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本报讯 最近，我校物理系王炜教授课题组在肿瘤抑制蛋白p53的作用研究中取得重要进展，其研究成果“CellFateDecisionMediatedbyp53Pulses”发表在《美国科学院院刊》(PNASl06， 12245(2009))上。论文作者是张小鹏、刘锋、成章和王炜。
当机体细胞受到来自外界的生存压力而产生DNA损伤时，细胞会通过一系列动力学过程对损伤作出响应，从而避免机体组织产生病变的危险。在这个过程中，肿瘤抑制蛋白p53发挥着关键性的作用。在正常情形下，细胞内的p53会被它的负调控因子抑制而处于一个很低的水平。当DNA损伤产生后，p53会被上游信号激活而积累起来。被激活的p53作为转录因子可以调节大量下游基因的表达，这些基因表达的产物可能导致细胞周期阻断，从而为 DNA修复提供便利。损伤较轻的细胞在修复完成后可存活，而那些由于损伤严重而无法有效修复的细胞则会启动自杀性的凋亡程序：维护基因组的完整性。所以。p53通过调控细胞周期阻断、DNA修复和凋亡过程，从而实现对DNA损伤响应过程的有效控制。然而，有关p53如何调控细胞命运的具体机制仍不清楚。特别地，最近实验发现了p53浓度能以周期性脉冲的形式变化，这将会对细胞命运抉择有何影响?
王炜教授课题组构建了一个p53对DNA损伤响应的动力学理论模型。该模型整合了 DNA损伤的产生和修复模块、损伤感知模块、p53振荡模块和细胞命运抉择模块，深入刻画了p53信号网络对DNA损伤响应的整个过程。他们提出p53会促进轻度损伤细胞的DNA修复，而抑制严重损伤细胞的DNA修复，并运用统计物理和非线性动力学理论开展了系统研究。结果表明，损伤细胞的命运是由所产生的p53脉冲的数目决定的。当损伤程度较轻时， p53可诱发短暂的细胞周期阻断，并能使细胞在修复完成后继续存活。而当损伤较为严重时，持续的p53脉冲足以诱发细胞凋亡。这些结果与实验数据和观测一致，并进一步给出相关的理论预言。该工作阐明了p53协调实现DNA修复和细胞命运抉择的一个动力学调控机制。这些研究对人们了解p53抑制肿瘤产生的功能具有重要的意义。
该工作得到科技部973项目，中长期规划项目和国家自然科学基金重点项目的资助。(宵 明)
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