ONCOGÉNESIS

DIFERENCIAS ENTRE UNA CÉLULA NORMAL Y UNA CÉLULA TUMORAL CARACTERISTICAS CÉLULA NORMAL CÉLULA TUMORAL DEPENDENCIA DEL ANCLAJE EN SUPERFICIE SÓLIDA X DEPENDENCIA DEL SUERO (FACTORES DE CRECIMIENTO) INHIBICIÓN DEPENDIENTE DE LA DENSIDAD (POR CONTACTO) ORGANIZACIÓN DEL CITOESQUELETO FORMACIÓN DE TUMORES EN ANIMALES DE EXPERIMENTACIÓN

Los epidemiólogos sugirieron que la mejor forma de explicar que la incidencia del cáncer aumente con la edad sería que la tumorigénesis necesitara de la sucesión de una serie de pasos… 1/106 posibilidades para que un gen esté mutado por cada ciclo celular. 1016 ciclos celulares/vida. 3 mutaciones: 1/106 x 1/106 x 1/106 = 1/1018 Dado que existen 1016 ciclos celulares en vida, 1016/1018 = 1/100 (n° de personas que padecen cáncer).

LOS GENES «INVOLUCRADOS» PROTO-ONCOGENES GENES SUPRESORES DE TUMORES TELOMERASA

LOS TRES «GOLPES» NECESARIOS PARA EL CÁNCER PROTO-ONCOGEN MUTADO GANANCIA DE FUNCION ONCOGEN GENES SUPRESORES DE TUMORES PÉRDIDA DE FUNCIÓN TELOMERASA ACTIVA

SEIS CAUSAS DE ONCOGÉNESIS MUTACION PUNTUAL TRASLOCACION AMPLIFICACION GÉNICA DELECION INSERCIÓN DE UN GENOMA VIRAL EN GENES CELULARES EXPANSION DE SECUENCIAS REPETITIVAS DE NT POR FALLA EN LA REPARACION DEL ADN

1. PROTO-ONCOGENES Los proto-oncogenes son genes que codifican proteínas con funciones biológicas fisiológicas. Un proto-oncogen alterado se llama ONCOGEN, el cual cumple la misma función del proto-oncogen pero en EXCESO.

Hay estímulo Hay estímulo No Hay estímulo No Hay estímulo CÁNCER La proteína actúa Hay estímulo La proteína actúa No Hay estímulo La proteína NO actúa No Hay estímulo La proteína actúa CÁNCER

Los proto-oncogenes codifican componentes de las cascadas de transducción de señales

UN ONCOGEN MUY ESTUDIADO

BCR/ABL: CROMOSOMA DE FILADELFIA

Los oncogenes virales tienen homólogos celulares

2. GENES SUPRESORES DE TUMORES Superficie celular Gen Función Tumores asociados con mutaciones somáticas Tumores asociados con mutaciones hereditarias Receptor de TGF-β Inhibición del crecimiento Ca. de colon Desconocidos Cadherina-E Adherencia celular Ca. de estómago, mama Ca. gástrico familiar Bajo la membrana citoplasmática Gen Función Tumores asociados con mutaciones somáticas Tumores asociados con mutaciones hereditarias NF-1 Inhibición de la transducción de la señal ras Schwannomas Neurofibromatosis tipo 1 y sarcomas Citoesqueleto Gen Función Tumores asociados con mutaciones somáticas Tumores asociados con mutaciones hereditarias NF-2 Desconocida Schwannomas y meningiomas Neurofibromatosis tipo 2, meningiomas y schwannomas del acústico

2. GENES SUPRESORES DE TUMORES Citosol Gen Función Tumores asociados con mutaciones somáticas Tumores asociados con mutaciones hereditarias APC Inhibición de la transducción de la señal Ca. de estómago, colon, páncreas, melanoma Poliposis poliadenomatosa familiar; cáncer de colon Núcleo Gen Función Tumores asociados con mutaciones somáticas Tumores asociados con mutaciones hereditarias Rb Regulación del ciclo celular Retinoblastoma, osteosarcoma, ca. de mama, colón, pulmón Retinoblastoma, osteosarcoma p53 Regulación del ciclo celular y apoptosis en respuesta a la lesión de DNA Casi todos los cánceres humanos Sdme. De Li-Fraumeni; numerosos carcinomas y sarcomas WT-1 Transcripción nuclear Tumor de Wilms p16 (INK4a) Regulación del ciclo celular por inhibición de las cinasas dependientes de las ciclinas Ca. de páncreas, esófago Melanoma maligno BRCA-1 Reparación del DNA Carcinomas de la mama femenina y del ovario BRCA-2 Carcinomas de la mama femenina y masculina

2. GENES SUPRESORES DE TUMORES p53 (17p13) Proteína tetramérica Guardián del genoma Herencia dominante con dominancia negativa Síndrome de Li-Fraumeni

Detiene el ciclo celular p53 p21 GADD45 BAX Detiene el ciclo celular Repara el ADN dañado Apoptosis

2. GENES SUPRESORES DE TUMORES pRB (13q14) Proteína del Retinoblastoma

- Herencia Dominante (Mutación en línea germinal de un alelo) - Expresión Recesiva (Se suma una mutación en célula somática): Pérdida de la Heterocigosis - Hay formas de retinoblastoma no familiar (forma esporádica)

INHIBIDORES DE p53 Y pRB

2. GENES SUPRESORES DE TUMORES GENES REPARADORES DEL ADN Herencia recesiva Cáncer colorrectal hereditario no polipósico, Sdme. De Bloom, Ataxia telangectasia, Xeroderma pigmentoso, Anemia de Fanconi

MECANISMOS DE REPARACION Las células disponen de diversos mecanismos de aviso o de emergencia Alertar sobre la aparición de alteraciones: pueden afectar su funcionalidad e integridad Mecanismos para detectar daños en el genoma y repararlos

IMPORTANCIA CLINICA Origen de las enfermedades neoplásicas Debido a mutaciones en uno a varios genes responsables de la síntesis de proteínas reparadoras Algunos tumores acumulan mutaciones a una velocidad 100 veces mayor que las células normales

CAUSAS DE DAÑO RADIACIONES ( rayos X y UV ) Agentes citostáticos Agentes hidrocarbonados Agentes policíclicos Agentes alquilantes Radicales de oxígenos ERRORES EN LA REPLICACIÓN Etc…….

REPARACIÓN POR ESCISIÓN DE BASES REVERSIÓN DIRECTA DEL DAÑO 5 MECANISMOS DIFERENTES DE REPARACIÓN DEL ADN REPARACIÓN POR ESCISIÓN DE BASES REVERSIÓN DIRECTA DEL DAÑO REPARACION POR ESCISION DE NUCLEOTIDOS MISMATCH REPAIR REPARACIÓN POR RECOMBINACIÓN HOMÓLOGA

A. REPARACIÓN POR ESCISIÓN DE BASES Elimina y reemplaza las bases alteradas del ADN por acción de enzimas glicosiladas

MECANISMO

B. REVERSIÓN DIRECTA DEL DAÑO DAÑO POR ALQUILACIÓN

Estas modificaciones pueden generar una base alquilada, por ejemplo , O 6 – metilguanina Muchas enzimas reconocen a las bases modificadas en los nucleótidos de ADN y las restablecen a su estado original O 6 – metilguanina- ADN metiltransferasa

O 6 – metilguanina - ADN metiltransferasa Causa la incorporación de Timina en vez de Citosina durante la duplicación del ADN O 6 – metilguanina - ADN metiltransferasa Transfiere el grupo metilo de esta base modificada a uno de sus residuos de cisteína

IMPORTANCIA CLINICA Los agentes metilantes o alquilantes se utilizan en el tratamiento de muchos tumores Bajo espectro de tumores responden a estos agentes

C. REPARACION POR ESCISION DE NUCLEOTIDOS Cortes en las secuencias alteradas de nucleótidos Un oligonucleótido que contiene una secuencia lesionada, es cortado del ADN, por una endonucleasa El hueco es rellenado por la polimerasa Unido por la ligasa.

Daño por luz UV

MECANISMO

ALTERACION DE ESTE MECANISMO: XERODERMA PIGMENTOSO La enfermedad autosómica recesiva del Xeroderma pigmentosum xero = seca - derma= piel Se debe a la falta de poder reparador de la piel de las lesiones causadas por la luz UV

D. MISMATCH REPAIR Corrige los errores ocasionales de replicación RER+ Reparación de errores de la replicación

Los pacientes con alteraciones en el missmatch repair tiene elevada predisposición al cáncer colorrectal y a otros tipos de tumores.

ALTERACION DE ESTE MECANISMO: CÁNCER COLORRECTAL HEREDITARIO NO POLIPÓSICO (SDME. DE LYNCH) Cáncer de colon derecho en asociación a tumores en páncreas, ovario, endometrio, útero, conducto biliar. Causas: 60% mutación de MSH2, 30% mutación de MLH1 y 10% desconocido 90% de los individuos con mutación detectada desarrollarán el cáncer.

E. REPARACIÓN POR RECOMBINACIÓN HOMÓLOGA (HRR)

ALTERACION DE ESTE MECANISMO: SDME. DE BLOOM

ALTERACIÓN DE ESTE MECANISMO: ANEMIA DE FANCONI

ALTERACIÓN DE ESTE MECANISMO: ATAXIA TELANGIACTASIA

INHIBICION DE ADN-PK Agentes quimioterapeúticos provocan la ruptura de la doble cadena de ADN DSB -doble strand break- La ADN proteína quinasa o DNA-PK repara los DSB Inactivación de ADN-PK para potenciar el efecto quimio

3. TELOMERASA Los telómeros son secuencias nucleotídicas repetitivas (TTAGGG) en los extremos de los cromosomas de los organismos eucariotas. La mayoría de los procariotas no tienen telómeros.

Los telómeros tiene forma de rulo «t-loop y d-loop» protegidos por 2 proteínas TRF1 y TRF2 (Factor de unión a la repetición telomérica 1 y 2) que mantiene la estabilidad del cromosoma.

EL TELÓMERO CONSISTE EN UNA SECUENCIA NUCLEOTÍDICA REPETITIVA CON UNA SECUENCIA DE CADENA SIMPLE CON UN EXTREMO 3’ LIBRE ¿PORQUÉ? One of the difficulties facing eukaryotes is that they are unable to replicate the ends of their chromosomes, known as the telomeres, which results in the shortening of chromosomes over time and the removal of essential DNA information. The shortening of chromosomes occurs because the DNA polymerase can only add 5’ to 3’ on a given strand of the DNA during replication. Helicase unwinds the DNA to separate the two strands of single stranded DNA so that they can each act as templates. The leading strand is able to add nucleotides 5’ to 3’ for the length of the chromosome. The lagging strand must also add 5’ to 3’ but the strand is antiparallel and the DNA polymerase can only add to existing RNA primers. At the very end of the chromosome, there is a sequence of DNA that cannot be replicated because there is no RNA primer at the 3’ end (Figure 1). This cell division problem has been remedied in eukaryotes by the production of telomerase, which lengthens the telomeres by adding a repeated sequence to the end of the template. One of the difficulties facing eukaryotes is that they are unable to replicate the ends of their chromosomes, known as the telomeres, which results in the shortening of chromosomes over time and the removal of essential DNA information. The shortening of chromosomes occurs because the DNA polymerase can only add 5’ to 3’ on a given strand of the DNA during replication. Helicase unwinds the DNA to separate the two strands of single stranded DNA so that they can each act as templates. The leading strand is able to add nucleotides 5’ to 3’ for the length of the chromosome. The lagging strand must also add 5’ to 3’ but the strand is antiparallel and the DNA polymerase can only add to existing RNA primers. At the very end of the chromosome, there is a sequence of DNA that cannot be replicated because there is no RNA primer at the 3’ end (Figure 1). This cell division problem has been remedied in eukaryotes by the production of telomerase, which lengthens the telomeres by adding a repeated sequence to the end of the template. CON CADA REPLICACIÓN, EL ADN SE VA ACORTANDO

EL PROBLEMA DE LA REPLICACION El primer de RNA cerca del extremo del cromosoma en la hebra retrasada no puede ser reemplazado por ADN ya que la ADN polimerasa polimeriza sólo a partir de un cebador.

LA SOLUCIÓN… LA TELOMERASA SE TRATA DE UNA RIBONUCLEOPROTEÍNA CON DOS SUBUNIDADES: UNA TRANSCRIPTASA REVERSA (hTERT) Y UNA SECUENCIA CEBADORA DE ARN (hTR) COMPLEMENTARIA AL TELÓMERO.

REPLICACIÓN DEL ADN TELOMÉRICO CON CADA REPLICACIÓN, EL ADN SE VA ACORTANDO - RIBONUCLEOPROTEÍNA TRANSCRIPTASA INVERSA POSEE CEBADOR DE ARN

ACCIÓN DE LA TELOMERASA ACTIVA EN CÉLULAS MADRE, CÉLULAS GERMINALES, LINFOCITOS ACTIVADOS, CÉLULAS ENDOMETRIALES DURANTE EL CICLO MENSTRUAL Y CÁNCER

REGULACION DE LA TELOMERASA Regulación transcripcional del hTERT Inhibición de la expresión génica por unión de factores de transcripción al promotor: Mad/Max, p53, pRB/E2F, WT1, MZF-2 Activación de la expresión génica por unión de factores de transcripción al promotor: c-Myc/Max, Sp1, HPV E6 y hormonas esteroideas. Regulación funcional del hTERT Inhibición: TRF1 y TRF2 Estimulación: TANKYRASA