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genes del cancer
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ONCOGENES
Dra. O. Graciela ScharovskyInstituto de Gentica Experimental
Facultad de Ciencias Mdicas, U.N.R.2006
La transformacin
maligna surge de la
acumulacin de mltiples daos
en el genoma
1er. Impacto
2do. Impacto
3er. Impacto
ClulaNormal
Dao enel ADN
Apoptosis
Reparacin
Displasialeve
Displasiasevera
Tumor invasivo
Patognesis del cncer
Cambios en el genomade clulas somticas
Activacin de oncogenespromotores del crecimiento
Inactivacin de genessupresores de tumores
Expresin de productos de genes alteradosy prdida de productos gnicos regulatorios
CNCER
Factoresgenticos
Factores ambientales:Sustancias qumicas,radiaciones y virus.
Expansin clonal
Mutaciones adicionales
Heterogeneidad
ONCOGENESDefinicin
Genes capaces de inducir cncer
Cualquier gen que produce un fenotipo malignocuando se introduce en una clula normal
Un gen ntimamente asociado con una enfermedadmaligna particular. Por ejemplo, un gen quimricoformado por una translocacin cromosmica.
ONCOGENESDescubrimiento
Retrovirus transformante RSV (Rous Sarcoma Virus)Genes: gag, pol, env y src
Bishop y Varmus (1977)Secuencias homlogas en clulas eucariotas normales libres de virus
Oncogenes virales
v-onc
Proto-oncogenes
c-onc
Tumores producidos por extractos acelulares del sarcoma de Rous (principios del siglo XX)
Peyton Rous descubri el virus que causa el cncer en los pollos
Origen celular de los oncogenesretrovirales
Nmero y tamao de los exones e intrones
Los c-onc estn ligados a los mismos genes en distintas especies
Inoculacin de virus carentes de v-onc en clulas eucariotas
Todos los v-onc tienen homlogo celular, perono todos los c-onc tienen contraparte viral
c-ONC clulaADN del hospedador
v-ONC
LTR-gag-pol-env-LTR
Retrovirus simple
Transduccin retroviral de un oncogn
Estructura de un retrovirus
Oncogenes adenovirales
Oncogenes de virus a ADN (SV40, virus del papiloma)no tienen homologa con los c-onc
Forman parte del genoma viral necesario parala replicacin del virus
La mayora de las clulas infectadas con virus aADN muere, pero algunas sobreviven y sontransformadas
Las protenas codificadas por los oncogenes de estos virus interactan con protenas del ciclo celular o inactivan producto de genes supresores de tumores
Virus Producto gnico Blanco celular
Adenovirus
Virus Polioma
SV40
Virus Papiloma
E1AE1B
Antgeno T grande Rb, p53
Antgeno T mediano Src, PI3K
E7 E6 E5
Rb p53
Rb p53 receptor PDGF
Los virus a ADN apuntan a los genes supresores de tumores
Mecanismos de activacin de los proto-oncogenes
ADN
Prot
o-on
cog
n
Protenanormal
CRECIMIENTONORMAL
Nuevo promotor
Translocacin: el gense mueve a otro locusbajo nuevos controles
Protena normalestimulante del
crecimiento, en exceso
Amplificacin gnica: mltiples copias del gen
Mutacin puntual dentro del gen
OncognProtena hiperactiva
o resistente a ladegradacin
C NCER
Translocacin cromosmica
myc
Ig mycIg
8 14 8 14
Cromosomasnormales
Linfoma deBurkitt
Linfoma de Burkitt
abl
bcr
9 22 9 22
Cromosomasnormales LMC
bcrabl
Leucemia mieloide crnica
ADN de cncer de vejiga EJ
Procedencia de H-ras Poder transformantesobre NIH.3T3
1
2
3
4
5
6
ADN de placenta humana
ADNs recombinantes:
VAL GLI ALA VAL GLIGTG GGC GCC GTC GGT9 10 11 12 13
GTG GGC GCC GGC GGTVAL GLI ALA GLI GLI
Secuencianucleotdica
Secuenciaaminoacdica
Secuenciacin de la reginde ADN involucrada en la transformacin
Codn Nro.:EJ
Placenta
+
++
+
-
-
--
Mutacin
puntual
Amplificacin gnica
c-myc en neuroblastomas (300) c-erbB-2/HER-2 en cncer de mama (30)
Mutagnesis insercional.
El proceso activa el gen Wnt-1 y produce cncer de mama en elratn infectado con el MMTV.
Sitios de integracin de MMTV observados en 19 tumoresdiferentes (flechas).
Las inserciones pueden activar la transcripcin de Wnt-1desde distancias de ms de 10.000 pares de nucletidos decada lado del gen.
Este efecto se atribuye a una secuencia de ADN exacerbadorapotente que est presente en las repeticiones terminales delgenoma de MMTV.
En cada clula existen dos copias o alelos de cada gen, que en condiciones normales se denomina proto-oncogn
La mutacin de un alelo convierte al proto-oncogn normal en un oncogn activado que contribuye al proceso carcinognico
El oncogn es dominante sobre el proto-oncogn y resulta en un producto desrregulado o activado constitutivamente
La conversin oncognica es una mutacin de ganancia de funcin
Conversin oncognica
Virus tumoralesVirus a ARNVirus a ADN
Identificacin de oncogenes
Reordenamientos genmicosTranslocaciones
Inversiones
Amplificaciones/Doble diminutos
Ensayos funcionalesTransfecciones de ADN tumoral
Transfecciones de bibliotecas de ADNc
HPV (human papilloma virus)
Activacin de la proliferacin por virus a ADN
PROLIFERACIN CELULARBLOQUEADA
PROLIFERACIN CELULARACTIVADA POR VIRUS DE ADN
Las protenas E6 y E7 codificadas por el virus del papiloma, secuestran tanto Rb como p53; otros virus a ADN relacionados, como SV40, usan una
protena viral llamada antgeno grande T, que cumple ambos propsitos
Papiloma E5 imita al ligando de PDGF
dominio de unin
del ligando
dominio de quinasa
Papiloma E5 imita al ligando de PDGFR
dominio de unin
del ligando
dominio de quinasa
dimerizacin de PDGFR
mediada por PDGF
Dimerizacin ligando-independiente mediada por
BPV E5
Activacin de la proliferacin por virus a ARN
La proliferacin puede ser estimulada por: virus portador de un v-onc virus sin v-onc, pero se integra cerca de un proto-oncogn virus que se inserta en un gen supresor tumoral y lo inactiva
Deteccin deoncogenes
en tumoreshumanos
Transfeccinde ADN
Clonado de genes transformantes
Mecanismos que conducen a la proliferacin celular
Unin de un factor de crecimiento (primer mensajero) a su receptor especfico de membrana
Activacin de molculas transductoras de seales intracelulares asociadas a los receptores celulares
Transmisin de la seal desde el citosol al ncleo a travs de segundos mensajeros
Transcripcin del ADN y divisin celular
Productos de los oncogenes y sus funciones
Clase 1FACTORES DE CRECIMIENTO
I. FACTORES DE CRECIMIENTO
II. RECEPTORES DE FACTORES DE CRECIMIENTO
III. TRANSDUCTORES DE SEALES
PROTENAS G
TIROSINAS QUINASAS NO ASOCIADAS A MEMBRANA
TIROSINAS QUINASAS
ASOCIADAS A MEMBRANA
TREONINAS/SERINAS QUINASAS
IV. PROTENAS REGULADORAS DE LA TRANSCRIPCIN
NUCLEAR
NCLEO
CITOPLASMA
MEMBRANA CELULAR
REGIN EXTRACELULAR
Clase 2RECEPTORES DE FACTORESDE CRECIMIENTO
Clase 3TRANSDUCTORES DE SEALES
Clase 4PROTENAS REGULADORAS DE
LA TRANSCRIPCIN NUCLEAR
fgf-5Factor de crecimiento relacionado a FGF (factor de crecimiento fibroblstico)
hstFactor de crecimiento relacionado a bFGF
int-1Factor de crecimiento embrionario
int-2Factor de crecimiento relacionado a bFGF
sisFactor de crecimiento derivado de plaquetas (PDGF)
Clase 1. FACTORES DE CRECIMIENTO
Son protenas extracelulares de bajo PM que actan atravs de sus receptores especficos
Clase 1. FACTORES DE CRECIMIENTO
El oncogn v-sis de SSV (virus del sarcoma de simios)codifica para una protena homloga a la cadena B delPDGF
v-sis transforma in vitro clulas que expresan PDGFR, lo que sugiri la teora autocrina del cncer
La activacin de los oncogenes int-2, hst y ks-3 llevaa la sntesis aumentada de protenas que funcionancomo bFGF
Clase 2. RECEPTORES DE FACTORES DE CRECIMIENTO
erbBReceptor de EGF (EGFR) truncado con actividad tirosina quinasa
kitReceptor de clulas troncales (stem cells) con actividad tirosina quinasa
mas Receptor de angiotensina
metReceptor afn a EGFR truncado con actividad tirosina quinasa
neuProtena afn a EGFR con actividad tirosina quinasa (ligando desconocido)
El producto del oncogn c-erbB2/HER-2/neu es un receptor de membrana de 185 kDa con ligando desconocido.
Su amplificacin gnica resulta en la sobreexpresin de la protena, que correlaciona con una supervivencia libre de enfermedad menor y una supervivencia acortada en pacientes con ganglio axilar (+)
c- erbB2/HER- 2/neu
La heterodimerizacin con otros receptores activa a HER-2
Unin de EGF a EGFr
asociacin ydimerizacin
con HER-2
Fosforilacin
EGFr HER-2/neu
EGF/EGFr HER-2
EGF/EGFr HER-2
Clulacancerosa
La activacin del receptor HER-2 transmite seales hacia el ncleo, controlando el
crecimiento celular
Trastuzumab (Herceptin) Primer anticuerpo monoclonal aprobado por la FDA
para el tratamiento del cncer de mama
Anticuerpo monoclonal humanizado derivado de ADNrecombinante que reconoce con alta afinidad el dominioextracelular de HER-2
Mejora el resultado del tratamiento de pacientes concncer de mama avanzado HER-2+ (1/3 de pacientes)
Se proponen tres mecanismos de accin: potenciacinde la citotoxicidad por quimioterapia, inhibicin de laproliferacin tumoral por induccin de inhibidoresendgenos del ciclo celular (p27kip), facilitacin de lafuncin inmune
Clase 3. TRANSDUCTORES DE SEALESabl
Tirosina quinasa citoplasmtica o nuclear
fesTirosina quinasa citoplasmtica
MosTreonina/serina quinasa citoplasmtica
rafTreonina/serina quinasa citoplasmtica
rasProtena G asociada a membrana con actividad GTPasa
srcTirosina quinasa asociada a membrana
yesTirosina quinasa asociada a membrana
Quinasas citoplasmticasa) actividad de tirosina-quinasa asociada a membrana
src
b) actividad de tirosina-quinasa no asociada a membrana
abl: su producto se localiza en citoplasma y ncleo y se activa portranslocacin o insercin de retrovirus
c) actividad de serina/treonina-quinasa
raf: mutaciones en la zona amino terminal producen activacinconstitutiva de la quinasa
mos: su poder transformante estara dado por aumento de la produccin de la protena
Clase 3. TRANSDUCTORES DE SEALES Protenas G: ras
Quinasas citoplasmticasa) actividad de tirosina-quinasa asociada a membrana
src
b) actividad de tirosina-quinasa no asociada a membrana
abl: su producto se localiza en citoplasma y ncleo y se activa portranslocacin o insercin de retrovirus
c) actividad de serina/treonina-quinasa
raf: mutaciones en la zona amino terminal producen activacinconstitutiva de la quinasa
mos: su poder transformante estara dado por aumento de la produccin de la protena
Clase 3. TRANSDUCTORES DE SEALES Protenas G: ras
GTP
p21ras
p21ras
GAP
P
Ras activado
Ras inactivo
Hidrlisis de GTPbloqueada cuando
ras est mutado
GEF
GDP
GDP
p21ras
GTP
GAP
ras
Va de activacin de ras
Ras
RTK
RTK
GDP
MEK
ERK
Va de activacin de ras
Ras
RTK
RTK
Grb SOSGDP
MEK
ERK
Va de activacin de ras
Ras
RTK
Raf
Cyclin D
RTK
Grb SOSGTP
MEK
ERK
posicin del amino cidogen Ras 12 59 61 Tumor
c-ras (H, K, N) Gly Ala Gln clulas normalesH-ras Gly Ala Leu carcinoma de pulmn
Val Ala Gln carcinoma de vejigaK-ras Cys Ala Gln carcinoma de pulmn
Arg Ala Gln carcinoma de pulmnVal Ala Gln carcinoma de colon
N-ras Gly Ala Lys neuroblastomaGly Ala Arg carcinoma de pulmn
Virus del sarcoma murino
H-ras Arg Thr Gln cepa Harvey K-ras Ser Thr Gln cepa Kirsten
Substituciones de aminocidos en la familia de protenas Ras
Efectores de Ras
Inhibicin teraputica de ras
Inhibicin de sntesis de grupos farnesilocon estatinas (lovastatin, pravastatin, etc.)
Inhibicin de la farnesiltransferasa:
SAM 486A (inhibidor de la sntesis de poliaminas)MMI270B (inhibidor de metaloproteasas de matriz)CAAX peptidomimeticsSCH 66336
Protenas G: ras Quinasas citoplasmticas
a) actividad de tirosina-quinasa asociada a membrana
src
b) actividad de tirosina-quinasa no asociada a membrana
abl: su producto se localiza en citoplasma y ncleo y se activa translocacin o insercin de retrovirus
c) actividad de serina/treonina-quinasa
raf: mutaciones en la zona amino terminal producen activacinconstitutiva de la quinasa
mos: su poder transformante estara dado por aumento de la produccin de la protena
Clase 3. TRANSDUCTORES DE SEALES
NCP
tir 527
tir 416
pp60 c-src inactiva
SH3 SH2
Dominiocataltico
N C
tir 527tir 416P
pp60 c-src activa
SH3 SH2
Dominiocataltico
src
Lodish et al. Fig. 24-17
La delecin del extremo C-terminal conduce a la activacin de v-Src
La tirosina quinasa de pp60c-src tiene accin sobre:
Motilidad celularInvasin: rompe unin cadherina ECrecimientoSupervivencia celular
src
La protena pp60c-src se asocia a la cara citoslica dela membrana, para lo cual depende de la unin decido mirstico al extremo amino terminal
Blancos moleculares poco conocidos FH1ST, PLD
membrana celular
citoesqueleto
catenina
Cadherina E
src
P
P
P
P
P
Protenas G: ras Quinasa citoplasmticas
a) actividad de tirosina-quinasa asociada a membrana
src
b) actividad de tirosina-quinasa no asociada a membrana
abl: su producto se localiza en citoplasma y ncleo y se activa translocacin o insercin de retrovirus
c) actividad de serina/treonina-quinasa
raf: mutaciones en la zona amino terminal producen activacinconstitutiva de la quinasa
mos: su poder transformante estara dado por aumento de la produccin de la protena
Clase 3. TRANSDUCTORES DE SEALES
22
bcr
abl
Ph
bcr-abl
9 9+
abl
Tratamiento para inhibir la quinasa Bcr-Abl
protena sustrato
protena sustrato seal paraproliferaciny sobrevida
LEUCEMIA
BCR-ABL BLOQUEADO CON GLEEVEC (STI-571)
sin seal NO LEUCEMIA
BCR-ABL activa
Protenas G: ras Quinasa citoplasmticas
a) actividad de tirosina-quinasa asociada a membrana
src
b) actividad de tirosina-quinasa no asociada a membrana
abl: su producto se localiza en citoplasma y ncleo y se activa translocacin o insercin de retrovirus
c) actividad de serina/treonina-quinasa
raf: mutaciones en la zona amino terminal producen activacinconstitutiva de la quinasa
mos: su poder transformante estara dado por aumento de la produccin de la protena (accin sobre tubulina de microtbulos)
Clase 3. TRANSDUCTORES DE SEALES
Clase 4. PROTENAS REGULADORAS DE LA TRANSCRIPCIN NUCLEAR
erbAReceptor nuclear de la hormona tiroidea
ets-1Protena de asociacin a secuencias especficas del ADN
fos/junConjuntamente forman el factor de transcripcin AP-1
mybProtena de asociacin a secuencias especficas del ADN
mycProtena de asociacin a secuencias especficas del ADN
relProtena relacionada con NF-B
ANH2
COOH
Dominiohlice-bucle-hlice
Cierre de leucinas
Regin bsica de unin al ADN
Regin de activacin de la transcripcin
Protena Myc
myc
Max-Myc Max-Max
Quiescencia
Proliferacin
c-myc es translocado al locus IgG, loque resulta en su expresin activada
bcr-abl fusion protein is produced,which results in a constitutively active abl kinase
bcr-abl
bcr
abl
c-myc IgGexacerbador IgG c-myc es activado por el
exacerbadorIgG en los linfocitos
Oncogene Amplificacin Tipo de tumor
c-myc ~20 veces leucemia y ca. de pulmn
N-myc 5-1,000 veces neuroblastomaretinoblastoma
L-myc 10-20 veces SCLC
c-myc puede estar amplificado
Myc: esencial para el desarrollo embrionario normal;su ausencia es letal
c- myc
mRNA
tiempo1 h
Myc
Maxmyc: inducible
por FCmax: expresin
constitutiva
Factores de crecimiento Myc Detencin en G1
Myc + Factores de crecimiento Apoptosis
Factores de crecimiento Myc Proliferacin
Blancos gnicos de myc
Protimosina Funcin desconocidaODC Biosntesis de poliaminasCdc25A Ciclo celularCiclina D1 Ciclo celular
eIF-2 Sntesis de protenaseIF4E Sntesis de protenas
ARF o p19 Apoptosis/Checkpoint Cdc2 Ciclo celularCiclina A Ciclo celularCiclina E Ciclo celular
Modelo decncer
colorectalde
BertVogelstein
Efectoacumulativo
Progresin tumoral
Complementacin entre oncogenesmyc y ras
REFrat embryofibroblast
Immortalizada
myc ras
Transformada
myc + ras
Tumorignica
XX
Complementacin entre oncogenes
Transformacin(citoplasma)
ras
Inmortalizacin(ncleo)
myc
src
abl
myb
p53
Complementacin entre oncogenes
CNCER
Complementacin entre oncogenesE1A y E1B
Oncogenes de Adenovirus
REF
Immortalizada
E1A E1B
Normal
E1A + E1B
Transformada
XX
Diagnstico:
a) LMC (Ph-) donde hay rearreglos bcr/abl (5-10% casos) (PCR, Sb o Nb)
b) Linfoma no-Hodgkin: t(14;18) en
a) Terapia contra factores de crecimiento y sus receptores:trastuzumab: anti HER-2/NEUerlotinib y gefitinib: inhiben la TK de EGFRbevasizumab: anti VEGFR
b) Inhibidores de farnesilacin:estatinas: inhiben farnesilacin p21rasinhibidores de la farnesiltransferasa
c) Inhibidores de kinasas citoplasmticas:Imatinib: inhibe la TK de la protena BCR-ABL
d) Terapia contra factores de transcripcin:Molculas antisentido para MYC Pptidos y molculas pequeas inhibidoras de MYC
Importancia Clnica de los Oncogenes
Nmero de diapositiva 1Nmero de diapositiva 2Nmero de diapositiva 3Nmero de diapositiva 4Nmero de diapositiva 5Nmero de diapositiva 6Nmero de diapositiva 7Nmero de diapositiva 8Nmero de diapositiva 9Nmero de diapositiva 10Nmero de diapositiva 11Nmero de diapositiva 12Nmero de diapositiva 13Nmero de diapositiva 14Nmero de diapositiva 15Nmero de diapositiva 16Nmero de diapositiva 17Papiloma E5 imita al ligando de PDGFPapiloma E5 imita al ligando de PDGFRNmero de diapositiva 20Nmero de diapositiva 21Nmero de diapositiva 22Nmero de diapositiva 23Nmero de diapositiva 24Nmero de diapositiva 25Nmero de diapositiva 26Nmero de diapositiva 27Nmero de diapositiva 28Nmero de diapositiva 29Nmero de diapositiva 30Nmero de diapositiva 31Nmero de diapositiva 32Nmero de diapositiva 33Nmero de diapositiva 34Nmero de diapositiva 35Nmero de diapositiva 36Nmero de diapositiva 37Nmero de diapositiva 38Nmero de diapositiva 39Nmero de diapositiva 40Nmero de diapositiva 41Nmero de diapositiva 42Nmero de diapositiva 43Nmero de diapositiva 44Nmero de diapositiva 45Nmero de diapositiva 46Nmero de diapositiva 47Nmero de diapositiva 48Nmero de diapositiva 49Nmero de diapositiva 50Nmero de diapositiva 51Nmero de diapositiva 52Nmero de diapositiva 53Nmero de diapositiva 54Nmero de diapositiva 55Nmero de diapositiva 56Nmero de diapositiva 57Nmero de diapositiva 58Nmero de diapositiva 59Nmero de diapositiva 60Nmero de diapositiva 61Nmero de diapositiva 62Nmero de diapositiva 63Nmero de diapositiva 64