Conversion De Protooncogenes En Oncogenes

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Xàtiva – ValenciaXàtiva – Valencia12 al 14 de enero de 2009 12 al 14 de enero de 2009

BASES MOLECULARES DEL BASES MOLECULARES DEL CÁNCERCÁNCER

APLICACIÓN A LA PATOLOGÍA APLICACIÓN A LA PATOLOGÍA TUMORALTUMORAL

Conversión de Conversión de Protooncogenes Protooncogenes en Oncogenesen Oncogenes

Pascual Meseguer García

Servicio de Patología

Hospital Lluís Alcanyís de Xàtiva

Índice de la presentaciónÍndice de la presentación

1. El genoma2. El gen3. El protooncogén4. El oncogén5. Otros genes implicados en el cáncer6. Activación de los oncogenes7. El código epigenético8. Una breve reseña histórica9. Conclusiones

1. ¿Que es el genoma?1. ¿Que es el genoma?

• Todo el ADN contenido en un organismo:– Genes.

– Secuencias no codificantes.– ADN mitocondrial.

• El Genoma Humano está constituido por 3.0001000.000 bases (20.500 genes )

19.500 genes 50.000 genes

Ácido desoxirubonucléico (ADN)

Doble hélice de nucleótidos

1 m

Un nucleótido consta de:• Una molécula de azúcar• Una molécula de ácido

fosfórico • Una base nitrogenada:

Adenina

Timina

Guanina

Citosina

Nucleótidos

Adenina Timina

Guanina Citosina

Un nucleótido consta de:• Una molécula de azúcar• Una molécula de ácido

fosfórico • Una base nitrogenada:

Adenina

Timina

Guanina

Citosina

Nucleótidos

Adenina Timina

Guanina Citosina

Un nucleótido consta de:• Una molécula de azúcar• Una molécula de ácido

fosfórico • Una base nitrogenada:

Adenina

Timina

Guanina

Citosina

Nucleótidos

Adenina Timina

Guanina Citosina

T

A G

A A

AA

G

G

G

T

T

TC

T C

C

C

Código genético

• Es el lenguaje en el que están escritos los genes (es universal).

• A, T, G, y C son las "letras" del código genético

Homo sapiens otospiralin (OTOS); Location: 2q37.3

CCCATCCAGGCAGCACGGCTGGCTGAGCAGAGACAAGGGCTGCCACACTGGGACTGGTAGAGGAAGCCCTGACGGATGGGTGGTCTCGCCCTTCCTGGGTTCATCCTGCTGCAGGTGGGCCTGAGTCGCAGATCAGAACACCGGGAAGATGCAGGCCTGCATGGTGCCGGGGCTGGCCCTCTCCTCCTACTGGGGCCTCTTGAGGGGCCAAGCCTGTGCAGGAGGAAGGAGACCCTTACGCGGAGCTGCCGGCCATGCCCTACTGGCCTTTTCCACCTCTGACTTCTGGAACTATGTGCAGCACTTCCAGGCCCTGGGGGCCTACCCCCAGATCGAGGACTGGCCCGAACCTTCTTTGCCCACTTCCCCCTGGGGAGCACGCTGGGCTTCCACGTTCCCTATCAGGAGGACTGAATGGTGTCCAGCCTGGTGCCCGCCCACCCCGCCAGGCTGCACTCGGTCGGGCCTCCACAGGCATGGAGTCCCCGCAAAAACCTGGCCCCTGCAGGAGTCAGGCCTGGTCTCACGCTCAATAAACTCCGGACTGAAGATGCA

Tamaño del Genoma Humano

170 m

Monumento a Washington

Codón

Por ejemplo:

El codón TTT = Fenilalanina

El codón TTA = Leucina

El codón GTA = Valina.

Son tres bases nitrogenadas en una secuencia de ADN o ARN, las cuales especifican un solo aminoácido (1 codón = 1 aa).

2. ¿Qué es un gen?2. ¿Qué es un gen?

• Unidad física y funcional de la herencia. • Están compuestos por ADN. (100-2.000.000 bases).• La mayoría contiene la información para elaborar una

proteína específica.

Transcriptoma

Transcriptoma: Conjunto de mRNAs que una célula determinada transcribe en una situacion normal o patológica.

Transcriptoma

Gen

Estructura de un Gen

potenciador

TTGIOCTGRACIASTPGBPORDLDCVATENDERDTTCTTGIOCTGRACIASTPGBPORDLDCVATENDERDTTC

GRACIAS POR ATENDER

Replicación del ADN

Transcripción: DNA To mRNA

Adenina Uracilo

Guanina Citosina

DNA

Transferencia

3. ¿Qué es un protooncogén?3. ¿Qué es un protooncogén?

• Es un gen normal que interviene la proliferación celular.

• Se considera que son dominantes, ya que transforman a las células aunque sus alelos sean normales.

4. ¿Qué es un oncogén?4. ¿Qué es un oncogén?

• Es la forma mutada de un protooncogén.

• Codifica una proteína anormal (oncoproteína), que se mantiene activa independientemente de las señales reguladoras (no se degrada).

• Esto convierte a la célula en tumoral por una proliferación desordenada.

• En los humanos se han identificado más de 60 oncogenes.

• Factores de crecimiento: v-sis, HST, KST• Receptores de los factores de crecimiento:

– Con actividad Tirosina Kinasa: EGFR, c-KIT, HER2-NEU– Sin actividad Tirosina Kinasa: mas

• Factores de transcripción: v-fos, v-jun, v-myc (G0 a G1)• Remodeladores de la cromatina: ALL1 (MLL)• Transductores de señales:

– Tirosina Kinasa citoplasmática: SRC, ABL– Asociados a la proteína G: H-RAS, K-RAS, N-RAS, BRAF

Clasificación de los oncogenes

En función de la proteína que codifican Lista de Oncogenes

Gen normalProtooncogén

Gen mutadoOncogén

Expresión Expresión

Proteína normalProteína anómala(Oncoproteína)

Hay estímulo

Hay estímulo

La proteína actúa

La proteína actúa

No hay estímulo

No hay estímulo

La proteína no actúa

La proteína actúa

Mutación

Función normal Actividad excesiva

Cáncer

Oncogén

Sobreexpresión

5. Otros genes implicados en el cáncer5. Otros genes implicados en el cáncer

Genes de invasión/metástasisGenes de los miRNA

Genes de activación/desactivación de carcinógenos

Genes reparadores del ADN

Genes que regulan el envejecimiento (Telomerasa)

Genes de la Apoptosis (evasión de la apoptosis)

Genes de diferenciación celularGenes supresores del cáncer

Genes adicionalesPrincipales responsables

Genes oncosupresoresGenes oncosupresores

• Son genes normales que actúan deteniendo la división celular.

• La mutación de un gen supresor hace que “pierda esta función” y se pueda desarrollar un tumor.

• Para que se produzca la transformación neoplásica de la célula, deben resultar dañados los dos alelos (son recesivos).

Cuando están activos ejercen un efecto antiproliferativo en la célula

Gen oncosupresorGen oncosupresor

mutado

Expresión Expresión

Proteína normaloncosupresora

Proteína anómala(no Oncosupresora)

Hay estímulo

Hay estímulo

La proteína actúa

La proteína no actúa

No hay estímulo

No hay estímulo

La proteína no actúa

La proteína no actúa

Mutación

Función normal No hay actividad

Cáncer

Gen supresor

Ejemplos de Genes supresores

RB: Frena el avance de la fase G1 a S en el ciclo celular.

Retinoblastoma familiar

P53: Induce a otros genes:– Detienen el ciclo celular (p21).– Promueven la reparación de ADN (GADD45)– o promueven la apoptosis (BAX) Síndrome de Li-Fraumeni

APC: Regula la degradación de la β-Catenina

Poliposis familiar adenomatosa de colon

NF-1, NF-2: Acción similar a APC (neurofibromatosis 1 y 2)

PTEN (síndrome de Cowden) VHL (von Hippel-Lindau), WT1

Producen síndromes cuando hay mutación en la “línea germinal”

El guardián del genoma

• La vía extrínseca o de los "receptores de muerte“ Receptores: La proteína Fas, TRAIL y TNF-α

• Vía intrínseca o del estrés celular (o mitocondrial) Proteínas de la familia BCL2

• Subfamilia Bcl-2 (anti-apoptótica): Bcl-2, Bcl-XL, Bcl-W, MCL-1 • Subfamilia Bax (pro-apoptótica): Bax, Bak, Bok

• Subfamilia BH3 (pro-apoptótica): Bad, Bid, Bik, Blk, BimL • Vía citotóxica (perforina/granzima)

Utilizada por los linfocitos T citotóxicos y NK

Genes de la apoptosisGenes de la apoptosis

Si estos genes están mutados: La célula puede evadir la apoptosis y convertirse en tumoral

Genes que regulan la reparación del ADN

• Su función es reparar las mutaciones no letales de otros genes.

• Tipos:

– Reparación de errores de emparejamiento (mismatch) *

MSH2, MLH1 (Síndrome de Lynch, Sindr. de Muir-Torre)

– Reparación de la escisión de nucleótidos (1).

XPA, XPB, XPC (Xerodermia pigmentosa)

– Reparación de la recombinación.

AMT (Ataxia telangiectasia) (BRCA1, BRCA2)

• * Las mutaciones de lo genes “mismatch” se pueden manifestar como inestabilidad de los microsatélites (CACACACACA)

Human DNA repair genes

Genes reparadores de errores de emparejamiento

F7-corrector ortográfico

6. Activación de los oncogenes 6. Activación de los oncogenes

UN PROTOONCOGÉN SE TRANSFORMA EN UN ONCOGÉN POR:

1. Mutaciones ocasionadas por:1) Error fortuito en la duplicación de ADN.

2) Causas físicas• Radicaciones ionizantes (Rx, R gamma).

• Rayos ultravioleta (UVB, UVC)

3) Causas químicas: Carcinógenos (tabaco).

4) Causas biológicas: Virus oncogénicos (v-onc a c-onc), aflatoxinas.

2. Fallo en alguno de los mecanismos de reparación del ADN.

3. Remodelación de la cromatina (cambios epigenéticos):• Cambios en la compactación del ADN (alteración en las histonas)

• Metilación de nucleótidos

• Genómica: Pérdida o ganancia de cromosomas completos: Poliploidía, Aneuploidía (Trisomía, monosomía)

• Cromosómica: Reordenamiento de la estructura cromosómica: Inversiones, deleciones, duplicaciones, translocaciones.

• Molecular o puntual: Inserciones o deleciones de bases. (perdida de sentido, sin sentido)

Mutaciones

Mutación genómica

Trisomía 21

Leucemia aguda infantil

•Linfoblástica

•Mieloblástica

•Megacarioblástica

Mutación cromosómica: Deleción

Se pierden Genes

Mutación cromosómica: Inserción

Se puede alterar la estructura de los Genes

Mutación cromosómica: Duplicación

Se puede duplicar la actividad de los Genes

Mutación cromosómica: Inversión

Se puede alterar la estructura de los Genes

Mutación cromosómica: Translocación

Se puede alterar la estructura de los Genes

Mutación cromosómica: Translocación Robertsoniana

Se pierden Genes

Se puede alterar la estructura de los Genes

Ejemplo de translocación

Cromosoma de philadelphia

Ph’ t(9;22)(q34;q11).

Mutación molecular: Deleción

Mutación molecular: Inserción

Mutación molecular: Frameshift (desfase del marco de lectura)

Se altera la agrupación de codones, dando una traducción completamente diferente del original.

Mutación molecular: Misssense(Con sentido alterado)

Mutación molecular: Nosense(Sin sentido)

Pueden dar lugar a la formación de un “codón de parada”

Codón de Parada

UAA

UAG

UGA

Ejemplo de mutación puntual

Una mutación sustituye el aminoácido glicina por valina en el gen RAS.Produce una proteína RAS insensible a la inactivación por GAP, por lo que la proteína RAS permanece activa.

miRNARegulan negativamente la expresión génica

miRNAOncomirs=miRNA implicados en el Cáncer

miRNA con actividad oncogénica

Incrementa la actividad del oncogén

miRNA con actividad oncogénica Reduce la oncosupresión

miRNA

actuaría como oncosupresor

miRNA

actuaría como oncosupresor

21-23

miR-34a

7. Código Epigenético7. Código Epigenético

Metilación:

El aumento de la metilación interfiere la transcripción. (inactivaría un Gen Supresor y favorecería el cáncer)

La disminución de la metilación de un protooncogén, activa su transcripción y favorece el cáncer.

“Código de las Histonas”: Acetilación, metilación fosforilación.

La acetilación de histonas aumenta la transcripción, debido a que se une menos al ADN.

La metilación de histonas puede tanto activar como reprimir la transcripción dependiendo de qué residuos de lisina estén metilados

“Epimutaciones”

ejemplos

8. Una breve reseña histórica8. Una breve reseña histórica

• El inicio del descubrimiento de los oncogenes fue en 1910.

• Por los estudios del patólogo Francis Peyton Rous.

¿Que hizo Rous?

• Transmitió el sarcoma de pollo a docenas de gallinas, mediante un extracto de cultivo celular tumoral, que no contenía células vivas.

• Sospechó que el agente causal debería ser de menor tamaño que las células y que las bacterias (agente carcinógeno) (virus).

Virus del sarcoma de Rous (src)

• Está formado por cuatro genes:– Tres son imprescindibles para la multiplicación del virus.– v-src actúa como oncogén.

• gag, proteínas de la cápside • pol, reverse transcriptase • env, proteínas de la envoltura • src, codifica una tirosina kinasa

En la década de los ochenta

• Bishop y Varmus descubrieron que las secuencias del v-src también se encuentran en el ADN de las células normales (c-src) (protooncogén).

• El c-src está tanto en aves, como en muchos vertebrados e incluso en los humanos.

v-src contiene intrones y exones:• Son secuencias exclusivas de ADN animales y no

virales.

• El v-src debió ser arrastrado por el virus al desprenderse del ADN de alguna célula animal infectada durante la evolución.

Virus del sarcoma de Rous (src)

c-src

v-src

Virus del sarcoma de Rous (src)

c-src codifica la proteína “Bishop pp60c-src”

Se une al interior de la membrana celular

Fosforilando proteínas de transmisión de señales (las inactiva)

v-src codifica una proteína “Bishop pp60c-src” anormal

ConclusionesConclusiones

• Los protooncogenes son genes normales que

regulan la proliferación celular.

• Los oncogenes son protooncogenes mutados que

provocan proliferación celular excesiva.

• Hay otros factores no genéticos (epigenéticos)

que actúan en la oncogénesis .

• Para que exista una transformación maligna se

deben alterar otros genes (progresión tumoral).

MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCIÓNNÓICNETA US ROP SAICARG SAHCUM

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BASES MOLECULARES DEL BASES MOLECULARES DEL CÁNCERCÁNCER

APLICACIÓN A LA PATOLOGÍA APLICACIÓN A LA PATOLOGÍA TUMORALTUMORAL

ENLACES

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/projects/genome/guide/human/

Genoma humano

http://atlasgeneticsoncology.org/index.html Atlas de genética en

oncología y hematología

http://ghr.nlm.nih.gov/ Genetic home reference

http://proteinatlas.org/index.php Atlas de proteínas humanas

http://www.cgal.icnet.uk/DNA_Repair_Genes.html Human DNA repair genes

http://content.nejm.org Oncogenes and Cáncer N Eng J Med 2008;358-502-11

P53“El Guardián del genoma”

E6

Gen RB Normal

Gen RB Mutante

Caspasas: (cisteinil-aspartato proteasas)

Carcinogénesis

• Es un proceso de pasos múltiples, tanto a nivel fenotípico como

genético (acumulación de mutaciones) Progresión Tumoral.

telómeros