PROMOVIENDO LA APOPTOSIS COMO ESTRATEGIA DE DESCUBRIMIENTO DE GROGAS CONTRA EL CANCER CORDOBA, María Yamila CUEVA, Ana MARCOTEGUI, Ariel OLIVERA, Luciana SZABADY, Valeria VALDEZ, David

APOPTOSIS Vía de muerte celular inducida por un programa estrechamente regulado La célula muerta se elimina rápidamente por lo que no causa reacción inflamatoria Se activan enzimas que degradan el ADN, proteínas plasmáticas y nucleares. La membrana celular permanece intacta, pero se altera su estructura, haciéndola blanco de fagocitosis

CAUSAS Fisiológicas Patológicas Destrucción programada durante embriogénesis Involución hormono dependiente Eliminación celular en poblaciones celulares proliferativas Eliminación de linfocitos potencialmente autoreactivos Muerte producida por estímulos lesivos Lesión celular en ciertas enfermedades víricas Atrofia patológica en órganos parenquimatosos tras obstrucción ductal

MECANISMOS DE APOPTOSIS

p53 El gen p53 se localiza en el cromosoma 17p13.1, es un gen supresor tumoral que desempeña un papel importante en la apoptosis y en el control del ciclo celular. Resulta esencial para inducir una respuesta en la célula ante el daño del ADN, deteniendo el ciclo celular en caso de mutación.

p53 El gen p53 es un gen supresor tumoral que desempeña un papel importante en apoptosis y control del ciclo celular. Resulta esencial para inducir la respuesta de la célula ante el daño del ADN, deteniendo el ciclo celular en caso de mutación. Un p53 defectuoso podría permitir que las células anormales proliferen dando por resultado cáncer (alrededor de un 50 % de todos los tumores humanos contienen mutaciones en p53).

La proteína p53 es una fosfoproteína formada por 393 aminoácidos y 3 dominios: Un dominio de activación de factores de transcripción. Un dominio que reconoce la secuencia específica del ADN (dominio central). Un dominio carboxilo-terminal (C-). El 80% de las mutaciones puntuales de p53 que se detectan en los cánceres humanos están localizadas en el dominio de unión a ADN de la proteína. p53-Mdm2--the affair that never ends Carcinogenesis. 2002 Apr;23(4):541-7. "Crystal structure of a p53 tumor suppressor-DNA complex: Understanding tumorigenic mutations". Science

FUNCIONES DE p53 p53 frustra la transformación neoplásica mediante tres mecanismos interrelacionados: Activación de la detención temporal del ciclo celular (reposo) y activación de enzimas de reparación del ADN Inducción de la detención permanente del ciclo celular (senescencia) Activación de la Apoptosis

Activación de la detención temporal del ciclo celular (reposo) y activación de enzimas de reparación del ADN Se produce tardíamente en la fase G1 y esta causada principalmente por la transcripción dependiente de p53 del inhibidor de CDK CDKN1A (p21). p21 inhibe los complejos CDK-ciclina y la fosforilación de RB, de manera que impide la progresión de la célula hacia la fase S. Esta "pausa" en la progresión del ciclo celular da tiempo a reparar los daños producidos en el ADN.

Activación de la detención temporal del ciclo celular (reposo) y activación de enzimas de reparación del ADN P53 induce ciertas proteínas, como GADD45 (growth arrest and DNA damage), que ayuda a la reparación del ADN. Si el daño del ADN se repara correctamente, p53 estimula la síntesis de Mdm2, activando su autodestrucción y la progresión en el ciclo celular. Si el daño no puede ser reparado, la célula puede entrar en apoptosis o en senescencia, ambos inducidos por p53.

Inducción de la detención permanente del ciclo celular (senescencia) La Senescencia inducida por p53 es una detención permanente del ciclo celular, caracterizada por cambios específicos en la morfología y la expresión de genes, que lo diferencian de la quiescencia o de la detención reversible del ciclo celular. La Senescencia requiere la activación de p53 y/o RB y la expresión de sus mediadores, como los inhibidores de CDK. En general es irreversible, aunque puede requerir la continua expresión de p53.

ACTIVACION DE LA APOPTOSIS La apoptosis inducida por p53 en las células con daño en el ADN irreversible, es el mecanismo protector final contra la transformación neoplásica. p53 dirige la transcripción de varios genes proapoptóticos como Bax y PUMA (BBC3) e inhibe la transcripción de genes antiapoptóticos como bcl-2 llevando a la célula a la apoptosis. No está claro cómo decide la célula si debe reparar su ADN o entrar en apoptosis. Parece que p53 presenta mayor afinidad por los promotores de los genes de reparación del ADN que por los promotores de los genes pro-apoptosis, de manera que primero se activa la reparación del ADN. Pero si ésta no es efectiva y p53 continúa acumulándose, se activarían los genes pro-apoptosis.

P53 y cáncer La capacidad de p53 para controlar la apoptosis en respuesta al daño del ADN tiene implicaciones terapéuticas prácticas importantes. La irradiación y la quimioterapia, las dos modalidades frecuentes del tratamiento contra el cáncer, median sus efectos induciendo daño del ADN y la posterior apoptosis. Los tumores que conservan el p53 normal son más propensos a responder a este tipo de tratamiento que los tumores que llevan alelos mutados del gen. Por el contrario, los tumores que frecuentemente llevan a mutaciones del gen p53, son relativamente resistentes a la quimioterapia y la radiación.

En las células sanas no sometidas a tensión, p53 tiene una vida media corta (20 min.), debido a si asociación con MDM2, una proteína de la que es diana para su destrucción. Cuando la célula esta sometida a la tensión, por ejemplo por una agresión a su ADN, p53 sufre modificaciones post-traduccionales que la liberan de MDM2 y aumentan su vida media

MDM2 y MDM4 (MDMX) Son dos proteínas que se unen a p53 y regulan negativamente su actividad y estabilidad

FUNCION DE MDM2 (FISIOLOGICAMENTE) p53 MDM2 p53 + MDM2 PROTEOSOMA P53 (degradada)

¿QUE PASA EN CELULAS CANCERIGENAS? MDM2 p53 MDM2 MDM2 MDM2 p53 + MDM2 PROTEOSOMA P53 (degradada)

¿QUE PASA EN CELULAS CANCERIGENAS? MDM2 p53 + MDM2 PROTEOSOMA P53 (degradada)

La proteína Mdm2 es un importante regulador natural negativo del supresor tumoral p53. Mdm2 se corresponde con el nombre tanto de la proteína como del gen que la codifica. Mdm2 actúa como una ubiquitina ligasa E3 que reconoce el dominio de trans-activación N- terminal (TAD) de la proteína p53, y también como un inhibidor de la activación transcripcional de p53

ANTAGONISTAS MDM2 Son moléculas que se unen a MDM2 e impiden la unión de este con p53. De esta manera, p53 no se degrada y puede ejercer su función de control del ciclo celular. Es decir, son dependientes de la p53 funcional. Nutlin-3

ANTAGONISTAS MDM2 CONOCIDOS MI-219 Family Nutlins Benzodiazepinedi ones Chromenotriazol opyrimidines

NUTLINS Es un análogo de cis- imidazolina, que inhibe la interacción entre MDM2 Y P53. Existen Nutlin- 1,Nutlin-2 y Nutlin-3. Sin embargo Nutlin-3, es el comúnmente usado para la terapia contra el cáncer.

NUTLINS (Roche®) De los tres Nutlins publicados, el más potente y más estudiado es Nutlin-3 En células cancerosas, los Nutlins causan  la acumulación y activación de p53, con la consiguiente detención del ciclo celular en G1 y G2. Nutlin-3 induce la apoptosis, rompe la latencia viral e inhibe la expresión de angiopoyetina-2 en las células tumorales del sarcoma de Kaposi. Se une también a MDMX, pero con una afinidad aproximadamente 1000 veces menor. Nutlin-3 muestra un efecto citotóxico sinérgico cuando se utiliza en combinación con fármacos innovadores, como el Trail o bortozemib. Aunque Nutlin-3 se encuentra actualmente en fase I de ensayo clínico para el tratamiento del retinoblastoma, sus efectos sobre los tejidos normales y tipos de células permanecen en gran parte por determinar y se requieren más investigaciones en los próximos años. ( Recent advances in the therapeutic perspectives of Nutlin-3.)2011

GLIOBLASTOMA MULTIFORME El uso de la Nutlina-3a mejora la respuesta de las células de glioblastoma a la radioterapia. “La radioterapia induce daños en el ADN de las células tumorales”, ha explicado Tortosa, “las células activan mecanismos de reparación y, si no son capaces de repararse, se autodestruyen (apoptosis). Con la Nutlina-3a hemos visto que aumenta la muerte de células tumorales y por lo tanto aumenta la eficacia del tratamiento de radioterapia”. Instituto Biomédica de Bettvillge (IDIBELL) publicado el 21-04-11

CIS IMIDAZOLINAS Inducción reversible de la degradación de PARP1 por los compuestos cis-imidazolinas El inhibidor de MDM2 Nutlin3a, un compuesto cis imidazolina, induce la degradación de p53 por el proteosoma. La sobreactivación de PARP1 es mediada por la producción de especies reactivas del oxígeno y está involucrado en la transactivación de NF- κB

FAMILIA MI-219 Interrumpe la interacción MDM2-p53 y activa la vía de p53 en las células, lo que conduce a la inducción de la detención del ciclo celular y la apoptosis selectiva en las células tumorales. Estimula la activación de p53 rápida pero transitoria en tejidos establecidos tumorales, resultando en la inhibición de la proliferación celular, la inducción de la apoptosis, y la inhibición completa del crecimiento del tumor. Activa p53 en los tejidos normales con la acumulación de p53 mínima y no es tóxico para los animales. Temporal activation of p53 by a specific MDM2 inhibitor is selectively toxic to tumors and leads to complete tumor growth inhibition. 2008

BIBLIOGRAFIA Robbins y Cotran, Patología estructural y funcional, 7ma edición, Ed. Elsevier Saunders Popowicks et al., The Structure-Based Design of Mdm2/Mdmx-p53 Inhibitors Gets Serious, Angew Chem Int Ed Engl. 2011 March 14 Villalonga et al., Activation of p53 by Nutlin-3a Induces Apoptosis and Cellular Senescence in Human Glioblastoma Multiforme, www.plusone.org 5 de Abril de 2011 Fesik, Stephen, Promoting apoptosis as a strategy for cancer drug discovery, Nature, November 2005 Vol. V

MUCHAS GRACIAS