全 文 ：生命科学
Chinese Bulletin of Life Sciences
第 19卷 第 4期
2007年 8月
Vol. 19, No. 4
Aug., 2007
p63基因的结构与功能
王　帅，薛永来，冯喜增*
（南开大学生命科学学院生物活性材料教育部重点实验室， 天津 300071）
摘　要：p63基因是肿瘤抑制基因 p53家族成员之一，与 p53基因表现出高度同源性。较之 p53基因，
p63基因更为复杂。p63的两个不同启动子和多种内含子剪接方式，导致 p63基因编码产生多种亚型 P63
蛋白。这些 P63亚型蛋白，在不同的组织不同的发育阶段发挥不同的生物学功能。本文就 p63基因结
构、p 63 在细胞周期和凋亡中的作用，以及在表皮发育中的功能等方面的研究进展作一概述。
关键词：p 6 3；结构；功能；细胞周期调控；亚型
中图分类号：Q 75 4　　文献标识码：A
The structure and function of p63 gene
WANG Shuai, XUE Yonglai, FENG Xizeng*
(The Key Laboratory of Bioactive Materials, Ministry of Education, College of Life Sciences,
Nankai University, Tianjin 300071, China)
Abstract: p63 gene is one of tumor suppressor gene p53 family members. It displays high homology to p53 gene.
Comparing with p53, p63 is more complex. Because of its two promoters and many different splicing modes of
introns, p63 gene encodes many kinds of P63 isoforms. These P63 isoforms perform their diverse biological
functions in different tissues and different developmental phases. This paper introduces researching progress
of p63 genetic structure and its biological functions especially in cell cycle, apoptosis and epidermis development.
Key words: p63; structure; function; cell cycle arrest; isoform
收稿日期：2007-03-21；修回日期：2007-04-29
基金项目：国家自然科学基金重大项目(90403140)
作者简介：王　帅(1983—)，女，硕士研究生；冯喜增(1961—)，男，教授，博士生导师，* 通讯作者，E-mail:
xzfeng@nankai.edu.cn
文章编号 ：1004-0374(2007)04-0446-05
p53作为一个抑癌基因在人类 50％以上的肿瘤
中发生突变，这引起了人们广泛的研究。在被细胞
压力激活以后，p53具有多种功能，部分功能可追
溯至其具有转录因子活性。p53主要功能包括细胞
周期调控、DNA修复、血管形成抑制、转移抑制、
细胞凋亡等。1998年，Yang等[1]发现了 p53的同
源基因 p63。p63虽然在序列和结构上与 p53具有很
高的同源性，但由于 p63具有两个不同启动子和多
种内含子剪接方式，并编码多种亚型蛋白，而这些
亚型 p63蛋白具备不同的生物学功能，在不同的组
织和不同的发育阶段参与生物学事件，发挥其作
用。p63还可激活 p53的靶基因，从而能够参与 p53
介导的细胞信号转导途径。因此，p63的结构和生
物学功能与 p53既相互区别，又相互联系。
1　p63的结构
p63基因具有与p53高度的序列和结构同源性，
人的 p63基因位于 3q27－ 3q29，主要包含 p53家族
经典的三部分结构(如图 1所示) ：N-末端的转录激
活区(transactivation domain，TA)、核心DNA结合
区( D N A- bi nd i ng doma i n，D B D )、寡聚化区
(oligomerization domain，OD)。与 p53不同的是 p63
还具有独特的 C-末端 SAM(sterile α motif)区。
447第4期 王 帅，等：p63 基因的结构与功能
p63包含15个外显子和两个启动子(启动子分别
位于 1号外显子和 3号内含子)。由于 p63具有两个
不同启动子和多种内含子剪接方式，导致 p63基因
编码产生不同亚型的 P63蛋白。转录由上游启动子
引发 p63 mRNA不同剪接会产生具有转录激活区
(TA)的全长 p63同源异构体：TAp63α、TAp63β、
TAp63γ、TA*p63γ。转录由下游启动子开始则产生
缺失转录激活区的N端被截短的异构体：△Np63α、
△ Np63β、△ Np63γ。根据 C-末端剪接不同分为
p63α、p63β、p63γ三类[1-2]，其中 p63α包含有 SAM
区。
SAM是一个小球形分子，作为蛋白 -蛋白相互
作用的结构域，在许多调控分化发育的信号蛋白中
出现[4-5]。p63通过自身的 SAM与其他远源蛋白的
SAM区发生同源或异源的寡聚化作用，从而实现其
在发育中的调控作用。最近的研究显示， Smaug蛋
白(一种在胚胎期间表现出梯度变化的果蝇蛋白)的
SAM结构域，在结合了编码蛋白 nanos的mRNA的
3非翻译区后，其翻译受到抑制[6-7]。
2　p63蛋白水平的调控
在许多压力条件(如DNA损伤、组织缺氧、癌
基因激活和紫外辐射)刺激下均可激活肿瘤抑制因子
p53[8]。激活作用主要受转录后蛋白的修饰作用调
节，修饰作用可影响蛋白的功能和稳定性。UVB诱
导的DNA损伤可在p53水平增高之前降低△Np63α
的表达水平[9]，同时具有转录激活活性的 TAp63水
平也增加。 占优势的△Np63α水平的下调和TAp63
的上调可能是在皮肤中UV诱导凋亡的前提。这种
想法已经被实验证实，DNA损伤诱导的 p53依赖的
凋亡中观察到了具有转录激活性的 TAp63α[10]。
对于 p63蛋白激活作用的转换还知之甚少。对
于 p53来讲，其蛋白水平是由Mdm2紧密调控的，
Mdm2可通过 p53 蛋白酶体支路促进 p53迅速降
解[11-12]。通过Mdm2和相关蛋白MdmX的泛素化作
用调控 p63的报道还存在争议。在不同的研究中，
Mdm2在 p63介导的转录调节中分别表现出抑制效
果[13]、促进效果[14]和无作用效果[15]。
3　p63的生物学功能
3.1　p63的转录因子功能　由于 p63基因转录和剪
接后翻译产生多种亚型蛋白，因此对于鉴别何种
p63亚型蛋白在某种情况下表达、该亚型蛋白如何
编码蛋白调控信号通路，以及该亚型是激活还是抑
图1　p63结构和主要蛋白类型
注：箭头代表 p63的不同转录起始位点，选择性的剪接产生了不同种类的mRNA。TA结构域(TA domains)、DNA结合
区(DBD)、寡聚体化区(OD)均与 p53相应结构域有着高度同源性。转录激活抑制区(transactivation inhibitory domain，TID)
紧随 SAM区只在 p63α中出现[3]。
448 生命科学 第19卷
制基因的转录就成为研究p63最重要的方面。p63和
p53的DNA结合结构域有着很高程度的同源性，在
负责整个结构域正确折叠的氨基酸序列组成上也极
其相似，而且结合的靶DNA序列也是相当的保守一
致，所以最初对 p63的研究都集中在鉴定 p63是否
调节 p53响应基因。
瞬时转染实验表明，p63可以激活或抑制一个
理想的 p53 DNA结合位点下游的报告基因[1]。正如
结构所预测的一样，TAp63可以转录激活 p53靶基
因，然而△ Np63则被认为抑制作用占主导地位。
利用 p53调节的p21Waf1/Cip1启动子序列下游的荧光素
酶报告基因鉴定p63各亚型也得到了同样的结果[9,16]。
TAp63的转录激活作用很可能是通过转录激活结构
域与联合激活因子(如 SSRP1、ASPP1和ASPP2)的
相互作用来实现的[17-18]。最近研究还鉴定出一个位
于 SAM和 C-末端之间的转录抑制结构域，它被认
为参与了 p63α的转录抑制作用[19-20]。然而 C-末端
是如何发挥抑制转录的功能还不是十分清楚，推测
可能是由于 C-末端与 p63的转录激活区相互作用，
在p53的Mdm2结合区的同源区域阻碍联合激活因子
蛋白的结合进而发挥抑制转录的作用[20]。
除了调控 p53的靶基因以外，生物化学证据还
证实p63作为一种特异性的转录因子可与DNA直接
结合。体外利用 p21Waf1/Cip1中的 p53结合位点和 14-
3-3σ启动子的DNA结合实验证实，△Np63α可以
与 p21Waf1/Cip1中p53应答元件和14-3-3σ启动子结合[9]。
这些体外p63结合p53应答元件的实验证据表明，依
靠不同的蛋白亚型在生长调控过程中，p63可以正
调控或负调控 p53的靶基因。体外实验中，p63可
与 p53靶基因 mdm2、bax、PERP和NOXA结合，
推测 p63可能参与调控 p53的稳定性和凋亡功能[21]。
最近研究还发现，TAp63α和△Np63α在体外
均可以诱导 PKCδ(protein kinase Cδ)启动子起始转
录，这种转录激活作用似乎并不受到 TA 区的影
响，而是由 TAp63α和△Np63α共有的高同源性的
DBD与 PKCδ DNA相互作用的结果[22]。
3.2　p63在细胞周期调控与凋亡中的角色　早期对
于 p63生物化学功能研究发现，在用 TAp63亚型进
行瞬时转染和腺病毒感染过程中，其既可以诱导细
胞周期阻滞，也可以诱导凋亡 [ 2 3 ]。研究还显示
TAp63γ具有最强的转录激活活性，而TAp63α则具
有弱些或最弱的活性。与 TAp63相比，△Np63在
细胞周期调控和凋亡方面的实验则得到相反的实验
结果，这就增加了研究 p63 的复杂性。瞬时转染
TAp63或△Np63α进入p53–/–细胞引起细胞周期阻滞
和凋亡的同时还上调特定的 p53靶基因，而体外转
录实验清楚地证明了△ Np63具有转录抑制作用。
在紫外辐射诱导凋亡中[10]，体外培养的鳞状表皮细
胞中△Np63α遇到 p53或类 p53活动时，小鼠表皮
细胞发生靶向异位的△ Np63α的表达是 p53依赖
的[24]。在表达 E1A的小鼠胚胎成纤维细胞中，缺
少 p63时 DNA损伤引发 p53诱导的凋亡将不能进
行[21]。尽管在 p63–/–、p73–/–和双缺失 E1A表达的小
鼠胚胎成纤维细胞中，p21和Mdm2可以诱导产生，
但是缺少p63和p73会严重影响bax、NOXA和PERP
的诱导产生，这些基因则是 p53依赖的凋亡所必需
的。这些结果都说明，p63和 p73的缺失会不同程度
地影响p53的靶基因，凋亡相关的靶点很可能是由整
个 p53家族来调控的。然而，在 p53–/–小鼠中并未出
现表皮发育混乱的现象，这提出了一个新问题，在
p63介导的基底层表皮细胞的信号通路中p53是否发
挥完整的作用。目前还没有证据可以证明任何一种
p63蛋白亚型可于小鼠胚胎成纤维细胞中在没有E1A
的存在的情况下表达。而且，在成体组织成纤维细
胞中 p63是不表达的，在基底层表皮细胞中也只有
转录抑制作用的△ Np63α表达。
TAp63α可通过结合CD95第一内含子上p53结
合位点而直接转录激活 CD95基因[25]，从而上调功
能性 C D 9 5 死亡受体，同样还可触发 TN F - R 和
TRAIL-R死亡受体。TAp63α上调前凋亡Bcl-2家族
成员，如Bax、BCL2L11的表达，同时上调RAD9、
DAP3和APAF1的表达，参与线粒体凋亡。值得一
提的是，在鳞状细胞癌中，p63还具有抑制 p73依
赖的细胞的凋亡作用[26]。
Jacobs等[27]发现，在交感神经细胞发生程序性
死亡时期，神经元中TAp63表达水平增高同时伴随
着NGF降低，过量表达TAp63会引起神经元在NGF
存在的条件下发生凋亡，而 p63–/–在NGF水平降低
之后则具有抗凋亡的作用。
3.3　发育过程中的p63的功能　p53–/–小鼠发育正常
但为肿瘤易感，p63–/–小鼠则有严重的发育异常。
p63–/–小鼠出生后不久即死亡，而且四肢发育和一
些表皮组织的发育，如皮肤、前列腺、乳腺及尿
道上皮存在严重的发育缺陷。p63–/–小鼠的胚胎表
皮细胞经历不可再生的分化[28]，另外的研究发现，
p63–/–小鼠的皮肤组织在发育的早期阶段不能继续发
449第4期 王 帅，等：p63 基因的结构与功能
育且不表现分化标记[29]。利用遗传缺陷的小鼠来研
究 p63的功能对于以后的研究具有重要意义。
在发育过程或成体组织中直接确定不同N-末端
和C-末端的 p63蛋白亚型的角色及任务是十分必要
的，这就要求建立可选择的不同特异性敲除的 p63
模式系统。利用斑马鱼作为模式系统，两个实验小
组研究了△ Np63 在胚胎发生中的作用。Lee 和
Himelman[30]证明△Np63对于斑马鱼表皮细胞的发育
是必需的，如果缺乏胚胎则会缺少表皮结构和鳍。
受精后20h △Np63不能行使功能则胚胎的表皮细胞
就被阻止进入增殖过程，这暗示△Np63可能维持
表皮细胞处于高度增殖的状态。体内△Np63调控
的表皮细胞增殖是由于 p53靶基因转录受到抑制而
造成的。Bakker 等[31]在斑马鱼中的研究显示，△
Np63在皮肤的形成和维持外胚层脊顶点(一个特定区
域，多层外胚层实质，下层间叶细胞生长排列的附
着位点)是必需的。随后的研究又证实△Np63α是
骨形成蛋白(bone morphogenetic protein，Bmp)信号
的直接作用靶点。当Bmp信号不受抑制的时候，外
胚层细胞被指示分化为表皮。斑马鱼中△Np63的
选择性抑制使非神经系统外胚层发育减少，△
Np63过表达则阻碍神经系统发育同时促进非神经系
统发育。这些研究说明，△Np63是斑马鱼鳞状上
皮细胞产生的主要参与者，同时暗示 p63在干细胞
维持和促进表皮形成中发挥作用。同在斑马鱼中的
发现一致，哺乳动物中△Np63α也占据主要地位，
p63蛋白的各亚型在小鼠和人鳞状上皮细胞中的表达
也起同样的作用[32]。
3.4　p63在表皮组织中的作用　人类的表皮发育以
及后续的鳞状上皮组织形成是一个复杂的生物过
程。对于p63–/–小鼠的研究说明了p63蛋白在鳞状上
皮组织发育过程中所处的中心地位。在单层外胚层
开始表达 p63时，上皮的发育也同时起始，一般开
始于胚胎发育 9.5d。高 p63表达在外胚层脊顶点处
出现。外胚层脊顶点功能的完整性对于四肢的生长
是必需的，而 p63–/–小鼠缺失四肢。在胚胎发育的
早期，鳃弓的外胚层表面组织中均有 p63表达，鳃
弓对于颅面骨和软组织结构的形成至关重
要[33]，而颅面骨和软组织结构在 p63–/–小鼠中都是
异常的。Koster等[34]提出 TAp63对于上皮成层的起
始是必需的，而△Np63对于维持成熟上皮组织是
必需的。同时TAp63对于在发育早期抑制末端分化
也是必要的。
除了在发育过程中的重要作用以外，p63似乎
还在维持上皮干细胞数量上发挥作用。免疫组化分
析显示 p63蛋白定位和表达于许多上皮组织的基底
和起源细胞中，如表皮、发囊、汗腺、子宫颈、
舌、食道、乳腺、前列腺和泌尿生殖器的上皮中，
这些组织中以△Np63α表达为主，有报道详细分析
了 p63各亚型在人眼表上皮细胞中的表达和空间分
布情况[35]。这些细胞在从基底层迁移形成终极分化
细胞的过程中，p63的表达逐渐地减少。体外培养
的角化细胞中加入视黄酸可以刺激角化细胞增殖，
抑制△Np63α蛋白的减少，阻碍生长因子移除后分
化的进行。角化细胞的克隆分析显示在被认为代表
上皮的干细胞部分的 holoclones型中也有 p63表达[36]。
在皮肤角化细胞培养中，p63的减少还伴随着增殖
潜力和后续终极分化能力的降低。
3.5　p63与 EEC综合征　p53是广泛存在的肿瘤抑
制基因，在人类大多数癌症中均发现突变或失活的
p53，与 p53不同的是 p63极少发生突变，p63缺
失的小鼠也并不表现出肿瘤易患性。在EEC综合征
(ectrodactyly-ectodermal dysplasia clefting syndrome)
中检测到 p63 突变，主要为错义突变，且突变与
EEC发病具有明显的基因型表型相关性。
分析 p63 DBD的氨基酸组成和结构模式预测，
EEC综合征中的p63蛋白突变通常是扰乱了其DNA
结合能力[37]。突变的 TAp63γ不能促进报告基因的
表达，而野生型的 TAp63γ则可以。同样，突变的
△Np63α不能与 p53竞争结合靶位点。EEC综合征
中的这些错义突变均干扰了p63各亚型与DNA的结
合，对于转录效率的影响主要受到具有转录激活活
性的 TAp63γ的数量和具有抑制作用的△Np63α活
性的作用，因此在体外预测转录激活结果变得很困
难。在EEC综合征患者中发现的单一的移码突变并
不能干扰DNA的结合能力，但这种移码突变却影响
p63α亚型，抑制△Np63α使之获得转录激活能力。
4　展望
p63作为 p53家族成员，与 p53在结构与功能
上具有一定的同源相似性，但 p63存在多种亚型，
其各亚型之间在结构与功能上还存在差异。因此，
对 p63各亚型的形成机制、不同亚型在正常和肿瘤
组织中的表达形式、p63与靶点的相互作用以及与
p53调控网络的关系等将成为 p63研究的主题。对
于 p63更广泛与深入的研究可以帮助理解其在发育
及肿瘤中的作用，有利于加深对整个 p53家族的了
450 生命科学 第19卷
解，为肿瘤的基因治疗和抗肿瘤药物的研发提供技
术支持。
[参　考　文　献]
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