Zgłębianie mechanizmu wyszukiwania białka p53
Celem finansowanego przez UE projektu "Quantifying transcription factor search mechanism by three-dimensional single molecule tracking" (SMT OF TFS) było śledzenie białka p53 przy użyciu rozdzielczości jednocząsteczkowej. Zmutowane w niemal 70% znanych guzów białko p53 decyduje o reakcji komórkowej na sygnały stresowe o naruszeniu integralności informacji genetycznych, na przykład dotyczące uszkodzenia DNA. Ten czynnik transkrypcyjny odgrywa podstawową rolę w chemio- i radioterapii, gdzie podstawą jest wywoływanie uszkodzeń DNA w celu niszczenia komórek nowotworowych. Badania skoncentrowano na mechanizmie, który umożliwia białku p53 rozpoznawanie sekwencji wymagających regulacji wśród wielu dostępnych miejsc wiązania. Naukowcy chcieli dowiedzieć się, czy i w jaki sposób białko p53 może modulować własny mechanizm wyszukiwania w zależności od źródła stresu genotoksycznego. Aby zrealizować te cele, opracowano mikroskop fluorescencyjny umożliwiający identyfikowanie i śledzenie poszczególnych czynników transkrypcyjnych w środowiskach trójwymiarowych. Mikroskop można stosować w mikroskopii fluorescencyjnej całkowitego wewnętrznego odbicia, do śledzenia pojedynczych komórek w dwóch wymiarach, do śledzenia pojedynczych komórek w trzech wymiarach oraz w lokalizacyjnej mikroskopii wysokich rozdzielczości. Dzięki zastosowaniu opracowanych metod analitycznych i numerycznych, scharakteryzowano dynamiczne zachowanie białka p53 w stanach podstawowych oraz po wzbudzeniu w wyniku działania różnego rodzaju stresów. Ten czynnik wiązał się z DNA tylko przejściowo (w sekundowej skali czasowej), przy czym w dowolnym momencie wiązaniu ulegało mniej niż 20% tego białka. Przeprowadzono badania nad mechanizmem stosowanym przez białko p53 do identyfikacji konkretnych miejsc w DNA. Uzyskane dane potwierdzają ślizgowy model wyszukiwania stosowany przez białko p53 z czynnikiem kontaktującym się z DNA niespecyficznie, poprzez C-koniec tego białka. W projekcie SMT OF TFS wykazano, że białko p53 moduluje swoje powinowactwo do DNA oraz mechanizmy wyszukiwania stosowane po uszkodzeniu DNA. Ponadto, różne źródła stresu genotoksycznego wzbudzały różnicowe modulacje powinowactwa białka p53. Ten wynik stanowi pierwszą demonstrację hipotezy "utajenia" białka p53 w komórkach żywych. Uzyskane informacje są cenne dla dogłębniejszego poznania reakcji komórkowych stosowanych w terapiach przeciwnowotworowych.
