04 - Factorii Genetici in Cancer

7/27/2019 04 - Factorii Genetici in Cancer

1/18

FACTORI GENETICI AI CARCINOGENEZEI


Importanta problemei

In urma cu aprox 100 de ani cand a fost descrisapolipoza colica familiala se

credea ca neoplaziile ereditare sunt foarte rare.

De atunci au fost descrise forme ereditare sau cu determinism genetic in tot maimulte localizari.

Genomul uman a inceput sa devina cunoscut. Aplicarea in practica a cunostintelor

geneticii va duce la reducerea semnificativa a morbiditatii si mortalitatii prin cancer.

Sfatul genetic se impune in situatiile cu agregare familiala cu scopul de a estima

riscul individual de cancer si a propune eventuale masuri preventive


Genotip = totalitatea materialului genetic; reprezinta formula ereditara stabilita in

momentul fecundatiei

Fenotip = rezultatul interactiunii dintre un genotip si factorii de mediu

Alelele reprezinta forme alternative ale aceleiasi gene dintr-un locus dat; daca

ambele alele de la nivelul locusului sunt identice individul este numit homozigotpentruacel locus; daca alelele sunt diferite, individul este numit heterozigot.


Frecventa cancerelor umane cu determinare genetica este apreciata intre 5 - 10%

In cadrul cancerelor determinate genetic se deosebesc forme ereditare si forme cu

predispozitie familiala; cancerele ereditare propriuzise reprezinta doar 1 - 2% din

totalitatea cancerelor.

Caracteristicile principale ale cancerelor cu determinism genetic sunt: frecventa crescuta in cadrul aceleiasi familii

aparitia la varste tinere

caracterul multifocal sau bilateral


In cadrul cancerelor ereditare deosebim:

transmiterea directa a procesului malign (retinoblastom, nefroblastom,neuroblastom)

transmiterea unei gene modificate (BRCA1, BRCA2)

transmiterea ereditara a unei afectiuni cu potential ridicat de malignizare

transmiterea de neoplazii endocrine multiple

Sunt cunoscute la om peste 200 de mutatii ce predispun la cancer; localizarea

cromozomiala exacta si caracteristicile genei implicate sunt insa cunoscute in putine

cazuri

CANCERE FAMILIALE EREDITARECANCERE FAMILIALE EREDITARE

Caracteristici

Incidenta anormal de mare a cancerului, de regula cu acelasi tip histopatologic si

cu aceeasi localizare primitiva

varsta mica la momentul diagnosticului

frecvent dar nu obligatoriu prezenta unei stari precanceroase

CANCERE FAMILIALE EREDITARE


2/18

cancere colonice familiale

melanom multiplu atipic familial

cancer de san ereditar

sindroame familiale de tumori endocrine multiple

cancere familiale pediatrice

retinoblastomul ereditar nefroblastomul ereditar

neurofibromatoza


Cancere colonice familiale

Reprezinta aprox 5% din totalul cancerelor colonice

Principalele sindroame ereditare ce determina risc crescut de cancer colorectal

sunt: polipoza adenomatoasa familiala

cancerul colorectal ereditar non-polipomatozic (sindrom Lynch)

polipoza colica familiala juvenila sindromul Peutz-Jegers


Melanom multiplu atipic familial

Se transmite autosomal dominant

Agregare familiala de melanom malign si nevi displazici

In aceleasi familii se observa o incidenta crescuta a adenocarcinoamelor

pancreatice si a neoplaziilor in general

reprezinta 5 - 10% din totalul melanoamelor


Cancer mamar ereditar

Cancerul mamar ereditar propriuzis se transmite autosomal dominant si reprezinta5 - 10% din adenocarcinoamele mamare

Apare inainte de 45 ani si este bilateral (simultan sau secvential)

CANCERE FAMILIALE EREDITARE Sindroame familiale de neoplazii endocrine

multiple (MEN)

Caracteristici:

prezenta de tumori endocrine maligne sau benigne simultane la acelasi individ

tumorile sunt hipersecretante

prezenta sindromului la mai multi membrii ai familiei

transmitere autosomal dominanta


Cancere familiale pediatrice

Retinoblastomul ereditar

tumora dezvoltata in copilarie din celulele retiniene embrionare reziduale

20 % din cazurile unilaterale sunt ereditare si aproape toate cele bilaterale

transmiterea este autosomal dominanta

gena responsabila, Rb1, este situata pe cromozomul 13q;


3/18

copiii au risc ulterior de malignitate, in special osteosarcoame si melanoame dar si

alte sarcoame, limfoame, leucemii, tumori cerebrale


Cancere familiale pediatrice

Nefroblastomul ereditar

incidenta egala a formei ereditare si a celei sporadice forma ereditara este bilaterala si este asociata cu un sindrom malformativ

particular, sindromul WAGR: nefroblastom + aniridie + anomalii genitourinare +

retard mental;

sunt implicate mai multe gene situate pe cromozomul 11p

copii au risc crescut de aparitie a celui de-al doilea cancer, in special leucemii

sau limfoame

CANCERE DE GRUP FAMILIAL


Caracteristici

Incidenta mai mare decat in populatia generala a unui tip de cancer in cadrul unui

grup familial riscul ar putea fi transmis autosomal dominant

varsta precoce la momentul diagnosticului

nu se poate elimina cu certitudine expunerea comuna la anumiti carcinogeniexogeni


Exemple

Cancere colonice

caracterul familial nu este sinonim cu predispozitia genetica, dar poate la fel de

bine sa fie determinat de factori exogeni riscul relativ fata de normal este 2 - 4

Adenocarcinom mamar

riscul relativ de cancer mamar la cei care au un caz in familie este de 2 - 4

in aceste familii creste si riscul relativ de cancer colic sau ovarian (se dubleaza)


Exemple

Alte adenocarcinoame cu agregare familiala adenocarcinoame ovariene, gastrice, uterine

adenocarcinoame mamare, colice, ovariene si uterine

PREDISPOZITIE INDIVIDUALA (ANOMALII CONSTITUTIONALE SI/SAUCITOGENETICE)

PREDISPOZITIE INDIVIDUALA

Anumite anomalii constitutionale si/sau citogenetice si metabolice se asociaza cu

risc crescut de cancer, in special in copilarie dar si la varsta adulta

Nu se asociaza cu cresterea riscului general de cancer ci cu cresterea riscului deaparitie a anumitor cancere

Cele mai multe presupun un factor genetic recesiv de predispozitie la cancer


4/18

PREDISPOZITIE INDIVIDUALA

Anomalii de embriogeneza

Genodermatoze

neurofibromatoza von Recklinghausen

boala von Hippel-Lindau

Aberatii cromozomiale constitutionale Trisomia 21 (risc crescut de leucemii)

Sindromul Klinefelter (risc crescut de cancer mamar si de disembrioame

mediastinale)

Sindroame de instabilitate cromozomiala

Sindromul Bloom

Anemia Fanconi

Ataxie - teleangiectazie Xeroderma pigmentosum

SISTEME GENICE

SISTEME GENICE

Fenotipul malign este consecinta unei mutatii genetice (o gena normala,protooncogena, se transforma intr-o oncogena, care poate declansa transformarea

maligna a celulelor suse)

Mutatiile genetice pot produce genotipuri caracteristice dominante (heterozigotii

prezinta fenotip manifest) sau recesive (numai homozigotii prezinta fenotipul manifest)

Se cunosc in prezent peste 100 de oncogene; de obicei pentru aparitia unui fenotiptumoral este nevoie de interventia mai multor oncogene, dar uneori o singura oncogena

este suficienta pentru a declansa evenimentele ce duc la formarea tumorii.

SISTEME GENICE

Genele implicate intr-o susceptibilitate individuala crescuta pentru cancer sunt Oncogene

Antioncogene Alte sisteme genice

sisteme de reparare a leziunilor ADN

gene ale metabolismului carcinogenilor exogeniSISTEME GENICE

Oncogene

Oncogenele au in general caracter dominant favorizand proliferarea celulara. Sunt

forme aberante structural sau functional ale proto-oncogenelor.

Au rol nu numai in aparitia celulei canceroase, ci si in evolutia locala si la distantasi concura la aparitia rezistentei la citostatice.

Proto-oncogenele sunt gene normale care codifica proteine cu rol in cresterea,proliferarea si diferentierea celulara normala.

Sunt necesare mai multe mutatii (6 - 7 evenimente genice) pentru aparitia

fenotipului canceros

De cele mai multe ori la aparitia unui cancer concura mai mute oncogene

SISTEME GENICE

Oncogene

Proto-oncogenele pot deveni oncogene prin:


5/18

Mutatie punctiforma (frecvent in familia genelor ras)

Translocatie Amplificare genica (mai ales in familia genelor myc) Rearanjare genica (mai ales in hemopatii maligne) (ex cromozomul Philadelphia

din leucemia mieloida cronica fuziunea oncogenei bcr cu oncogena c-abl)

Insertia virala (inserarea unui virus in apropierea unei proto-oncogene, activand-o)

SISTEME GENICE

Oncogene

Oncogene ce concura la aparitia unor cancere

c-abl leucemie mieloida cronica

c-erb B1 cancer epidermoid si glioblastoame c-erb B2 (neu) adenocarcinom mamar, ovar, stomac c-gip cancer ovarian si corticosuprarenalian

c-gsp - adenom hipofizar, cancer tiroidian c-myc cancer pulmonar, san, col uterin

c-L-myc cancer pulmonar c-N-myc cancer pulmonar, neuroblastom

SISTEME GENICE

Oncogene

Oncogene ce concura la aparitia unor cancere

c-Ha-ras cancer de vezica urinara, melanom

c-Ki-ras cancer pancreatic, colon, pulmon

c-N-ras leucemie acuta, cancer tiroidian

c-ret - cancer tiroidian

c-ros - glioame c-K-sam cancer gastric

c-sis - glioame c-src cancer colonic c-trk - cancer tiroidian

SISTEME GENICE

Gene supresoare tumorale (antioncogene)

Principala lor functie este inhibarea proliferarii celulare

Au in general caracter recesiv

Pot contribui la aparitia si evolutia cancerului atunci cand ambele alele sunt

inactivate.

SISTEME GENICE

Antioncogene Principalele cancere sau conditii precursoare la a caror aparitie contribuie genele

supresoare: cancer pulmonar cu celule mici gena p53 polipoza colica familiala gena FAP

neurofibromatoza tip II gena NF2

tumori endocrine multiple tip I gena MEN I nefroblastomul ereditar gena WT1


6/18

cancer colorectal genele MCC (FAP) si OCC

retinoblastom gena RB sindrom Li-Fraumeni gena p53 cancer mamar gena p53

SISTEME GENICE

AntioncogeneGena supresoare implicata in retinoblastom RB 1

A fost evidentiata la nivelul cromozomului 13q14.

Modificari ale genei RB1 au fost intalnite in: retinoblastom (40% se transmite ereditar recesiv)

osteosarcom

alte tumori: sarcoame de tesuturi moi, unele cancere pulmonare cu celule mici, un

numar redus de cancere mamare si cancere genitourinare

SISTEME GENICE

Antioncogene

Gena p53

Reprezinta paznicul genomului. Este situata pe cromozomul 17p13.

Codifica o proteina care impiedica celulele sa intre in faza S a ciclului, intervinein reglarea transcriptiei dar are si alte functii: controlul sintezei de ADN in faza G1/S si

controlul apoptozei.

Factorii de mediu (virali, fum de tigara, raze UV, aflatoxine) produc mutatii ale

genei p53, cu inactivarea ei si aparitia unor cancere (colorectal, pulmonar, scuamoase,hepatic, de col uterin).

SISTEME GENICE

Sisteme de reparare a leziunilor ADN

Deficienta sistemelor de reparare a leziunilor ADN este la originea unui numar de

boli asociate cu risc crescut de cancer (sindroamele de instabilitate cromozomiala)

Daca sistemele de reparare sunt deficitare anomaliile genetice se vor acumula

rapid, crescand probabilitatea activarii unei proto-oncogene, care devine oncogena, sau

inactivarii unei gene supresoare deci probabilitate mai mare de a face cancer

Principalele sisteme de reparare a leziunilor ADN sunt: sisteme de excizie-reparare a leziunilor produse de agenti alchilanti

sisteme de reparare a leziunilor induse de raze X

reparare conformationala a ADN, in care intervin topoizomerazele

SISTEME GENICE

Gene ale metabolismului carcinogenilor exogeni

Carcinogenii chimici sufera in organism un metabolism complex, cu o faza de

activare (oxidare prin citocrom p450, care duce la formarea carcinogenului activ) urmata

de o faza de conjugare (sulfoconjugare sau glucozoconjugare) sub control enzimatic(transferaze), ceea ce faciliteaza eliminarea metabolitilor;

Cand aceste mecanisme sunt insuficiente, metabolitii substantelor chimice pot

transforma celula.

Acesti factori pot contribui la aparitia unor cancere (de exemplu cancerul

pulmonar mai frecvent la cei cu metabolizare rapida a debrisoquinei)

Rolul factorilor genetici in cancer


7/18

Cancerul boala genetica?

DA la originea lui cancerul este o boala genetica

Cancerul reprezinta o alterare la nivelul informatiei genetice produse de agentiioncogeni

S-au indentificat cel putin 4 categorii de gene implicate in aparitia bolii:

Proto-oncogenele (in forma activa oncogene) Genele supresoare tumorale (antioncogenele)

Genele aparatului de replicare si reparare a ADN si genele ciclului celular

Genele senescentei si/sau apoptozei

Pentru aparitia unei tumori maligne este necesara mai mult de o modificare

genetica

Cancerul boala genetica Evolutia cancerului este guvernata de combinatia dintre activarea proto-

oncogenelor si inactivarea genelor supresoare tumorale.

Consecintele biologice cele mai evidente ale acestor alterari genetice sunt: Proliferarea celulara autonoma

Capacitatea de a activa formarea de noi vase sangvine Instabilitatea genetica exegerata consecutiva dereglarilor in repararea ADN-ului Posibilitatea de replicare nelimitata consecutiva diminuarii apoptozei Potentialul invaziv capacitatea invaziei locale si formarii de metastaze

Bazele moleculare ale cancerului

ONCOGENEOncogene

Fiecare etapa din cadrul transformarii maligne este determinata de un numar limitat de

modificari genetice.

PROTO-ONCOGENA - o gena normala cu functii in controlul: Semnalizarii intercelulare

Diferentierii

Proliferarii celulare Motilitatii

Supravietuirii celulare

ONCOGENA- o gena a carei functie este activata in cancer Activarea proto-oncogenelor se realizeaza prin:

Mutatii punctiforme - duc la activarea anumitor enzime

Deletii - suprima regiuni reglatoare negative ale unor proteine Amplificari genice - cresterea exprimarii unor gene Translocatii cromozomiale

Activare unei proto-oncogene cu aparitia unei oncogene e un mecanism

dominant, adica modificarea unei singure alele este suficienta pentru initierea sauprogresia unui cancer

Oncogene

In ultimii 20 de ani au fost identificate aproximativ 60 de proto-oncogene. Majoritatea codifica proteine cu rol in transmiterea unor semnale in interiorul

celulei.


8/18

Gena SRC, prima oncogena identificata in 1976, reprezinta o versiune modificata

a unei gene celulare incorporata in genomul unui retrovirus aviar ce determina sarcomul

Rous. Oncogenele cel mai frecvent activate in cancerele umane sunt:

ERBB2 - cancer ovar/san.

Familia RAS - mai ales KRAS-pulmon, colon-rectal, pancreatic. MYC - cancer san, esofag, leucemii acute si cronice.

Localizarea oncogenelor

Proto-oncogena cERB-B2

Aparitia oncogenei este consecinta amplificarii genei normale E situata pe cromozomul 17q21

Codifica o proteina transmembranara cu structura de receptor pentru factorul

de crestere epidermal. Domeniul intracelular al receptorului are activitatetrozinkinazica Supraexprimarea genei determina activarea semnalului de fosforilare a tirozinei,

favorizand cresterea.

In 27% din cancerele mamare avansate gena este amplificata.

Proto-oncogena cERB-B2 - continuare Pentru blocarea actiunii cERB-B2 s-au sintetizat anticorpi neutralizanti si

inhibitori specifici ai activitatii tirozinkinazei

TRASTUZUMAB - HERCEPTIN e un anticorp monoclonal ce se leaga de

domeniul extracelular al proteinei transmembranare codificate de cERBB2

Determina remisiuni complete si partiale in 13-20% din cancerele mamare

metastatice

Determina cresterea supravietuirii la 1 an si cresterea timpului pana la progresia

bolii

E bine tolerat

Proto-oncogenele - RAS

Codifica proteina p21:

Este ancorata de suprafata citoplasmatica a membranei celulare printr-un

fragment lipidic

Transmite semnalele spre nucleu si alte componente celulare

Au rol in determinarea formei celulei

Interactioneaza indirect cu tironzinkinazele activate

Se comporta ca amplificatori ce cresc forta semnalului generat de activarea

receptorilor de la suprafata celulei. In forma activa proteinele ras se leaga de GTP catalizandu-i hidroliza in GDP,

dupa care revin la forma inactiva.

Au efect pro sau antiapoptoic in functie de proteinele cu care se cupleazaProto-oncogenele RAS - continuare

Oncogenele provenite din proto-oncogenele RASprezinta frecvent mutatii nonsens intr-un numar limitat de codoni in situsul de legare a GTP de enzima: astfelhidroliza GTP devine imposibila

Prin activarea RAS celula este stimulata continuu

In 15-30% din cancerele umane exista mutatii la nivelul genelor RAS

Proto-oncogena c-MYC


9/18

Activarea proto-oncogenei c-MYC se produce prin:

Amplificarea regiunii continand gena de pe cromozomul 8

Translocatie cromozomiala in diverse forme de leucemie Codifica un factor de transcriptie ce se leaga specific de anumite nucleotide din

ADN.

Este implicata in controlul proliferarii celulare normale Promoveaza diviziunea celulara prin favorizarea tranzitiei celulelor din faza G0 in

faza G1 Activeaza alte gene promitotice favorizand transcriptia lor

Induce apoptoza in faza G1 si S a ciclului celular:

Privarea celulei de factori de crestere induce apoptoza prin activarea proto-

oncogenei c-MYC

Oncogena c-MYC apare in limfomul Burkitt, cancer pulmonar, neuroblastomProto-oncogena - BCL 2

Este situata pe cromozomul 18q 21 la nivelul punctului de rupere al translocatiei

14-18

Apartine unei familii de gene: BCL-2, BCL-XL , BAX, BAD, BAK, BIK Genele BAX, BAD, BAK, BIK au rol proapoptoic Genele BCL-2 si BCL-Xl au rol antiapoptoic Esential este raportul dintre produsii proteici ai acestor gene

Proto-oncogena - BCL 2 - continuare

Codifica o proteina capabila se prelungeasca durata de viata a unei celuleimpiedicand declansarea apoptozei

Studiile biochimice au relevat ca aceasta proteina regleaza permeabilitatea

memebranei mitocondriale

Leziunile mitocondriale si revarsarea continutului mitocondrial in citoplasma

reprezinta principalul semnal ce declanseaza apoptoza.

Proteina Bcl2 mentine inchise canalele mitocondriale si astfel permite

supravietuirea celulelor.

Gena BCL2 e modificata in limfoame (limfomul nonHodgkin cu celule B) si in

unele leucemii.

GENE SUPRESOARE TUMORALEGene supresoare tumorale

Genele supresoare tumorale sau antioncogenele au rol in controlul cresterii si

diviziunii celulare Modificarea lor in cursul procesului de carcinogeneza duce la pierderea unei

functii esentiale pentru mentinerea proliferarii celulei normale.

Pierderea functiei unei gene supresoare tumorale e in general un mecanism

recesiv - ambele copii ale genei trebuie inactivate pentru a dezactiva functia

corespunzatoare

Inactivareagenelor supresoare tumorale se produce prin:

Pierderea alelelor


10/18

Insertii sau deletii care bruiaza citirea genei

Diminuarea transcriptiei consecutiv alterarii regiunii promotoare

Mutatii punctiforme ce schimba natura terminatiilor esentiale in activitateaproteinei corespondente

Gene supresoare tumorale - continuare

Sunt impartite in 2 grupuri principale: Gene paznici ai barierelor

Produsii lor controleaza barierele ce se gasesc in puctele cheie ale proliferarii

celulare Sunt reglatori negativi ai ciclului celular

Actioneaza ca frane in controlul diviziunii celulare

Gene portari Produsii lor controleaza precizia diviziunii celulare, mai putin durata si vitezaciclului celular Sunt implicate in repararea ADN-ului si controlul stabilitatii genomice Inactivarea lor nu stimuleaza diviziunea celulara in sine, ci sensibilizeaza celula,

determinand-o sa acumuleze rapid alte modificari geneticeGene supresoare tumorale

Genele supresoare tumorale au fost identificate prin studiul virusurilor cu ADNsi analiza sindroamelor tumorale familiale.

In 1971 Knudson a propus ipoteza dublei lovituri pentru a explica caracterul

ereditar al retinoblastomului. El a postulat ca intr-un mediu familial este posibil ca

indivizii sa nu mosteneasca decat o singura copie normala a genei, cealalta alela fiind fie

inactivata, fie pierduta, fie partial eficace. In consecinta acesti indivizi au nevoie de o

singura mutatie suplimentara pentru a dezactiva copia restanta a genei, pierzind astfel intotalitate functia corespunzatoare

Este posibil ca acest tip de cancer sa apara si sporadic. In acest caz sunt necesaredoua evenimente mutagene consecutive pentru a inactiva cele 2 copii ale genei in aceeasi

celula

S-a elaborat conceptul de gena supresoare tumorala recesivaVirusuri cu ADN

Multe virusuri ADN asociate cancerelor (HPV, EBV, HBV) codifica proteine virale

complexe capabile sa sechestreze si inactiveze proteinele celulare.

Virusulpapilomului uman codifica doua proteine distincte:

E7- neutralizeaza pRb

E6- neutalizeaza p53

S-a sugerat ca pRb si p53 ar putea avea functii similare si complementare

cooperand la reglarea diviziunii celulare In cancerul colului uterin mutatiile genei p53 nu sunt frecvente, dar proteina p53

este inactivata prin cuplarea cu proteina virala E6 produsa de HPV, rezultand degradarea

rapida si eliminarea p53.

Gena p53 - gardianul genomului


11/18

Este situata pe cromozomul 17p13

Codifica o fosfoproteina ce se acumuleaza in mediul celular ca raspuns la diferite

forme de stres, mai ales cosecutiv lezarii ADN. Proteina p53

Este localizata in nucleu

Durata de supravietuire scurta aproximativ 15 min. In conditii normale este in cantitate foarte redusa

Exista sub doua forme fosforilata si nefosforilata

Este reglator al transcriptiei influentand exprimarea a zeci de gene ce intervinin:

Controlul ciclului celular

Inductia apoptozei

Repararea ADN

Controlul diferentierii

Gena p53 - continuare

Functiile proteinei p53:

Factor de transcriptie Stimuleaza transcrierea genelor care contin la nivelul promotorului un situs de

legare cu p53:

Gena Mdm2 reglator negativ al p53

Gena Gadd45 Growth arrest DNA damage inducible

Gena Waf-1 un inhibitor al CDK in G1 Inhiba transcriptia genelor c-Fas, c-Jun, Rb

Inhibitor al replicarii ADN

Prin interactiunea cu proteine cheie ale sintezei ADN

Exemplu proteina RPA (replicator proteina A)

Gena p53 - continuare

In celulele supuse unor nivele tolerabile de stres genotoxic activarea p53 setraduce prin:

Oprirea ciclului celular

Retragerea temporara a celulei din compartimentul proliferativ

Inducerea diferentierii

Daca celulele sunt confruntate cu nivele crescute de stres genotoxic, p53 induce

apoptoza, astfel se elimina celulele ce prezinta alterari cu potential oncogen.

Pierderea functiei p53 prin mutatie permite celulelor cu ADN modificat saramana in populatia proliferativa, eveniment indispensabil expansiunii unei clone celulare

canceroase.

Gena p53 - continuare p53 este modificata prin mutatii punctiforme la nivelul zonei ce codifica

domeniul de legatura a p53 cu ADN. Aceste mutatii impiedica plierea corecta a acestui domeniu proteic si perturbainteractiunea p53 cu tintele sale specifice din ADN

Proteinele mutante sunt extrem de stabile si se acumuleaza in mediu celulelor

canceroase, facand posibila detectarea lor prin IHC in tumora primitiva sau metastaze In celulele normale degradarea p53 este reglata de proteina Mdm2.


12/18

Amplificarea MDM2 este frecventa in osteosarcoame si in tumori cerebrale.

MDM2 se comporta ca o oncogena tinand cont ca amplificarea sa determina inactivarea

unei gene supresoare tumorare.Gena CDKN2A Situata pe bratul scurt al cromozomului 9 (9p22)

Inhiba kinaza ciclin dependenta 2 (CDK2) Este unica deoarece contine 2 cadre de lectura distincte, cu 2 promotori diferiti,

acelasi ADN fiind utilizat pentru a sintetiza 2 proteine diferite:

P16 reprezinta o frana a ciclului celular P16 este un inhibitor al CDK4 si CDK6, ce se asociaza ciclinei D1 in faza G1 a

ciclului celular.

Pierderea sa creste durata de viata a celulei cu evitarea apoptozei

P14ARF(ARF=Alternative Reading Frame) Activarea P14 ARF blocheaza Mdm2 avand drept consecinta acumularea si

activarea p53 Locusul ocupat de CDKN2A este alterat prin:

Pierderea unei alele Mutatii

HipermetilareGena DCC

Este situata pe comozomul 18q

Codifica o proteina cu rol de receptor pentru molecula NETRIN-1 (ghideazaorientarea axonului)

Este similara N-CAM (molecule de adeziune celulara neurale)

Reprezinta un substrat pentru caspaza 3

Induce apoptoza in celulele in care calea FAS/FASL e blocata Blocheaza apoptoza cand molecula NETRIN-1 e cuplata

Pierderea expresiei genelor DCC este intalnita in mai multe tipuri de tumori.

In cancerul colorectal metastazat s-au identificat mutatii la nivelul DCC, ceea cesugereaza ca functia normala a proteinei codificata de DCC este importanta in prevenirea

invaziei si/sau metastazarii.

SINDROAME DE CANCERE FAMILIALESindroame de cancere familiale

Sunt transmise ca un caracter recesiv ce presupune mostenirea unei alele mutante si a

unei alele normale a unei gene supresoare tumorale

Exemple: Retinoblastomul

Polipoza adenomatoasa familiala

Melanomul malign ereditar Cancerul mamar si ovarian familial

Cancerul colorectal nonpolipozic ereditar

Tumora Wilms ereditara Sindromul Li Fraumeni

Neoplaziile endocrine multiple

Retinoblastomul

Retinoblastomul poate apare atat in forma sporadica cat si familiala


13/18

Forma sporadica se dezvolta in primii 7 ani de viata si este in general unilaterala

Forma familiala apare in primul an de viata si este bilaterala

Gena responsabila de aparitia retinoblastomul familial a fost identificata pecromozomul 13q14 si a fost denumita RB1 RB1 codifica o proteina nucleara ce se leaga de factorii de transcriptie si-i

inactiveaza ProteinaRb1 se cupleaza cu ciclina D si E2F impiedicand tranzitia celulelor din

faza G1 in faza S a ciclului celular

Rb1 inhiba capacitatea E2F de a se lega de ADN si a initia transcriptia genelornecesare sintezei ADN

Polipoza adenomatoasa familiala

Se caracterizeaza prin dezvoltarea unor multiple adenoame intestinale careprogreseaza intr-un procent de 100% spre cancer colorectal

Este o boala sistemica in care pot apare si:

Carcinoame sau adenoame duodenale, tumori desmoide, osteoame mandibulare,

tumori epidermoide cutanate, hipertrofia congenitala a epitelului retinian pigmentar Este determinata de o mutatie a geneiAPC situata pe cromozomul 5q21 ce

determina formarea unei proteineAPC scurtate In celulele normale proteinaAPC induce degradarea beta-cateninei, o

glicoproteina cu rol in adeziunea intercelulara si semnalizarea intracelulara

Mutatii in genaAPC au fost identificate in 80% din cancerele colorectalesporadice

Melanomul malign ereditar

Gena responsabila de aparitia acestei maladii este situata pe cromozomul 9p21 Codifica o proteina cunoscuta sub denumirea de p16 ce inhiba activitateakinazelor ciclindependente

Inhibitorii CDK moduleaza mecanismul prin care celulele strabat faza M a

ciclului celular si replicarea ADN Genele ce codifica inhibitorii CDKactioneaza ca gene supresoare tumorale iar

mutatiile la nivelul acestora favorizeza dezvoltare tumorala

Cancerul mamar si ovarian familial

Au fost identificate 2 gene asociate sindromului:

BRCA1-pe cromozomul 17q21

BRCA2-pe cromozomul 13q12

In familiile cu incidenta crescuta a cancerului mamar (cel putin 4 membri) 50%din indivizii afectati au mutatii in gena BRCA1 si 30% in BRCA2

In familiile cu incidenta crescuta atat a cancerului mamar cat si ovarian 75% sunt

atribuibile modificarilor BRCA1 si 23% BRCA2 BRCA2 este mai frecvent asociata cu cancerul mamar la barbat si cancerul

prostatic

Mostenirea unei mutatii in BRCA1 determina un risc de peste 80% de a facecancer mamar

Functia proteinelor codificate de BRCA1 si BRCA2 nu este cunoscuta.

Cancerul colorectal nonpolipozic ereditar

Diagnosticul se pune pe baza criteriilor Amsterdam:


14/18

Minim 3 membrii ai unei familii prezinta sindromul si unul dintre ei este ruda de

gradul unu cu ceilalti doi

Cancerul colorectal apare pe parcursul a cel putin 2 generatii

Cel putin o tumora este depistata sub 50 ani

In aceste tumori apar mutatii in microsatelitii (secvente repetitive scurte de mono,

di, trinucleotide interpuse in genomul normal) ADN-ului In peste 70% din cazuri se identifica mutatii in una din cele 4 gene ce repara

imperecherea defectuoasa a nucleotidelor (MLH-1, MSH-2, PMS-1, PMS-2)

Aceste gene codifica proteine ce recunosc, excizeaza si repara cuplareainadecvata a nucleotidelor astfel prezervand integritatea genomului.

Sindromul Li-Fraumeni

Pierderea ereditara a p53 determina aparitia sindromului familial Li-Fraumeni

Sindromul Li-Fraumeni se caracterizeaza prin aparitia unui spectru larg detumori maligne:

Osteosarcoame,

Sarcoame de tesuturi moi

Leucemii Tumori cerebrale

Tumori mamare Tumori maligne adrenocorticale

50% din pacientii cu acest sindrom dezvolta o tumora maligna pana la varsta de

30 de ani, acest procent ajungand la 90% la 70 de ani. Terapia genica experimentala a demonstrat ca este posibila restaurarea functiei

p53 in celulele care au pierdut gena.

S-au sintetizat medicamente tinta pentru restaurarea functiei p53 mutante

TELOMERITelomeri Reprezinta extremitatile cromozomilor eucariotelor. Sunt esentiali pentru mentinerea stabilitatii cromozomiale La vertebrate sunt alcatuiti dintr-o secventa repetitiva de nucleotide TTAGGG

La fiecare diviziune celulara telomerii celulelor somatice normale se scurteza cu

un numar variabil de nucleotide (50-150) Existenta telomerilor asigura replicarea completa a cromozomilor si previne

degradarea capetelor terminale ale acestora Atunci cand telomerii unui cromozom ajung sub o lungime critica celula

respectiva iese din ciclul celular, devine incapabila de replicare si imbatranita. Fossel a descris telomerii ca un ceas al imbatranirii replicative. Celulele normale au o capacitate limitata de proliferare ceea ce reprezinta o

bariera pentru carcinogeneza.Telomeraza

Este o enzima ce permite sinteza unui nou ADN telomeric, ce inlocuieste

secventele pierdute in cursul diviziunilor anterioare. Lipseste din aproape toate celulele umane normale

In 85% din cancere este supraexprimata

Dozarea telomerazei: Nu face inca parte din practica clinica de rutina


15/18

Suscita un interes considerabil in diagnosticul si prognosticul cancerului In sedimentul urinar poate fi utilizata in diagnosticul cancerului vezicii urinare Poate fi predictiva pentru evolutia neuroblastomuluiTelomeraza - continuare

Manipularea genetica a subunitatilor catalitice ale telomerazei, hTERT, a

determinat inhibitia activitatii acesteia in celulele canceroase cu: Limitarea proliferarii

Moartea celulara Aparitia unei noi forme de tratament cu inhibitori de telomeraza Exista tumori la care procesul de conservare a telomerilor este independent de

telomeraza fiind produs printr-o alungire alternativa a telomerilor

APOPTOZA

Apoptoza - definitie Reprezinta un proces fiziologic care are loc la nivelul celulei,

Inscris in programul genetic al celulei,

Se desfasoara cu consum energetic,

Are mecanisme biochimice proprii, Declansarea apoptozei duce la moartea celulei.

Nu e insotita de fenomene inflamatorii

Este un mod de moarte celulara ce faciliteaza procese fundamentale:

Dezvoltarea (suprimand tesuturile nedorite in cursul embriogenezei)

Raspunsul imunitar (eliminand celulele T autoreactive)

Aspecte comparative intre necroza si apoptoza

Apoptoza vs Necroza

Apoptoza - etapeSe desfasoara in 3 etape:

Etapa reglatoare: cuprinde toate caile de semnalizare ce angajeaza o celula in procesul mortiicelulare.

Are rol in controlul proliferarii, diferentierii celulare, raspunsului la stres,

mentinerii homeostaziei Etapa efectoare:

Au fost identificate 13 proteaze care induc descompunerea structurii celulare in

cursul apoptozei: caspazele 1-13 Etapa de digestie:

Are loc recunoasterea resturilor celulare si eliminarea prin digestie de celulele

vecine

Apoptoza etapa reglatoareS-au identificat 2 cai principale de semnalizare a apoptozei

Calea intrinseca:

Este initiata de:

O carenta in factori de crestere sau hormoni (corticosteroizi)

Leziuni ADN induse de: Radiatii ionizante in doze mici si moderate


16/18

Radiatii UV-stimuleaza apoptoza in tesutul cutanat

Medicamente citotoxice: tamoxifen, etopozid, cisplatin, vinblastina

Se realizeaza prin intermediul mitocondriilor

Calea extrinseca:

Depinde de modificarile conformationale ale anumitor receptori membranari dupacuplarea cu liganzii specifici.

Inducerea apoptozei prin alterarea ADN

Apoptoza calea intrinseca

Medicamentele citotoxice induc apoptoza prin:

Modificari critice in mitocondrii.

Translocarea Bax din citozol in mitocondrie cu eliberarea citocromului c.

Prezenta citocromului c in citoplasma:

Determina pierderea potentialului transmembranar.

Activeaza caspaza 9, care la randul ei activeaza caspaza 3.

Formeaza un complex cu Apaf-1 procaspaza 9 si ATP numit apoptozom.

Bcl-2 si Bcl-xL suprima apoptoza: Impiedicand eliberarea citocromului c.

Interferand cu activarea caspazelor prin citocromul c si Apaf-1.Apoptoza calea intrinseca

Apoptoza calea intrinseca

Apoptoza calea extrinseca La suprafata celulei exista receptori tanatogeni ce pot fi activati de molecule de

semnalizare: Factori de crestere sau substante inrudite Receptorii tanatogeni cel mai bine caracterizati sunt: FAS si TNFR-1 Receptorii tanatogeni sunt alcatuiti dintr-un: Domeniu extracelular- de care se leaga ligandul specific Domeniu intracelular secventa omologa citoplasmatica numita domeniulmortii

Domeniu intracelular al receptorilor FAS si TNFR-1 este aproape identic, avand

rol in transductia semnalului apoptoic.Apoptoza calea extrinseca - continuare

Receptorii tip FAS sunt exprimati in numar mare pe celulele din:

Ficat, inima, pulmon, ovar

Limfocitele T umane activate

Celulele T leucemice (HTLV-1)

Foitele embrionare

Activarea receptorului FAS de ligandul sau specific (FASL sau CD95L)determina:

O modificare conformationala a receptorului

Interactiunea domeniului mortii cu molecula adaptatoare FADD

Activarea procaspazei 8

Sistemul FAS/FASL are un rol important in apoptoza fiziologica:

Apoptoza limfocitelor T activate la sfarsitul raspunsului imun

Distrugerea celulelor tinta infectate viral


17/18

Distrugerea celulelor tumorale de limfocitele T citotoxice si celule NK

Distrugerea celulelor inflamatorii din teritorii privilegiate imunologic - ochiul

Apoptoza calea extrinseca - continuare In anumite tipuri de celule apoptoza indusa de medicamente este asociata cu

activarea Fas

Radiatiile UV activeaza receptorul Fas in absenta ligandului. TRAIL (ligandul inductor al apoptozei legat de TNF-Apo-2L)

induce moartea celulara numai in celulele transformate sau tumorale 28% din aminoacizii din TRAIL sunt identici cu cei din FasLApoptoza calea extrinseca

Apoptoza etapa efectoare

Caspazele reprezinta proteaze cu rol in descompunerea structurilor celulare in cursul

apoptozei.

Sunt secretate sub forma de zimogeni inactivi.

Se impart in 2 categorii:

Caspaze initiatoare 8, 9, 10 semnalizeaza apoptoza si activeaza caspazeleefectoare

Caspaze efectoare 3, 7 determina modificari morfologice celulare Se cunosc peste 60 de substraturi ale caspazelor (majoritatea clivate specific de

caspaza 3):

Componentii cheie ai citoscheletonului (actina, laminina, etc)

Enzimele implicate in metabolismul si repararea ADN (poli-polimeraza si

proteinkinaza dependenta de ADN)

Kinazele implicate in controlul ciclului celular

Apoptoza - implicatii terapeutice Pe modele animale s-a constatat ca supresia BCL-2 de o oligonucleotida antisens

intarzie cresterea tumorala

Acesta observatie face obiectul unor studii clinice

Se evalueaza posibilitatea utilizarii TRAIL recombinant pentru a induce

apoptoza in celulele maligne TRAIL reprezinta baza tratamentului leucemiei promielocitare cu acidul tout-

trans retinoic

Utilizarea unorinhibitori ai caspazelor in tratamentul bolilor degenerativecaracterizate printr-o apoptoza excesiva

Butiratul, un acid gras cu lant scurt produs prin fermentatia bacteriana a fibreloralimentare, determina in vitro:

Stimularea apoptozei, inhibarea cresterii, favorizarea diferentierii

Posibil rol in prevenirea cancerului colorectal

Ciclooxigenaza intervine in modularea apoptozei celulelor intestinale prin

modificarea exprimarii BCL-2


18/18

Innhibitorii ciclooxigenazei (aspirina si medicamente similare) pot stimula

apoptoza si inhiba formarea tumorilor

Documents

04 - Factorii Genetici in Cancer