P14ARF
p14ARF(ARF、p14)は、CDKN2A遺伝子座(INK4a/ARF遺伝子座)の代替リーディングフレーム(alternate reading frame)からのタンパク質産物である。p14ARFはMycやRasの異常な増殖シグナルなど、分裂促進刺激の増大に応答して誘導される。主に核小体に蓄積し、そこでNPM(英語版)またはMdm2と安定な複合体を形成する。これらの因子との相互作用はそれぞれリボソームの生合成の阻害、またはp53依存的な細胞周期の停止とアポトーシスの開始を引き起こすため、p14ARFはがん抑制因子として作用する。p14ARFは、その転写、アミノ酸組成、分解の面で非典型的なタンパク質である。p14ARFは他のタンパク質p16INK4aの代替リーディングフレームとして転写され、きわめて塩基性が高く、N末端がポリユビキチン化される。
p16INK4aとp14ARFはどちらも細胞周期の調節に関与している。p14ARFはMdm2を阻害し、それによってp53を促進する。p53はp21の活性化を促進し、p21は特定のサイクリン-CDK複合体に結合して不活性化する。この不活性化がなければ、サイクリン-CDK複合体によって細胞周期のG1/S期チェックポイントを通過させる遺伝子の転写が促進される。CDKN2A遺伝子のホモ接合型変異によるp14ARFの喪失はMdm2レベルの増加をもたらし、p53の機能と細胞周期の制御が喪失する。
ヒトのp14ARFはマウスのp19ARFに相当する。
この過程は、ユビキチン化経路に似た3つの酵素によるカスケード反応を伴う。E1は活性化酵素であり、E2は結合酵素、E3はリガーゼである。ARFは既知の唯一のSUMO化E2酵素であるUBC9(英語版)と結合し、ARFがSUMOの結合を促進していることが示唆される。この役割の重要性は不明であるが、SUMO化はタンパク質運搬、ユビキチン化への干渉、遺伝子発現の変化などさまざまな機能に関与している。
ARFの半減期は約6時間であり、smARFの半減期は1時間未満である。どちらのアイソフォームもプロテアソームによって分解される。通常、タンパク質がユビキチン化されるのはリジン残基であるが、ARFはN末端がユビキチン化されることでプロテアソームの標的となる。ヒトのp14ARFにはリジンは含まれておらず、マウスのp19ARFには1つだけ含まれている。マウスのリジン残基をアルギニンに置換しても分解に影響を与えないことから、同様にN末端がユビキチン化されていることが示唆される。これもARFタンパク質の独特さの1つであり、真核生物のタンパク質の大部分はN末端がアセチル化されているため、この部位のユビキチン化は防がれている。
エクソン1αと1βはサイズは同程度であるが、エクソン1βには自身のプロモーターと開始コドンが存在し、エクソン2のリーディングフレームは異なるものとなる(ARFのエクソン3は翻訳されない)。そのため、INK4aとARFは重複したコーディング領域を持つにもかかわらず両者のアミノ酸配列は無関係であり、異なる機能を持つ。このようにコーディング配列が2つの異なるリーディングフレームで用いられることは哺乳類では一般的でなく、ARFを特殊なタンパク質にしている。ARFの転写産物が発見されたときには、タンパク質をコードしないと考えられていた。ARFはヒトでは14 kDa、132アミノ酸のタンパク質(p14ARF)、マウスでは19 kDa、169アミノ酸のタンパク質(p19ARF)へと翻訳される。マウスとヒトのARFは、エクソン1β部分は45%が同一、ARF全体では50%が同一である。INK4aはエクソン1α部分は72%が同一、INK4a全体では65%が同一である。
INK4aとARFは構造的にも機能的にも異なるが、どちらも細胞周期の進行に関与しており、これらの持つ幅広い阻害機能は発がん性シグナルへの対抗を助けている可能性がある。上述したように、INK4aはRbがE2F転写因子に結合したままの状態を維持することで、間接的に増殖を阻害する。ARFはMdm2(ヒトではHDM2とも呼ばれる)を阻害することでp53の活性化に関与している。Mdm2はp53に結合し、その転写活性を阻害する。Mdm2はp53に対するE3ユビキチンリガーゼ活性も持っており、分解のため細胞核から細胞質への輸送を促進する。ARFはMdm2によるp53の転写活性の阻害に対抗し、細胞周期の停止やアポトーシスを引き起こす。