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UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTINFACULTAD DE CIENCIAS BIOLOGICAS

BIOLOGIA MOLECULAR

TEMA:

PROTOONCOGENES

AREQUIPA - 2015

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1. INTRODUCCIÓN

Los protooncogenes son genes normales que codifican proteínas, participan en la regulación del crecimiento, diferenciación y muerte celular. Determinados cambios estructurales y/o funcionales contribuyen en su malignización convirtiéndolos en oncogenes.

Los oncogenes son genes con capacidad tumoral, originan proteínas con expresión y función alterada que favorecen a la proliferación celular incontrolada, es decir que favorecen al crecimiento y/o propagación tumoral.

Los genes supresores son reguladores negativos de crecimiento y cuando no están presentes en la célula o se encuentran inactivos a causa de mutaciones, la células dejan de crecer normalmente y adquieren propiedades proliferativas anormales.

2. PROTOONCOGENES

Son genes incluidos en el genoma humano codificantes de proteínas que influye en el ciclo celular, favoreciendo su progresión a procesos proliferativos o bien inhibiendo los procesos normales de senescencia y apoptosis. Sus proteínas se expresan en diferentes momentos del ciclo y son imprescindibles para su regulación.

Pueden estar activos o reprimidos, de acuerdo a la etapa de desarrollo del organismo, la expresión génica esta regulada en algún nivel y puede ser modificada en determinados momentos de la vida de la célula. Se conocen algunos casos de protooncogenes cuya expresión en el organismo adulto esta reprimida permanentemente.

Mientras esta aislado generalmente no lleva a la perdida del control del crecimiento, lo cual recién se produce cuando en la misma célula se acumulan mutaciones y defectos de la regulación. Si el sistema inmunológico no logra eliminarlo al cabo de meses o años puede crecer hasta formar un tumor microscópicamente visible.

Determinados cambios en los protooncogenes estructurales y/o funcionales causan malignización en su estirpe celular, convirtiéndolos en oncogenes.

Existen dos procesos de activación de un protooncogén, por la acción de virus oncogénicos (oncogenes virales) o en tumores no inducidos por virus (oncogenes celulares). [9] [7] [Baker y Díaz León, 2013 (11)] [12] [15]

2.1. Descubrimiento:

“Mediante el análisis genético del RSV se determinó que el primer oncogén vírico (src) era un gen responsable de la transformación celular pero que no se requería para la replicación del virus. A partir de que los retrovirus altamente oncogénicos se originaran a partir de los tumores de animales hizo

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que se propusiera la hipótesis de que los oncogenes retrovíricos procedían de genes similares que se encontraban en las células hospedadoras.

Mediante la técnica de hibridación de ácidos nucleicos, se encontraran secuencias de ADN similares a las de los retrovirus en células normales

No estaba claro si estas secuencias eran similares a los oncogenes retrovíricos o a los genes necesarios para la replicación.

Harold Varmus y J. Michael Bishop y col. aprovecharon la caracterización genética del oncogén src. Stehelin y cols. Prepararon una secuencia de ADNc para secuencias específicas del src, esta sonda en experimentación de ácidos nucleicos les permitió demostrar definitivamente que las células normales contienen secuencias de ADN similares al src.

El artículo publicado en 1976 finaliza proponiendo la posibilidad de que las secuencias celulares de src intervengan en la regulación del desarrollo y del crecimiento y del crecimiento en células normales, o en la transformación del comportamiento celular debida a agentes físicos, químicos o virales. El descubrimiento del protooncogen src sugería, que los tumores no inducidos por virus se podían generar debido a mutación de genes celulares similares, lo que conduje directamente al descubrimiento de los oncogenes en los tumores humanos.”(Cooper, 2011)

2.2. Métodos de Estudio:

A. Reacción en cadena polimerasa-PCR

La reacción en cadena de la polimerasa se usa para amplificar por síntesis un segmento limitado de DNA del cual se conoce la secuencia en los extremos.

Figura 1: Hibridación del ADNc específico de src con el ADN de pollo, codorniz y pato normales. (Cooper, 2011)

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Reacción en cadena de la polimerasa. Una molécula de dos bandas (Flechas largas y delgadas) se desnaturaliza por calor y los primeros (cajas obscuras que aunque se representan como si fuesen iguales son de diferente secuencia) reaccionan con secuencias específicas a lado y lado del segmento que se va a amplificar. Los primeros son extendidos por síntesis de DNA (Flechas discontinuas) con una DNA polimerasa. Estas tres reacciones representan un ciclo y este ciclo puede repetirse hasta 40 veces. En cada ciclo el número de fragmentos largos aumenta aritméticamente y el número de productos cortos (el fragmento que se desea amplificar) aumenta geométricamente. Con eficiencia perfecta en 20 ciclos el fragmento que se va amplificar ha sido amplificado (y purificado) 1000000 de veces.

Como se ilustra en la figura 2, para la amplificación por PCR de secuencias de DNA, se utilizan dos oligonucleótidos como cebadores (Primers) para dirigir una reacción en serie catalizada por una enzima DNA polimerasa. Estos oligonucleótidos tienen secuencias diferentes entre sí que son complementarias a los extremos de cada una de las cadenas de DNA que se van a amplificar. En el proceso el DNA que se va a amplificar es primero desnaturalizado por alta temperatura (90 a 100ºC) en presencia de concentraciones en exceso, tanto de los dos oligonucleótidos cebadores como de los cuatro dNTPs. La mezcla de estos componentes se enfría para permitir que los oligonucleótidos cebadores se pareen por complementariedad con las respectivas secuencias blanco y por último se ejecuta la síntesis y extensión por efecto de la DNA polimerasa.Cada ciclo de desnaturalización y apareamiento complementario de los oligonucleótidos cebadores y síntesis de DNA se repite muchas veces; y como los productos de un ciclo de amplificación sirven como moldes para los ciclos sucesivos, entonces en cada vuelta de amplificación se duplica la cantidad de DNA. (Roberto Pava Díaz, 2015)

B. Método Southern:

Esta técnica se utiliza para caracterizar la organización del ADN.

Se extrae el ADN de células o de tejidos con los procedimientos de extracción del ADN. El ADN extraído se fracciona mediante el empleo de enzimas de restricción (endonucleasas que rompen el ADN de doble hélice en lugares concretos de una secuencia específica).

La digestión del ADN con una enzima de restricción produce fragmentos de diversos tamaños en función del número de veces que la enzima ha hallado su secuencia específica.

Los fragmentos se separan mediante electroforesis en agarosa y se transfieren a membrana de nitrocelulosa o nailon. Una vez transferidos se fijan con calor o con radiaciones ultravioletas.

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Para la transferencia de los fragmentos de ADN a la membrana se siguen unos pasos: primeramente se desnaturalizan en solución alcalina, separándose las dos cadenas de ADN y la formación de secuencias monocatenarias. En un segundo paso el ADN desnaturalizado se transfiere al filtro de nitrocelulosa o nailon.

A continuación el filtro lo colocamos en una bolsa con una solución que contiene un fragmento de ADN monocatenario (sonda) cuya secuencia de bases es complementaria al ADN a analizar. Las secuencias complementarias se hibridan. Tras la hibridación el filtro se lava con tampones para eliminar la sonda que no haya hibridado. El grado de hibridación y la concentración de formamida. Después de los lavados el fragmento de restricción que contiene secuencias complementarias a la sonda se detecta por autorradiografia (si la sonda esta marcada con sustancias radiactivas).

La técnica de Southern permite emplear sondas de ácidos nucleicos para el diagnostico de muchas enfermedades genéticas. (García Bermejo y Silva García, 2006)

C. Método Northern

Esta técnica se utiliza para detectar moléculas de ARN mensajero y su tamaño

El sistema es similar al Southern blot pero utilizando ARN que no necesita ser tratado con enzimas de restricción.

Los distintos ARN se separan por electrolisis en agarosa. Antes de la electrolisis se desnaturaliza por el calor o añadiendo algún desnaturalizante al gel para evitar que no formen estructura secundaria, que dificultaría su correcta separación por tamaños. Se transfieren a una membrana de nitrocelulosa o de nailon y se hibrida con un ADN o ARN marcado radiactiva o enzimáticamente.

D. Método de Westhern

Esta técnica permite detectar proteínas y consiste en correr mediante electroforesis desnaturalizantes en SDS-poliacrimalamida de antígenos que se desean analizar y que luego son transferidos a membranas de nitrocelulosa, donde los antígenos se renaturalizan. De este modo tenemos antígenos separados por pesos moleculares.

2.3. Tipos de Protooncogenes y Función Biológica:

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Protooncogén Función Biológica

Abl Tirosin quinasa de control de la dinámica del citoesqueleto.

Bcl2 Senescencia y muerte celular.

C-erbb2Receptores de membrana para Factor de Crecimiento Epidermico (EGF).

C-myc (c, l y n), c-myb, c-fos, c-jun. Factores de transcripción (proteínas nucleares).

Sos y grb. Moléculas adaptadoras (cascada de señal).

Raf. Serin – Treoninquinasa (cascada de señal mitogénica).

Ras (h y K). GTP-asas (cascada de señal mitogénica).

Rar.Receptor nuclear para el acido retinoico.

Src. Tirosinquinasa de moléculas transductoras de señal.

Trk. Tirosinquinasa de receptores de membrana.

Sis. Receptor de PDGF.

Tabla 1: Esta tabla muestra el protooncogen y su función biológica respectivamente. (Dr. Brandan y otros, 2002)

Figura: Papel Biológico de los Protooncogenes. (Koolman, 2012)

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2.4. Clasificación Según su Función:

A. FACTORES DE CRECIMIENTO:

Son polipeptidos, la unión a sus receptores de membrana en las células blanco, activa señales de amplificación dependientes de quinasas que conducen a la activación del ciclo celular y la proliferación. Dentro de sus funciones pueden ser estimuladores en algunas células e inhibidores en otras. Los factores de crecimiento pueden actuar en forma autocrina (activan sobre la célula que los fabrico estimulando su duplicación), paracrina (sobre células vecinas) o endocrina (sobre células de diferentes tejidos). [9] [7]

B. RECEPTORES DE FACTORES DE CRECIMIENTO:

Son proteínas de la membrana citoplasmática que presentan tres áreas o dominios que son: El dominio extracelular, el dominio transmembrana y el dominio intracelular o zona tirosin kinasa.

Transmiten información unidireccional desde la superficie de la célula, mediante la unión de un factor de crecimiento específico, originando un mecanismo de transducción de señales o segundo mensajero. Las alteraciones en estos receptores inducen a un crecimiento anormal. [7] [5]

Familias de receptores de factores de crecimiento: [10]

a. Familia del Factor de Crecimiento Epidérmico.b. Familia del Factor de Crecimiento de Fibroblastos.c. Familia del Factor de Crecimiento de Hepatocitos.d. Familia del Factor de Crecimiento Similar a la Insulina.e. Neurotrofinas.f. Familia del Factor de Crecimiento Derivado de Plaquetas.g. Factores de Crecimiento para Células Hemapoyéticas.

C. RECEPTORES HORMONALES:

Son proteínas que actúan como receptores uniéndose en forma específica con hormonas. Se han evidenciado receptores para hormonas tiroideas, esteroideas y estrógenos. [7]

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D. FACTORES DE TRANSCRIPCIÓN:

Son también conocidos como protooncogenes nucleares reguladoras de la síntesis y replicación del ADN. Se caracterizan por codificar proteínas que se unen al ADN activando la transcripción de otros genes, que estimularan la replicación del ADN de forma directa o indirecta. Sin esta acción los genes permanecerían inactivos. Los genes de transcripción más conocidos son: myc, fos, jun.” [9] [7].

E. TRANSDUCTORES DE SEÑAL:

Comprende la familia de proteínas RAS que poseen actividad de GTPasas (c-raf, c-rac, c-ras) Está unida a la membrana celular es un componente clave en la unión de los factores de crecimiento.

Las proteínas Ras normales existen en dos modalidades: [9]

Activa: Tienen GTP unido, transmiten la señal y la amplifican activando a una quinasa-c.

Inactivas (quiescentes): Ligan GDP y son incapaces de generar señal.

F. REGULADORES DE LA APOPTOSIS:

Su actividad biológica es la regulación de los procesos normales de senescencia (envejecimiento) y muerte celular. [9]

2.5. Mecanismos de Activación de un Protooncogén:

A. TRANSLOCACIÓN:

Figura: Factor de transcripción AP-1. Fos y Jun se dimerizan para constituir AP-1 que activa la transcripción de ciclina DI y diversos genes inducibles por factores de crecimiento. (Cooper, 2011)

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Es cuando una parte de un cromosoma se liga a otro, su resultado es un hibrido de cromosoma, detectable en el cariotipo. Esto da lugar a una alteración en la transcripción del ADN. Implica rupturas cromosómicas y su posterior unión en cromosomas distintos. Produce proteínas quiméricas que pueden activar la síntesis de productos anormales. [5][11][12]

Cromosonas Normales Cromosomas Reordenados

B. MUTACIONES PUNTUALES:

El tipo de mutación más frecuente. Es la sustitución de un par de bases por otro par en una secuencia de ADN, es decir, el cambio de una base nitrogenada por otra, o bien la inserción o la delección de una base nitrogenada. Pueden ser: [5] [11][12]

Transiciones: Cuando hay un cambio de una base nitrogenada por otra púrica, o pirimidínica por otra pirimidínica.

Transversiones: Cuando hay cambio de una base púrica por una pirimidínica o viceversa.

Normal

Oncogén

Figura: Translocación de c-myc. En el linfoma de Burkitt, el protooncogén c-myc se transloca desde el cromosoma 8 al locus de la cadena pesada de las inmunoglobulinas (IgH) en el cromosoma 14; esto origina una expresión anormal de c-myc. (Cooper, 2011)

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Figura: Mutaciones puntuales en los oncogenes ras. Un único cambio de nucleótidos, que hace que el codón 12 cambie de GGC (Gly) a GTC (Val), es la causa de la actividad transformante del oncogén rasH detectado en el ADN del carcinoma de vejiga. (Cooper, 2011)

C. AMPLIFICACIÓN:

Es el incremento del producto de un oncogén en un genoma. La amplificación conduce a un incremente de la proliferación celular, es decir, cuando una de las copias del genoma diploide de las células eucariotas se multiplica miles de veces aumentando así su tasa de expresión. Es uno de los mecanismos mas habitualmente implicados en la carcinogénesis. [5] [11] [12]

D. MUTAGÉNESIS POR INSERCIÓN:

Es producida por la inserción de ADN del virus en el genoma del huésped. Dependiendo de esto se puede presentar en dos casos: [5] [9] [12]

Inserción Promotora: Cuando la inserción de ADN viral se produce cercana a la región del promotor o corriente arriba del sitio de inicio de transcripción de un protooncogén de modo que este se activa y el oncogén celular comienza a transcribirse en forma descontrolada.

Inserción Facilitadora: Cuando el ADN del virus se inserta corriente debajo del sitio de inicio de iniciación del protooncogén y actúa como un enhancer corriente abajo.

E. INSERCIONES (FRAMESHIFT) O DELECCIONES:

Es la inclusión o la pérdida de una base, con la consecuencia de pérdida de lectura del código genético. [11]

F. SOBREEXPRESIÓN:

Es el aumento de la transcripción de un gen y de un producto de proteínas. [12]

3. MUTACIONES DE PROTOONCOGENES: ONCOGENES

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Figura: Cambios genéticos que convierten a los protooncogenes en oncogenes. (Cambpell y Reece, 2007)

3.1. Oncogenes:

Son genes celulares que pueden causar proliferación descontrolada si es alterada su secuencia o si su expresión no es regulada correctamente. Se descubrieron como oncogenes virales en los retrovirus productos de tumores, los cuales algunas veces incorporan genes a la célula huésped en su propio genoma. Si durante una infección posterior estos genes vuelven a ser integrados al ADN del huésped, en casos raros se pueden producir tumores.

Los oncogenes originaran proteínas con expresión/función alterada que favorecerán el crecimiento y/o propagación tumoral. Pueden ser activados por alteraciones estructurales que resultan de mutaciones, expresión de un gen de fusión, yuxtaposición de elementos potenciadores, o por amplificación génica, como se explicara posteriormente.

Las translocaciones y mutaciones pueden ocurrir como sucesos iniciadores o durante la progresión del tumor, mientras que la amplificación se produce normalmente durante la progresión. Pueden expresarse tanto en la línea germinal como en la somática. Cuando lo hacen son de carácter dominantes. [9] [15]

3.2. Oncogenes Retrovíricos:

Se han aislado más de 40 retrovirus diferentes altamente oncogénicos, a partir de varios animales, incluyendo pollos, pavos, ratones, ratas, gatos y monos. Todos estos virus, al igual que el RSV, contienen al menos un oncogén (en algunos casos dos) que no es necesario para la replicación del virus pero que es el responsable de la transformación celular. En algunos casos, virus diferentes contienen los mismos oncogenes, pero se han identificado más de dos docenas de oncogenes distintos en estos virus. Al igual que src, muchos de estos genes (como por ejemplo ras y raf) codificar, proteínas que ahora se sabe que son componentes de las vías de señalización que activan la proliferación celular. (Cooper, 2011)

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Oncogén Virus Especie

abl Leucemia de Abelson Ratón

akt Virus AKT8 Ratón

cbl Cas NS-1 Ratón

crk Sarcoma CT10 Pollo

erbA Eritroblastosis aviar ES4 Pollo

erbB Eritroblastosis aviar ES4 Pollo

ets Eritroblastosis aviar E26 Pollo

fes Sarcoma felino de Gardner-Arnstein

Gato

fgr Sarcoma felino de Gardner-Rasheed

Gato

fms Sarcoma felino de McDonough

Gato

fos Sarcoma osteogénicomurino FBJ Ratón

fps Sarcoma de Fujinami Pollo

jun Sarcoma aviar 17 Pollo

kit Sarcoma felino de Hardy-Zuckerman

Gato

maf Sarcoma aviar AS42 Pollo

mos Sarcoma de Moloney Ratón

mpl Leucemia mieloproliferativa

Ratón

myb Mieloblastosis aviar Pollo

myc Mielocitomatosis aviar Pollo

p3k Sarcoma aviar 16 Pollo

qin Sarcoma aviar 31 Pollo

raf Sarcoma murino 3611 Ratón

rasH Sarcoma de Harvey Rata

rasK Sarcoma de Kirsten Rata

rel Reticuloendoteliosis Pavo

ros Sarcoma UR2 Pollo

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sea Eritroblastosis aviar S13 Pollo

sis Sarcoma de simio Mono

ski SK aviar Pollo

src Sarcoma de Rous Pollo

yes Sarcoma Y73 Pollo

Tabla 2: Oncogenes Retrovíricos (Cooper, 2011)

3.4. Clasificación de los Oncogenes

La función de las proteínas oncogénicas en la regulación de la proliferación celular esta ilustrada por sus actividades en las vías de transducción de la señal estimulada por factores de crecimiento, incluyen factores de crecimiento polipeptidos, receptores de factores de crecimiento, proteínas de señalización intracelular, factores de transcripción y el regular del ciclo celular ciclina D1.

Todos los oncogenes codifican proteínas que participan en procesos de transducción de señales que inhiben el ciclo celular y estimulan la apoptosis.

Según su función se pueden clasificar en: [15] [1]

Figura: Productos de los Oncogenes: Funciones Químicas. (Koolman, 2012)

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Ligandos de Receptores:

Factores de crecimiento y citocinas que activan la proliferación celular incontrolada.

Factores de Crecimiento:

El resultado de su expresión anormal es la estimulación autocrina de la célula productora del factor de crecimiento, lo que causa la proliferación anormal de la célula y contribuye al desarrollo de una gran variedad de tumores humanos.

Receptores de Membrana:

Del tipo de 1 hélice con actividad tirosinquinasa, une factores de crecimiento y hormonas. Suelen convertirse en proteínas oncogénicas al sufrir alteraciones en sus dominios amino terminales, pueden ser activados por amplificación genética o por medio de mutaciones puntuales que resultan en una actividad quinasa desreguladora.

Proteínas de Unión a GTP y Proteínas Adaptadoras:

A este grupo pertenecen las proteínas G y las proteínas emparentadas como Ras, el producto del oncogén c-ras. Las mutaciones que conviertes a los protooncogenes ras en oncogenes provocan una activación continua del Ras, lo que conlleva a la activación de la vía ERK.

Los Receptores de Hormonas Lipofílicas:

Media los efectos de las hormonas esteroideas y de sustancias de señal emparentadas. Regulan la transcripción de determinados genes. Productos de varios oncogenes pertenecen a esta familia.

Los supresores de Tumores Nucleares:

Inhiben el regreso al ciclo de división celular en células ya diferenciadas. Los genes que codifican estas proteínas se les denominan antioncogenes.

Proteínas de Unión al ADN:

Hay una serie de oncogenes que codifican factores de transcripción. Para el control de proliferación celular son particularmente importantes myc, jun y fos. Los productos proteicos de estos dos últimos genes forman un heterodímero que constituye el factor de transcripción AP-1,

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que activa la transcripciones de varios genes diana, incluyendo la ciclina D1, en las células estimuladas por factores de crecimiento. Su actividad constitutiva es suficiente para producir la proliferación celular anormal que dará lugar a la transformación celular. De manera parecida, la expresión anormal de la proteína myc contribuye a la formación de varios tumores humanos.

Las Proteíncinasas:

Participan en la transmisión de señal intracelular. Por medio de la fosforilación de proteínas producen un cambio en su actividad biológica que solo puede ser revertido por la actividad de proteínfosfatasas, esto cumple una función en la regulación del ciclo celular y otros procesos importantes. La proteíncinasa Raf, participa también en la transducción de señal de la insulina. Los miembros de la familia de raf pueden adquirir capacidad oncogénica a través de mutaciones que desregulan la actividad de Raf quinasa, lo que da lugar a la activación constitutiva de ERK.

Figura: Oncogenes y transducción de señales. Las proteínas oncogénicas actúan como factores de crecimiento, como receptores de los factores de crecimiento, y como moléculas señalizadoras intracelulares (Ras y Raf). Ras y Raf activan la vía de la quinasa MAP ERK, lo que supone la inducción de otros genes que codifican proteínas reguladoras de la transcripción potencialmente oncogénica. Las proteínas de las que se conoce su potencial oncogénico se resaltan en amarillo. (Cooper, 2011)

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PROPIEDADES DE LA PROTEÍNA

Oncogén Localización FunciónFactores de TranscripciónNucleares:

jun Núcleo Factores de Transcripción.

fos Núcleo Factores de Transcripción.

erbA Núcleo

Miembro de la Familia de Receptores de Hormonas Esteroideas.

Transductores de Señales Intracelulares:

abl Citoplasma Quinasa de Tirosinas.

raf Citoplasma Quinasa de Serinas.

gsp Citoplasma Subunidad α de una Proteína G.

ras Citoplasma Proteína de Unión a GDP/GTP.

Mitógeno:

sis ExtracelularFactor de Crecimiento Secretado.

Receptores de Mitógenos:

arbB Transmembrana

Receptor con Actividad de Residuos de Tirosina.

fms Transmembrana

Receptor con Actividad de Residuos de Tirosina.

Inhibidor de Apoptosis

bcl2 CitoplasmaInhibidor de la Cascada de Caspasas.

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Tabla 3: Algunos oncogenes bien caracterizados y las proteínas que determinan. (Anthony J. F. Griffiths y otros, 2000)

3.5. TIPOS DE CANCERES ASOCIADOS A UN ONCOGEN

Mediante ensayos de transferencia génica y mediante otras técnicas experimentales alternativas, se han detectado oncogenes celulares activos en diferentes tipos de tumores humanos. Algunos de los oncogenes que se han identificado en tumores humano; son homólogos celulares de los oncogenes que previamente se caracterizaron en retrovirus, mientras que otros son oncogenes nuevos que se han descubierto por primera vez en los cánceres humanos. (Cooper, 2011)

Oncogén Tipo de Cáncer Mecanismo de Activación

ablLeucemia mieloide crónica, leucemia linfoblástica aguda.

Translocación.

akt Carcinomas de mama, ovario y páncreas. Amplificación.

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bcl-2 Linfoma folicular de células B. Translocación.

CCND1 Adenoma paratifoideo, linfoma de células B. Translocación.

CCND1

Carcinomas de células escamosas, vejiga, mama, esofágico, hepático y pulmonar.

Amplificación.

cdk4 Melanomas. Mutación puntual.CTNNB1 Carcinoma de colon. Mutación puntual.

erbB Gliomas, muchos carcinomas. Amplificación.

erbB Carcinomas de pulmón. Mutación puntual.

erbB-2 Carcinomas de mama y de ovario. Amplificación.

gli Glioblastoma. Amplificación.

kit Tumores estromales gastrointestinales. Mutación puntual.

c-myc Linfoma de Burkitt. Translocación.c-myc Carcinomas de mama y

pulmón. Amplificación.

L-myc Carcinoma pulmonar. Amplificación.

N-myc Neuroblastoma, carcinoma pulmonar. Amplificación.

PDGFR Leucemia mielomonocítica crónica. Translocación.

PDGFR Tumores estromales gastrointestinales. Mutación puntual.

PI3K Carcinoma de mama. Mutación puntual.Ovario, gástrico y pulmonar. Amplificación.

PML/RARα Leucemia promielocítica aguda. Translocación.

B-raf Melanoma, carcinoma de colon. Mutación puntual.

rasH Carcinoma tiroideo. Mutación puntual.

rasKCarcinomas de colon, pulmón, pancreático y tiroideo.

Mutación puntual.

rasNLeucemias mieloide aguda y linfocítica, carcinoma tiroideo.

Mutación puntual.

ret Neoplasia endocrina múltiple tipos 2A y 2B. Mutación puntual.

ret Carcinoma tiroideo. Reorganización del ADN.

SMO Carcinoma de células básales. Mutación puntual.

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Tabla 4: Oncogenes Representativos de Tumores Humanos. (Cooper, 2011)

4. GENES SUPRESORES DE TUMORES:

También denominados genes oncosupresores o antioncogenes.Son genes recesivos que sirven para la regulación de ADN, que controlan el ciclo celular evitando el crecimiento excesivo, inhiben el crecimiento celular en condiciones normales, los productos proteicos de estos genes tienes varias funciones, algunas reparan normalmente el ADN dañado, función que impide que la célula acumule mutaciones causantes de cáncer. Otras proteínas supresoras de tumores controlan la adhesión de las células entre sí o con la matriz extracelular y finalmente, hay proteínas que son componentes de las vías de señalización que inhiben el ciclo celular. Si alguna de estas proteínas queda inactiva o adquiere función oncogénica, la célula prolifera incontroladamente ante mutaciones, los mecanismos por los cuales se altera su expresión son similares a los de los oncogenes.

Para que adquieran función oncogénica necesitan sufrir mutaciones independientes en ambos alelos del genoma diploide, perdiendo así completamente su capacidad funcional, por lo cual el crecimiento celular queda sin regulación, produciendo la proliferación incontrolada, esto favorece a la aparición del proceso de carcinogénesis.

Los genes supresores mas conocidos son el p53, el retinoblastoma (RB), DCC, MCC, APC, NF1, NF2 y WT-1. (Maldonado, Santos y Cura, 2006)(11, 2013-2014) (Genética del cáncer, 2004)(Campbell y Reece, 2007)

4.1. ALGUNOS GENES SUPRESORES Y SU ASOCIACIÓN CON LOSDIFERENTES TUMORES

A diferencia de aquellos tumores causados como resultados de alteraciones de los oncogenes, donde una mutación que active un simple alelo es dominante sobre su variante sana y la tumorigénesis resulta de la ganancia de una función, existen tumores que son causados por un mecanismo diferente como la pérdida de ambos alelos en un locus (lo cual tiene acción tumorigénica). La propensión para formar tales tumores puede ser heredado a través de la línea germinal y esto también puede ocurrir como resultado de cambios somáticos en el individuo. Tales casos identifican genes supresores de tumores: secuencias genómicas cuyos productos son necesarios para el funcionamiento normal de la célula y cuya pérdida de función causa tumores. En el conocimiento de los genes supresores se han dado algunos pasos importantes. Los estudios moleculares han identificado hasta la fecha más de 17 genes supresores de tumores implicados directamente en el cáncer humano. Ellos codifican para una serie de proteínas localizadas en distintas regiones dentro de la célula, tanto en el citoplasma como en el núcleo. Los 2

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genes mejor caracterizados de esta clase codifican para las proteínas p53 y RB.11 (María de los A. Ríos Hernández, 2001)

GENES SUPRESORES DE TUMORESLocalización de sus Productos GST Implicancia Biológica

Genes para Proteínas en Citoplasma.

APC Involucrado en cáncer de colon y estómago.

DPC4

Codifica para una molécula en una ruta de señalización que inhibe la división celular. Involucrado en cáncer pancreático.

NF-1

Codifica para una proteína que inhibe una proteína (Ras) estimulatoria. Involucrado en neurofibroma y feocromocitoma (canceres del sistema nervioso periférico) y leucemia mieloide.

NF-2

Involucrado en meningioma y ependimoma (cánceres de cerebro) y schwannoma (afecta la vaina que envuelve los nervios periféricos).

Genes para Proteínas en el Núcleo.

MTS1

Codifica para la proteína p16, un componente del reloj del ciclo celular. Involucrada en un amplio rango de cánceres.

RB

Codifica para la proteína pRB, uno de Los principales controles del ciclo celular. Involucrado en el retinoblastoma y cánceres de hueso, vejiga, células pequeñas de pulmón y cáncer de mama.

P53

Codifica para la proteína p53, la cual puede detener la división celular e inducir a las células anormales a matarse ellas mismas. Involucrado en una gran cantidad de cánceres.

WT1 Involucrado en el tumor de Wilm del riñón.

Genes para Proteínas cuya Localización celular no esta clara aún.

BRCA1

Involucrado en cánceres de mama y ovario.

BRCA2

Involucrado en cáncer de mama.

VHL Involucrado en cáncer de células renales.

Tabla 5: Resumen los diferentes Genes Supresores de Tumores y su implicancia biológica. (Brandan, 2014)

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4.2. IMPORTANCIA DE LOS GENES SUPRESORES DE TUMORES EN ELDIAGNÓSTICO Y EN LA TERAPIA

Uno de los factores limitantes en los tratamientos utilizados para la cura del cáncer es la toxicidad o daño que se le hace a los tejidos normales. Las altas dosis de radiaciones y agentes quimioterapéuticos necesarias para matar células tumorales resistentes podría conducir a la muerte del paciente como resultado de la toxicidad sobre los tejidos normales. El éxito consiste en encontrar la forma de matar selectivamente las células tumorales sin afectar al tejido normal. Para esto es muy importante conocer las diferencias moleculares y celulares entre células normales y células tumorales con vista a definir blancos específicos dentro de estas últimas. La terapia génica abre las puertas a una nueva era, aunque los estudios en humanos apenas comienzan, realizándose la mayoría de dichos experimentos en animales, donde se han obtenido resultados alentadores. Uno de los principales objetivos de la transferencia de genes terapéuticos contra el cáncer es normalizar el ciclo celular inhibiendo oncogenes o restaurando la actividad de los genes supresores de tumores. En personas que hayan perdido ambos alelos del gen que codifica para la proteína p53 o para RB, la administración de las versiones sanas puede restablecer el funcionamiento normal de la célula, la cual contaría otra vez con su sistema de vigilancia de los eventos genéticos que tienen lugar durante la proliferación celular. Por esta razón los estudiosos del tema se enfrascan en la difícil tarea de determinar y caracterizar todas las variantes genéticas implicadas en la aparición y desarrollo del cáncer. (María de los A. Ríos Hernández, 2001)

5. GENÉTICA DEL CÁNCER:

5.1. Los oncogenes y genes supresores en el desarrollo del tumor

Una misma vía de señalización puede verse afectada por distintas mutaciones en tipos tumorales diferentes, de modo que las mutaciones en distintos oncogenes y genes supresores de tumores pueden ejercer unos efectos semejantes en el desarrollo tumoral. Por consiguiente, la acumulación de un gran número de mutaciones distintas en los tumores puede incidir en un nuero más reducido de vías complementarias de señalización encargadas de regular la proliferación y la supervivencia de la célula. Los daños acumulados en varios oncogenes y genes supresores de tumores en estas vías reguladoras distintas podrían provocar la desaparición progresiva del control de la proliferación que hace posible el desarrollo de tumores. (Cooper, 2011)

Oncogenes Genes Supresores de Tumores

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Figura: Tanto los oncogenes como los genes supresores de tumores contribuyen al cáncer, pero difieren en sus modos de acción y dominancia. (Pierce, 2006)

5.2. Agentes Carcinogénicos (P. Blanco Silva Diciembre de 2006)

A. Carcinogénico para los seres humanos. (Se dispone de elementos su cliente para establecer la existencia de una relación causa/efecto entre la exposición del hombre a tales sustancias y la aparición del cáncer).

Asbestos Gas de mostaza Tabaco (Fumadores pasivos y activos) Radiación Gamma

B. Probablemente carcinogénico para los seres humanos (dispone de su cliente elementos para suponer que la exposición del hombre a tales sustancias puede producir cáncer. Dicha presunción se fundamenta generalmente en estudios apropiados a largo plazo en animales y/o en otro tipo de información pertinente).

Lámparas de sol Radiación UV Formaldehido

C. Sustancias cuyos posibles efectos carcinogénicos en el hombre son preocupantes, pero de las que no se dispone de información su cliente para realizar una evaluación satisfactoria. Hay

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algunas pruebas procedentes de análisis con animales, pero que resultan insuficientes para incluirlas en la segunda categoría.

Estireno. Escape de motores de gasolina. Humos de soldadura. Campos magnéticos ELF.

5.3. Carcinogénesis

A. El Cáncer

El cáncer se caracteriza por una elevada proliferación celular, la invasión de tejidos adyacentes y vasos sanguíneos, la capacidad para migrar a órganos distantes (pérdida de adherencia) y crecer allí (proceso metastásico), la apariencia atípica de las células y la alta frecuencia de mitosis. Estas características vienen dadas por alteraciones permanentes en una gran diversidad de genes que controlan la proliferación, la forma y la función de la célula. La progresión del tumor hacia estadíos más malignos es un proceso de selección, en el que las células compiten por la dominancia y, por tanto, aquellas que presentan unas características más malignas son las que acabarán por predominar. Ello hace que la mayoría de los cánceres sean enfermedades irreversibles, solamente curables mediante la eliminación física de las células transformadas. (Peinado, 2006)

Células Normales

Células Tumorales

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Figura: Inhibición por contacto. Micrografías al microscopio óptico (izquierda) y al microscopio electrónico de barrido (derecha), de fibroblastos normales y de células tumorales. La migración de los fibroblastos normales se inhibe mediante el contacto celular, por lo que se disponen ordenadamente, lado junto a lado, en la superficie de la placa de cultivo. Sin embargo, las células tumorales no se inhiben por contacto celular, por lo que migran unas sobre otras y se disponen de una manera desordenada formando una estructura en varias capas. (Cortesía de Lan Bo Chen, Dana-Farber Cáncer Institute.) (Cooper, 2011)

B. Progresión Tumoral

Origen clonal de los tumores y acumulación de alteraciones Diversos estudios han podido demostrar el origen clona} de los tumores, es decir, que todas las células que componen el tumor proceden de una única 152 Genética Molecular Josefina Méndez célula madre en la que se produjo el cambio iniciador (teoría clonal de Nowell). En principio, la progresión tumoral es solo posible mediante la desregulación de múltiples genes, lo que requiere múltiples mutaciones. La célula neoplasia, dada su inestabilidad genética intrínseca, permite el desarrollo de subclones heterogéneos. Estos subclones se seleccionan a lo largo de la progresión tumoral, en función de su capacidad proliferativa y/o su mejor adaptación al microambiente en el que se hallan. Esta inestabilidad genética se refleja en forma de múltiples cambios genéticos (contenido anormal de ADN o aneuploidía, deleciones, translocaciones, amplificaciones y mutaciones puntuales) de los cuales, en muchos casos, no conocemos su origen ni sus interrelaciones, pero es un hecho que se van acumulando a lo largo de la evolución del tumor. (Peinado, 2006)

C. Causas del Cáncer

Factores genéticos Se han descrito numerosos factores físicos, químicos y biológicos (virus) que inducen cáncer en animales y humanos. Estos factores pueden provocar cambios genéticos (mutaciones) que desencadenan los mecanismos que permiten la iniciación y la progresión de los tumores, aunque el conocimiento de estos fenómenos es todavía muy limitado. Las primeras evidencias de la existencia de alteraciones genéticas en el cáncer vienen dadas por los estudios de cariotipo, demostrándose que la mayoría de

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células tumorales se caracterizan por poseer dotaciones cromosómicas anormales, tanto en lo que se refiere al número como a la disposición del material genético en los mismos (translocaciones, deleciones, amplificaciones, etc.). La predisposición hereditaria a padecer uno o varios tipos de cáncer es bien conocida. El grado de predisposición puede variar desde familias que presentan una incidencia de cáncer ligeramente mayor a la de la población en general, hasta casos en los que la certeza de desarrollar un tipo específico de tumor es casi absoluta. La predisposición generalizada suele ser consecuencia de enfermedades genéticas que incrementan la tasa de mutación en el genoma y, consiguientemente, la frecuencia de mutaciones en genes relevantes para el proceso tumoral. La predisposición a ciertos tipos concretos de cáncer se suele relacionar con la herencia de un gen mutado e implicado en la proliferación celular. En este caso, se cree que se requiere la mutación de la segunda copia del gen (alelo) para el desarrollo del cáncer. Las alteraciones genéticas identificadas y claramente asociadas al proceso de malignización conllevan la activación o la inactivación de la función de determinados genes a los que se denomina globalmente oncogenes. En el caso de los oncogenes clásicos se observa un aumento en la función de las proteínas codificadas por estos, lo que resulta en un incremento del potencial proliferativo de las células portadoras de esta alteración. Un segundo tipo de oncogenes llamados comúnmente genes supresores de tumores se suelen encontrar inactivados en las células cancerosas, produciéndose una pérdida de regulación negativa de la proliferación, que es su función normal. Las alteraciones pueden ser pequeños cambios que modifican la composición peptídica y la función de la proteína codificada por el gen afectado (por ejemplo: substitución, deleción o inserción de un sólo nucleótido), o alteraciones mayores que afectan regiones más o menos extensas de un cromosoma (inserción, deleción, translocación, amplificación) y que condicionan la expresión y/o estructura de uno o varios genes. En algunos casos, ciertos virus son portadores de genes que inducen neoplasia (a veces han incorporado en su genoma un oncogén activado proveniente de una célula transformada, mientras que en otras ocasiones el virus dispone de proteínas propias capaces de inactivar uno o varios genes supresores de tumores), por lo que una infección por los mismos puede producir efectos similares a la alteración de genes celulares. (Peinado, 2006)

6. COMENTARIOS

7. BIBLIOGRAFÍA

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INTERAMERICANA DE ESPAÑA. Madrid – España.12.Koolman J. y otros. 2012. Bioquímica: Texto y Atlas. Editorial Médica

Panamericana S.A. Madrid – España.13.Lodish H. y otros. 2005. Biología Celular y Molecular. Editorial Médica

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