Survivin, znan i kao BIRC5 ili API4, je protein koji je kod ljudi kodiran genom BIRC5. To je inhibitor apoptoze (naziva se i bakuloviralni inhibitor apoptoze), koji u osnovi proizvodi samo ćelije karcinoma. Tumorski antigen se naziva i "protein preživljavanja" (eng. to survival = preživjeti, survivin= preživljač).
Survivin je član porodice inhibitora apoptoze (IAP). Protein survivin funkcionira tako da inhibira aktivaciju kaspaza, što dovodi do negativne regulacije apoptoze ili programirane ćelijske smrti. To se pokazalo prekidom indukcijskih puteva survivina što dovodi do povećanja apoptoze i smanjenja rasta tumora. Protein survivin izrazito je eksprimiran u većini ljudskih tumora i fetusnog tkiva, ali je potpuno odsutan u terminalno diferenciranim ćelijama. Ovi podaci sugeriraju da bi survivin mogao pružiti novu metu za terapiju karcinoma, koja bi razlikovala transformirane i normalne čelije. Ekspresija survivina takođe je visoko regulirana ćelijskim ciklusom i eksprimira se samo u G2-M fazi. Poznato je da se survivin lokalizuje na mitotsko vreteno, interakcijom sa tubulinom tokom mitoze i može imati doprinosnu ulogu u njenoj regulaciji. Molekulski mehanizmi regulacije survivina još uvijek nisu dobro razumljivi, ali čini se da je regulacija povezana s proteinom p53. Takođe je direktni ciljni gen puta Wnt i nadreguliran je beta-kateninom.
Budući da se survivin u tielu odrasle osobe u suštini nalazi samo u maligniim tvorevinama, a ne u normalnom tkivu, od velike je važnosti za regulaciju apoptoza u transformiranim ćelijama. Već nedugo nakon otkriće, postao je potencijalni biomarker za dijagnostiku i prognozu raka, kao i mogući cilj predložene terapije karcinoma.D. C. Altieri: Validating survivin as a cancer therapeutic target. In: Nat. Rev. Cancer 3, 2003, S. 46–54, PMID 12509766.A. D. Schimmer: Inhibitor of apoptosis proteins: translating basic knowledge into clinical practice. In: Cancer Res. 64, 2004, S. 7183–7190, PMID 15492230, doi:10.1158/0008-5472.CAN-04-1918.
Aminokiselinska sekvenca
Dužina polipeptidnog lanca je 142 aminokiseline, a molekulska težina 16.389 Da.
1020304050 MGAPTLPPAWQPFLKDHRISTFKNWPFLEGCACTPERMAEAGFIHCPTEN EPDLAQCFFCFKELEGWEPDDDPIEEHKKHSSGCAFLSVKKQFEELTLGE FLKLDRERAKNKIAKETNNKKKEFEETAKKVRRAIEQLAAMD Simboli
C: Cistein D: Asparaginska kiselina E: Glutaminska kiselina F: Fenilalanin G: Glicin H: Histidin I: Izoleucin K: Lizin L: Leucin M: Metionin N: Asparagin P: Prolin Q: Glutamin R: Arginin S: Serin T: Treonin V: Valin W: Triptofan Y: Tirozin
Kloniranje i ekspresija Smatra se da su napredovanje ćelijskog ciklusa i kontrola apoptoze tijesno povezani procesi, koji djeluju na očuvanju homeostaze i razvojne morfogeneze. Hibridizacijskim skriningom ljudske genomske bibliotekesondom EPR1, Ambrosini et al. (1997) izolirali su cDNK koja kodira inhibitor proteina apoptoze (IAP) i nazvali ga survivin. Survivin, koji se također naziva API4, kodira izvedeni protein sa 142 aminokiseline. Analiza sekvence otkrila je da mu nedostaje signalni peptid i hidrofobni domen za inserciju membrane. Za razliku od ostalih IAP-a, survivin sadrži samo jednu kopiju, a ne dvije ili tri, bakulovirusna IAP ponavljajuća cys/cinka na njegovoj osnovi, što je neophodno za inhibiciju apoptoze, i C-terminalni RING (npr. RNF5 602677). Survivin ima šest potencijalnih mjesta fosforilacije. Western blot analiza pokazala je protein od 16,5 kD u transformiranim, ali ne i netransformiranim ćelijskim linijama.
Analizom Northern blot-a, Ambrosini et al. (1997) primijetili su ekspresiju transkripta od 1,9 kb, pretežno u fetusnom bubregu i jetri, a u manjoj mjeri u fetusnim plućima i mozgu. Ekspresija nije primijećena u tkivima odraslih, osim u timusu i posteljici. Imunohistohemijske i in situ hibridizacijske analize tumorskih tkiva otkrile su obilnu ekspresiju u adenokarcinomima pluća, pankreasa, dojke i prostate, kao i u skvamoznom karcinomu plućnih ćelija. U susjednom neoplazijskom tkivu nije bili survivina. Također se eksprimira u ne-Hodgkinovom limfomu viisokog, ali ne i niskog stepena. Adida et al. (1998) pronašli su visoku ekspresiju survivina u više tkiva kod fetusa najmanje do 21. nedelje. Isto tako, kod miša ekspresija je otkrivena u embriondkom danu 11.5, ali ne i u embrionu od 14. dana.
Koristeći sonde specifične za lance za Northern blot analizu, Ambrosini et al. (1998) otkrili su istaknuti transkript od 1,3 kb za EPR1, koji je antisens za survivin, na hromosomu 17, u većini pregledanih i terminalno diferenciranih ljudskih tkiva odraslih. Transkript EPR1 od 1,3 kb također je otkriven u svim ispitivanim fetusnim tkivima. Suprotno tome, glavni transkript od 1,9 kb za survivin otkriven je samo u transformiranim ćelijskim linijama. Neovisno, Zaman i Conway (2000) ispitivali su ekspresiju EPR1 i Survivina u ljudskim tkivima sondama specifičnim za lanac. Transkript Survivina od oko 1,9 kb otkriven je u nekoliko tkiva. Glavni EPR1 transkripti od 2.0, 1.6 i 1.0 kb otkriveni su u različitim tkivima, ovisno o korištenoj sondi, s transkriptom od 1.6 kb koji je prisutan u svim tkivima.
Funkcija gena Li et al. (1998) pokazali su da se survivin eksprimira u G2/M fazi ćelijskog ciklusa tako što je reguliran ciklusom. Na početku mitoze, udružuje se s mikrotubulama mitotskog vretena u specifičnoj i zasićenoj reakciji koja se regulira dinamikom mikrotubula. Prekid interakcija survivin-mikrotubula rezultira gubitkom funkcije antiapoptoznog djelovanja survivina i povećanom aktivnošću kaspaze-3 (CASP3), mehanizma uključenog u ćelijsku smrt, tokom mitoze. Ovi rezultati su pokazali da se survivin može suprotstaviti zadanoj indukciji apoptoze u G2/M fazi. Prekomjerna ekspresija u raku može prevladati apoptotski kontrolni punkt i pogodovati aberantnom napredovanju mitoze transformiranih ćelija.
Bakulovirusni proteini koji se ponavljaju IAP (BIRP) mogu uticati na ćelijsku smrt, diobu ćelija i tumorigenezu. Speliotes et al. (2000) izvijestili su da je Bir1, BIRP C. elegans, koji je homologan ljudskom proteinu API4 (survivin), lokaliziran na hromosomima i u srednjoj zoni vretena. Embrioni i oplođeni oociti kojima nedostaje Bir1 imali su nedostatke u ponašanju hromosoma, stvaranju srednje zone vretena i citokinezi. Uočili su nerazlučive nedostatke u oplođenim oocitima i embrionima, kojima nedostaje aurora-kinaza Air2. Air2 nije bio prisutan na hromosomima u odsustvu Bir1. Fosforilacija histona H3 i bojenje Hcp1, koje označava kinetohore, smanjeni su u odsustvu Bir1 ili Air2. Speliotes et al. (2000) predložili su da Bir1 lokalizira Air2 na hromosome i možda na srednju zonu vretena, gdje Air2 fosforilira proteine koji utiču na ponašanje hromosoma i organizaciju sredine vretena. Survivin, koji je pojačano reguliran u tumorima, mogao bi djelomično zamijeniti Bir1 u C. elegans. Deregulacija Bir1 promovira promjene u ploidiji, što sugerira da slična deregulacija BIRP-a sisara može doprinijeti tumorigenezi.
Adida et al. (2000) proučavali su ekspresiju i prognostički značaj survivina kod 222 pacijenta sa difuznim velikim B-ćeliskim limfomima. Rezultati sugeriraju da je ekspresija survivina nepovoljan prognostički faktor ovog poremećaja.Adida, C., Crotty, P. L., McGrath, J., Berrebi, D., Diebold, J., Altieri, D. C. Developmentally regulated expression of the novel cancer anti-apoptosis gene survivin in human and mouse differentiation. Am. J. Path. 152: 43-49, 1998. [PubMed]: 9422522Adida, C., Haioun, C., Gaulard, P., Lepage, E., Morel, P., Briere, J., Dombret, H., Reyes, F., Diebold, J., Gisselbrecht, C., Salles, G., Altieri, D. C., Molina, T. J. Prognostic significance of survivin expression in diffuse large B-cell lymphomas. Blood 96: 1921-1925, 2000. PubMed: 10961895
Grossman et al. (2001) istraživali su ulogu apoptoze u nastanku i rastu tumora ciljanjem inhibitora survivinske apoptoze in vivo. Ekspresija mutantnog survivinskog mutanta oštećenog fosforilacijom (thr34 do ala) pokrenula je apoptozu u nekoliko ćelijskih linija ljudskog melanoma i pojačanu ćelijsku smrtnost, induciranu hemoterapijskim lijekom cisplatinom in vitro.Grossman, D., Kim, P. J., Schechner, J. S., Altieri, D. C. Inhibition of melanoma tumor growth in vivo by survivin targeting. Proc. Nat. Acad. Sci. 98: 635-640, 2001. [PubMed]: 11149963
Uslovna ekspresija mutantnog survinina u ćelijskoj liniji melanoma spriječila je stvaranje tumora nakon potkožnog ubrizgavanja u bež scid miševe. Kada je induciran u utvrđenim tumorima melanoma, mutant survivina inhibira rast tumora za 60 do 70% i uzrokuje povećanu učestalos apoptoza i smanjenu proliferaciju ćelija melanoma in vivo. Manipulacija antiapoptotskim putem koji održava survivin može biti korisna za terapiju karcinoma.
Smith et al. (2001) provjerili prisutnost survivina u uzorcima urina iz pet grupa (pacijenti sa genitourinarnim karcinomom, novonastalim ili rekurentnim karcinomom mjehura, liječenim karcinomom mjehura, neneoplazijskom bolešću mokraćnog trakta i kontrolama) pomoću jednostavnog testa na bazi antitijela, potvrđeno Western blotom i RT-PCR-om. Zaključili su da je njihov test urina preživelih vrlo osjetljiv i specifičan dijagnostički test za identificiranje pacijenata s novim ili ponovljenim karcinomom mjehura.Smith, S. D., Wheeler, M. A., Plescia, J., Colberg, J. W., Weiss, R. M., Altieri, D. C. Urine detection of survivin and diagnosis of bladder cancer. JAMA 285: 324-328, 2001. PubMed: 11176843
Pokazalo se da je povećana ekspresija survivina negativan prediktor preživljavanja kod pacijenata sa sarkomom mehkih tkiva. U studiji na 89 odraslih osoba s sarkomom mehkih tkiva, Wurl et al. (2002) utvrdili su da koekspresija survivina i TERT (187270) transkripata identificira pacijente s visokim rizikom od tumorske smrti.Wurl, P., Kappler, M., Meye, A., Bartel, F., Kohler, T., Lautenschlager, C., Bache, M., Schmidt, H., Taubert, H. Co-expression of survivin and TERT and risk of tumour-related death in patients with soft-tissue sarcoma. Lancet 359: 943-945, 2002. PubMed: 11918915
Blanc-Brude et al. (2002) pokazali su da je ekspresija survivina u kultiviranim ćelijama glatkih mišića stimulirana serumom ili faktorom rasta izvedenim iz trombocita i potiskivala apoptozu i sprečavala aktivaciju kaspaza. Ovi i drugi podaci identificirali su survivin kao kritičnog regulatora apoptoze glatkih mišićnih ćelija nakon akutne vaskularne ozljede. Prekidanje survivinskog puta može pružiti novu terapiju za ograničavanje patološkog preoblikovanja zidova krvnih sudova.Blanc-Brude, O. P., Yu, J., Simosa, H., Conte, M. S., Sessa, W. C., Altieri, D. C. Inhibitor of apoptosis protein survivin regulates vascular injury. Nature Med. 8: 987-994, 2002. PubMed: 12172543