Mol Cell??|?PADI4?通過瓜氨酸化p53誘導其抗腫瘤功能

撰文|雪月

TP53 編碼轉錄因子 p53，后者是細胞應對基因毒性應激的主調控者，也是關鍵的腫瘤抑制因子。激活后，p53 作為序列特異性的轉錄因子，可結合一個由 20 個核苷酸組成的位點，從而轉激活一系列不同的靶基因，這些基因涉及凋亡、細胞周期停滯、自噬、代謝、炎癥等過程。

p53 所激活的具體靶基因取決于多種因素，包 括應激源的類型與持續時間，以及細胞類型特異性的因素（如組織特異性的共激活子和共抑制子）。對 p53 的恰當調控對于其完整的腫瘤抑制功能至關重要；而能夠調節 p53 活性的因素，可能對其啟動子結合與腫瘤抑制能力具有關鍵影響。p53 結合某些靶基因的能力還可由翻譯后修飾（post-translational modifications，PTMs）所調控，例如乙酰化、磷酸化、泛素化和甲基化。當前的共識是：p53 的共因子以及其本身的 PTMs 可以增強或削弱其與特定靶基因啟動子的結合能力，從而影響在生長停滯與凋亡等不同結局之間的決策。然而，迄今為止，尚未有與 p53 重新定位到新結合位點直接相關的 PTMs 與共因子被報道。

近日，美國Wistar研究所的Maureen E. Murphy團隊在Molecular Cell上發表題為Targeted citrullination enables p53 binding to non-canonical sites的文章。PADI4通過瓜氨酸化p53（主要在 R306/R363），與ETS因子協同，將p53的染色質結合從經典p53-RE重定向至ETS位點，從而重編程其轉錄網絡并偏向抗腫瘤/干擾素通路。

作者通過多組學與生化手段層層遞進地建立“PADI4-p53瓜氨酸化—染色質重定向”的因果鏈條。首先，ChIP-seq 顯示在誘導 PADI4 后，p53 全基因組占位發生“丟失/獲得”式再分布，且對 PADI4 催化失活體（D350A）不敏感，提示該效應依賴其酶活性；共占位峰的基序分析進一步揭示新獲得峰顯著富集 ETS 家族基序，而非經典 p53-RE。接著，體外重組體系結合 LC-MS/MS 精確定義 p53 的主要瓜氨酸化位點為 R306 與 R363；位點特異抗體與細胞/組織層面的免疫學證據證明這些修飾在活性 PADI4 存在時出現，在 KO 或競爭肽條件下消失。隨后，BMH 交聯、TF-ELISA 與熒光素酶報告證實 PADI4 促進 p53 更高階寡聚化并增強其對共識 p53-RE 的結合/轉錄活性；而 EMSA 表明“僅瓜氨酸化的 p53”并不能直接黏附 ETS 位點，暗示需要協同因子參與。

通過 p53 互作譜（IP-MS）與近鄰連結（PLA），作者鑒定并驗證 ETS 家族成員 ELF2 為在 PADI4 條件下與 p53 相互作用增強的關鍵伴侶。最后，CUT&Tag 發現 p53-cit306 僅占總 p53 峰的子集，且優先富集于此前界定的 PADI4 依賴峰并偏好 ETS 基序，完成“位點修飾—占位特異性”的空間證據閉環。第二段（功能結論與生物學意義）：上述證據共同指向一個統一模型：PADI4 對 p53 的位點特異瓜氨酸化（以 R306/R363 為主）改變其染色質結合譜，使 p53 從經典 p53-RE 部分“換軌”至 ETS-富集位點，并通過與 ELF2 等 ETS 因子協同，重塑 p53 的靶基因網絡。轉錄組學與 GSEA 顯示，這種重編程弱化 NF-κB/TGF-β 等途徑、增強氧化磷酸化與干擾素相關通路；PADI4 敲降選擇性削弱這一路徑上的 p53 激活，而對 MDM2、CDKN1A 等經典目標影響甚微，凸顯該機制的“靶位點選擇性”。

綜上，作者首次系統揭示了“共因子 + 翻譯后修飾”不僅能調控 p53 活性，更能驅動其結合位點的再定位；這一機制將 p53 的功能重心偏向抗腫瘤/抗應激模塊，為理解 p53 情境依賴性的基因調控提供了新視角，也為通過調控 PADI4-p53 軸來精準塑形 p53 轉錄程序提供了潛在的治療學切入點。

https://doi.org/10.1016/j.molcel.2025.09.004

制版人：十一

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