The tumor suppressor TP53 is the most frequently mutated gene product in human cancer. Close to half of all solid tumors carry inactivating mutations in the TP53 gene, while in the remaining cases, TP53 activity is abrogated by other oncogenic events, such as hyperactivation of its endogenous repressors MDM2 or MDM4. Despite identification of hundreds of genes regulated by this transcription factor, it remains unclear which direct target genes and downstream pathways are essential for the tumor suppressive function of TP53. We set out to address this problem by generating multiple genomic data sets for three different cancer cell lines, allowing the identification of distinct sets of TP53-regulated genes, from early transcriptional targets through to late targets controlled at the translational level. We found that although TP53 elicits vastly divergent signaling cascades across cell lines, it directly activates a core transcriptional program of ∼100 genes with diverse biological functions, regardless of cell type or cellular response to TP53 activation. This core program is associated with high-occupancy TP53 enhancers, high levels of paused RNA polymerases, and accessible chromatin. Interestingly, two different shRNA screens failed to identify a single TP53 target gene required for the anti-proliferative effects of TP53 during pharmacological activation in vitro. Furthermore, bioinformatics analysis of thousands of cancer genomes revealed that none of these core target genes are frequently inactivated in tumors expressing wild-type TP53. These results support the hypothesis that TP53 activates a genetically robust transcriptional program with highly distributed tumor suppressive functions acting in diverse cellular contexts.

肿瘤抑制因子 TP53 是人类癌症中最常见的突变基因产物。接近一半的实体瘤在TP53中携带失活突变基因，而在其余情况下，TP53 活性被其他致癌事件消除，例如其内源性抑制因子 MDM2 或 MDM4 的过度激活。尽管鉴定了受该转录因子调控的数百个基因，但仍不清楚哪些直接靶基因和下游通路对 TP53 的肿瘤抑制功能至关重要。我们着手通过为三种不同的癌细胞系生成多个基因组数据集来解决这个问题，从而允许识别不同的 TP53 调节基因集，从早期转录目标到在翻译水平上控制的晚期目标。我们发现，虽然 TP53 在细胞系中引发了截然不同的信号级联，但它直接激活了一个核心转录程序，该程序包含约 100 个具有不同生物学功能的基因，无论细胞类型或细胞对 TP53 激活的反应如何。该核心程序与高占用率 TP53 增强子、高水平的暂停 RNA 聚合酶和可及染色质相关。有趣的是，两种不同的 shRNA 筛选未能识别出 TP53 在体外药理学激活过程中的抗增殖作用所需的单个 TP53 靶基因。此外，对数千个癌症基因组的生物信息学分析表明，这些核心靶基因中没有一个在表达野生型 TP53 的肿瘤中经常失活。这些结果支持 TP53 激活具有高度分布的肿瘤抑制功能的遗传稳健转录程序的假设，该程序在不同的细胞环境中发挥作用。该核心程序与高占用率 TP53 增强子、高水平的暂停 RNA 聚合酶和可及染色质相关。有趣的是，两种不同的 shRNA 筛选未能识别出 TP53 在体外药理学激活过程中的抗增殖作用所需的单个 TP53 靶基因。此外，对数千个癌症基因组的生物信息学分析表明，这些核心靶基因中没有一个在表达野生型 TP53 的肿瘤中经常失活。这些结果支持 TP53 激活具有高度分布的肿瘤抑制功能的遗传稳健转录程序的假设，该程序在不同的细胞环境中发挥作用。该核心程序与高占用率 TP53 增强子、高水平的暂停 RNA 聚合酶和可及染色质相关。有趣的是，两种不同的 shRNA 筛选未能识别出 TP53 在体外药理学激活过程中的抗增殖作用所需的单个 TP53 靶基因。此外，对数千个癌症基因组的生物信息学分析表明，这些核心靶基因中没有一个在表达野生型 TP53 的肿瘤中经常失活。这些结果支持 TP53 激活具有高度分布的肿瘤抑制功能的遗传稳健转录程序的假设，该程序在不同的细胞环境中发挥作用。两种不同的 shRNA 筛选未能确定 TP53 在体外药理学激活过程中的抗增殖作用所需的单个 TP53 靶基因。此外，对数千个癌症基因组的生物信息学分析表明，这些核心靶基因中没有一个在表达野生型 TP53 的肿瘤中经常失活。这些结果支持 TP53 激活具有高度分布的肿瘤抑制功能的遗传稳健转录程序的假设，该程序在不同的细胞环境中发挥作用。两种不同的 shRNA 筛选未能确定 TP53 在体外药理学激活过程中的抗增殖作用所需的单个 TP53 靶基因。此外，对数千个癌症基因组的生物信息学分析表明，这些核心靶基因中没有一个在表达野生型 TP53 的肿瘤中经常失活。这些结果支持 TP53 激活具有高度分布的肿瘤抑制功能的遗传稳健转录程序的假设，该程序在不同的细胞环境中发挥作用。