da fase S, o que impide a replicación do ADN danado.
Activación e inactivación
Cando é o momento de que unha célula entre na fase S, os complexos de quinases dependentes de ciclinas (CDK) e ciclinas fosforilan a pRb, permitindo que E2F-DP se disocie da pRb e se active. Cando o E2F está libre, activa factores como as ciclinas (por exemplo, as ciclinas E e A), que pulan a célula ao longo do ciclo celular ao activaren as quinases dependentes de ciclina, e unha molécula chamada antíxeno nuclear de célula proliferante (ou PCNA), que acelera a replicación e reparación do ADN axudando a que se unan ao ADN as polimerases.
Inactivación