Studium proteinů rodiny p53 v normálních a nádorových buňkách

Mgr. Václav Hrabal, Ph.D.

Disertační práce

Study of p53 family proteins in normal and cancer cells

Anotace:

Rodina transkripčních faktorů p53, zahrnující proteiny p53, p63 a p73, hraje klíčovou roli v regulaci tkáňové homeostázy, buněčné diferenciace a odpovědí na buněčný stres. Na rozdíl od p53, jenž bývá v nádorových onemocněních často inaktivován mutacemi, je exprese p63 a p73 v nádorech častěji deregulována prostřednictvím změn v expresi jednotlivých proteinových izoforem. Vzhledem k tomu, že dané izoformy mohou vykazovat protichůdné biologické funkce, je rozlišení jednotlivých izoforem nezbytné pro pochopení fyziologie normálních tkání i mechanismů nádorové transformace. Cílem této práce bylo objasnit regulační mechanismy řídící funkci proteinů rodiny p53 v normálních a nádorových buňkách se zaměřením na izoformově specifickou expresi, epigenetickou regulaci a proteinové interakce. Nejprve byla studována izoformově specifická exprese p73 s využitím nově vyvinutých protilátek. Byla popsána lokalizace TAp73 v jádrech multiciliárních epiteliálních buněk, exprese ΔTAp73 v bazálních epiteliálních buňkách a rovněž změny v expresi izoforem p73 v nádorových tkáních. Výsledky naznačují, že TAp73 může sloužit jako marker diferenciace, a přispívají tak k objasnění exprese jednotlivých izoforem p73 v normálních tkáních i nádorových onemocněních. Dále byla analyzována epigenetická regulace izoforem TP63 u dlaždicobuněčného karcinomu. Získaná data ukazují, že metylace DNA řídí reciproké využívání promotorů v lokusu TP63 a demetylace DNA vede k expresi nádorově supresorové izoformy TAp63 namísto onkogenní ΔNp63. Epigenetická regulace tak představuje významný mechanismus vzniku p63 izoforem v epiteliálních nádorech. Regulace p53 byla studována prostřednictvím strukturní a biochemické analýzy proteinu HDMX, klíčového negativního regulátoru p53. Výsledky ukazují, že ačkoliv HDMX vykazuje aktivitu E3 ubiquitin ligázy in vitro, v buněčném kontextu se jako autonomní E3 ligáza neuplatňuje. HDMX tak zřejmě funguje především jako strukturně flexibilní adaptorový protein modulující aktivitu p53 ve spolupráci s HDM2. Předložená práce zdůrazňuje izoformově specifickou regulaci jako základní princip určující funkci proteinů rodiny p53 v normálních a nádorových buňkách.

Abstract:

The p53 family of transcription factors, consisting of p53, p63, and p73, plays a central role in regulating tissue homeostasis, differentiation, and cellular stress responses. Unlike p53, which is frequently inactivated by mutation in cancer, p63 and p73 are more commonly deregulated through altered expression of distinct protein isoforms. Because these isoforms often exert opposing biological functions, distinguishing individual isoforms is essential for understanding both normal tissue biology and tumorigenesis. The aim of this thesis was to elucidate regulatory mechanisms governing p53 family proteins in normal and cancer cells, with emphasis on isoform-specific expression, epigenetic regulation, and protein-protein interactions. First, isoform-specific expression of p73 was investigated using newly developed antibodies. These analyses revealed highly restricted nuclear expression of TAp73 in multiciliated epithelial cells, ΔTAp73 expression in basal epithelial compartments, and altered expression of p73 isoforms in cancer. Together, these findings indicate that TAp73 can serve as a marker of differentiation and help clarify the expression of individual p73 isoforms in normal tissues and malignancy. Second, the epigenetic regulation of TP63 isoforms was examined in squamous cell carcinoma. The data demonstrate that DNA methylation governs reciprocal promoter usage at the TP63 locus, enabling a shift from oncogenic ΔNp63 toward tumour-suppressive TAp63 following demethylation. These results identify epigenetic isoform switching as an important mechanism regulating p63 isoform generation in epithelial cancers. Finally, the regulation of p53 was addressed through structural and biochemical analysis of HDMX, a critical negative regulator of p53. The results show that although HDMX exhibits cryptic ubiquitin ligase activity in vitro, it lacks autonomous activity in cells, supporting a model in which HDMX functions primarily as a structurally flexible adaptor that modulates p53 activity in cooperation with HDM2. Together, this work highlights isoform-specific regulation as a fundamental principle underlying p53 family function in development and cancer.

Keywords

p53 rodina, p53, p63, p73, HDMX, izoformy, nádorové onemocnění, normální tkáň, p53 family, isoforms, cancer, normal tissue

Jazyk práce: angličtina

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 21. 4. 2026

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 2. 6. 2026
• Vedoucí: RNDr. Bořivoj Vojtěšek, DrSc.
• Oponent: doc. Mgr. Jan Bouchal, Ph.D., Ing. Zdeněk Kejík, Ph.D.

Masarykova univerzita

Přírodovědecká fakulta

Doktorský studijní program / obor:
Molekulární a buněčná biologie a genetika / Molekulární a buněčná biologie a genetika