Oncogenes y Genes Supresores de Tumores

Presentación del tema: "Oncogenes y Genes Supresores de Tumores"— Transcripción de la presentación:

1 Oncogenes y Genes Supresores de Tumores

2 BASES MOLECULARES DEL CANCER Tres Familias de Genes Involucradas
ONCOGENES GENES SUPRESORES DE TUMORES A pesar de que suele referirse al cáncer como una única enfermedad, la realidad es que involucra a más de 100 patologías diferentes. No ostante a ello existe una característica común a todos los casos: la presencia de genes normales alterados que, por acción directa o indirecta, producen un crecimiento celular descontrolado. Los cambios en el genoma de células somáticas son considerados, por lo general, insultos del medio ambiente (físicos, químicos y virales) que se traducen en la activación de genes que otorgan una señal permanente de crecimiento celular (Oncogenes), o en la inhibición de genes que actúan normalmente inhibiendo o reprimiendo la proliferación celular (Genes Supresores de Tumores) GENES REPARADORES DEL ADN

3 Normalidad: Equilibrio
Gen Supresor Proto-oncogen En condiciones normales existe un balance perfectamente controlado EMPUJA FRENA

4 Alteración del Proto-oncogen
MUTACIÓN TUMOR Oncogen Gen Supresor El daño en el DNA ya sea heredado o somático, puede alterar dos tipos de genes. Por un lado, si los genes alterados son los proto-oncogenes, estos se activan y se convierten en oncogenes enviando señales que estimulan la proliferación de células. Los oncogenes evidencian una ganancia de funciones respecto a los proto-oncogenes. EMPUJA NO FRENA

5 Alteración del Gen Supresor
MUTACIÓN TUMOR Proto-oncogen Antioncogen El otro tipo de genes afectados es el de aquellos que normalmente inhiben la proliferación celular, cuya pérdida de función tiene carácter oncogénico, son los genes supresores de tumores o antioncogenes. A pesar de la sinonimia se guarda el concepto de gen supresor de tumores para aquellos cuya expresión resultaría en la inhibición del fenotipo tumorigénico, mientras que los antioncogenes son los que conducirían a la transformación maligna. EMPUJA NO FRENA

6 Proto-oncogenes Codifican proteínas que pueden influenciar el Ciclo Celular, ya sea favoreciendo su progresión a procesos proliferativos o a la muerte de la célula por mecanismo de Apoptosis

7 Oncogen Es un proto-oncogen alterado.
Tienen la particularidad de que en todos los casos su expresión es dominante (Su alteración genotípica tiene siempre una expresión fenotípica, no importando que sea solo uno el alelo comprometido por esa alteración)

8 Clasificación Genes: ABL1 Producto: ABL1
Genes: ErbA Producto: ERBA Virus: v-Myc Celulares: c-MYC p: proteína gp: glicoproteína pp: fosfoproteína P: poliproteína p150 RB1 ORIGINALMENTE LOS ONCOGENES FUERON IDENTIFICADOS COMO SECUENCIAS PARTICULARES PORTADAS POR UN VIRUS CAPACES DE INDUCIR TUMORES EN EXPERIMENTOS IN VITRO (ELULAS EN CULTIVO) E IN VIVO (ANIMALES) . EL AVANCE DE LA BIOTECNOLOGIA PERMITIO DESCUBRIR SECUENCIAS SIMILARES A ESTAS PRESENTES EN CELULAS EUCARIONTES . SE HIZO NECESARIO ESTABLECER UNA NOMENCLATURA CONVENCIONAL PARA DESIGNARLOS . POR SUGERENCIAS DEL COMITÉ INTERNACIONAL PERMANENTE EN NOMENCLATURA PARA GENES SE ACORDO EL USO DE LAS SIGUIENTES REGLAS AL REFERIRSE A ELLOS:

9 Mecanismo de Activación de Oncogenes
Mutación Puntual Mutagénesis Insercional Amplificación Reorganización Cromosómica El cromosoma Philadelphia t (8:14) Para convertirse en oncogenes, los proto-oncogenes son «activados», o sea modificados ya por sustancias químicas, por radiación o por virus. Los mecanismos conocidos son: Transducción. Un virus ARN «rapta» un protooncogén incorporado a su genoma. El provirus se inserta cerca del protooncogén; se produce la co-transcripción de la secuencia del protooncogén y de la secuencia viral. El protooncogén transducido se comporta anormalmente cuando es reintroducido al genoma de otra célula y constituye un oncogén activado. Mutagénesis insercional. La célula se infecta con un virus que tiene un gen promotor; este gen se inserta en la vecindad de un protooncogén, el que se desregula convirtiéndose en oncogén. Redistribución cromosómica. Por ejemplo, traslocaciones: en el linfoma de Burkitt el gen c-myc del cromosoma 8 se inserta en el cromosoma 14, cerca del locus que codifica la cadena pesada de inmunoglobulina, con la consiguiente excesiva expresión del gen c-myc. El cromosoma Philadelphia es el resultado de una traslocación recíproca entre los cromosomas 9 y 22. El gen -abl del cromosoma 9 se inserta en el gen vcr del cromosoma 22 (la porción desplazada del cromosoma 22 se encuentra en el cromosoma 9). Los genes vcr y abl se unen de tal forma que, cuando se expresan, se forma una proteína de fusión que consta de la cadena de aminoácidos de un extremo de vcr y la mayor parte o toda la proteína abl. Se piensa que esta proteína tiene un papel fundamental en la producción de la leucemia, pero aún no se sabe como actúa. El cromosoma Philadelphia, cuya identificación se utiliza con fines diagnósticos, corresponde al cromosoma 22 pequeño. Mutaciones puntuales. Alteraciones moleculares en un punto preciso del proto-oncogén. Amplificación: formación de muchas copias de un protooncogén. Se ha demostrado que la formación de múltiples copias de un oncogén (de la familia erb) está relacionada con el grado de agresividad del cáncer de mama. Los oncogenes codifican la síntesis de moléculas que participan en proteínas a las cuales se unen los factores de crecimiento, génesis del ARN mensajero y replicación del ADN. Estos mecanismos están relacionados con la función de los factores de crecimiento, por lo cual se cree que los oncogenes pueden aumentar la producción de factores de crecimiento por la misma célula, el número de receptores de factores de crecimiento, la afinidad de los receptores, la sensibilidad de la célula a la señal de proliferación emitida por la unión del factor de crecimiento con su receptor.

10 Mecanismos de Activación de Oncogenes
Gen Normal Mutación Activadora Translocación Amplificación

11 Cromosoma Philadelphia
Cromosomas Normales 9 Cromosoma Philadelphia t (9;22) Gen híbrido que codifica una proteína quimérica anormal. El % de las LMC presenta esta translocación, la que constituye un paso crítico en el desarrollo de esta patología 9 22 22 bcr bcr abl LMC abl

12 t (8;14) Las secuencias promotoras del Gen CH (muy activas en la célula linfoide) inducirán una transcripción incrementada de myc y la síntesis de esta proteina nuclear, con estructura normal pero en cantidades aumentadas, tiene efecto oncogénico Cromosomas Normales Linfoma de Burkitt 8 8 14 14 Ig Ig myc myc

13 Clasificación de Oncogenes según su Función Biológica
Factores de Crecimiento Receptores de Factores de Crecimiento Proteínas Citoplasmáticas Proteínas Nucleares Los proto-oncogenes y por tanto los oncogenes pueden clasificarse de distintas formas (su homología, su función biológica). Una de las clasificaciones más usadas es aquella que identifica los oncogenes en los distintos niveles de transducción de señales que controlan la proliferación celular. Así, la transformación maligna de una célula puede estar mediada por un oncogen activado a múltiples niveles en la ruta de transducción de señales, pero que en todos los casos, la activación de estos oncogenes tiene como consecuencia la inducción de la proliferación de manera incontrolada

14 Activación de Receptores Específicos
Factor de Crecimiento Activación de Receptores Específicos Cascada de Quinasas Intervinientes en la Señalización Intracelular Proteínas Nucleares Tempranas (myc, fos, jun, etc.) La traducción de señales es el conjunto de procesos bioquímicos a través de los cuales, factores extracelulares generan una respuesta intracelular. Se trata de eventos normales por los que hormonas, neurotransmisores y otras sustancias regulan la función celular. La proliferación celular constituye uno de los varios procesos regulados por mecanismos de transducción de señales, por lo que hoy se considera que la alteración de tales mecanismos es responsable de la aparición del cáncer. Los productos de los oncogenes suelen integrarse en la compleja maquinaria que regula la proliferación de la célula, comportándose como moléculas transductoras de señales y generando, directa o indirectamente, una multiplicación celular continua. Por ello, se describe en la actualidad a la células cancerosas como células normales que presentan señales de transducción aberrantes. Activadores del Ciclo Celular (ciclinas) Reguladores (Rb) Controladores del Genoma (p53) Apoptosis: balanceadores del Ciclo Celular (familia bcl-2)

15 Y Tirosina Kinasa Señal de Traducción GAP ras (myc fos jun) DNA Núcleo
Los proto-oncogenes son genes que codifican para proteínas esenciales en la regulación de la proliferación celular. Cuando un proto-oncogen ha sido activado y convertido en oncogen, codifican para proteínas que desencadenan señales positivas de proliferación celular de forma permanente e incontrolada mRNA Citoplasma Traslación

16 Sitio Catalítico para Tirosinaquinas
Medio Extracelular Receptores monoméricos Dimerización Membrana ATP ADP tir tir P P Sitio Catalítico para Tirosinaquinas Las proteínas codificadas por algunos oncogenes se comportan como receptores Citoplasma Núcleo

17 P P P Ras Ras Ras Raf MEK ERK PI3K tir tir Proliferación
GTP Ras Ras Ras p110 GTP GDP Raf PI3K Grb2 GTP tir tir GDP p85 P SOS P ATP ADP Camino de MAPKs P PLC MEK PKB-P PKC-P ATP ADP IP DAG PKB = Akt ; PIP3 induce PDK1 que fosforila Akt a Akt-P(2) este fosforila Bad que lleva a la apoptosis pero fosforilado lleva a sobrevida celular ERK Ca2+ PKC P ATP ADP Elk1 SRF ADN Proliferación Diferenciación Transcripción SRE Apoptosis fos

18 Productos de los Oncogenes y sus Funciones
Factores de Crecimiento Receptores de Factores de Crecimiento Proteínas Transductoras de Señales Proteína G Quinasas Citoplasmáticas Actividad TK Asociada a Membrana Actividad TK No Asociada a Membrana Actividad Treonina/Serina Quinasa Proteínas Reguladoras de la Transcripción Nuclear

19 Factores de Crecimiento
La activación de ciertos proto-oncogenes da como resultado productos proteicos que actúan como Factores de Transcripción Son Proteínas Extracelulares de bajo PM Al unirse al Receptor provocan la transmisión de una señal intracelular Cualquier proteína estructural o enzimática que pueda estimular a un Factor de Crecimiento podría tener efecto oncogénico Cantidades anormales favorecen el progreso descontrolado del ciclo celular No existe, en la actualidad, evidencia que los factores de crecimiento induzcan transformación maligna

20 Mecanismos que Inducen la Proliferación
Productos de los Oncogenes y sus Funciones Mecanismos que Inducen la Proliferación Receptores de Factores de Crecimiento

21 Activación del receptor síntesis aumentada o alteración
Medio Extracelular Activación del receptor síntesis aumentada o alteración Dimerización Membrana Ligando ATP Medio Intracelular ADP tir tir P P Los oncogenes activados pueden dar R alterados que prescinden de la acción del ligando. Ej: si c-erbB es activado, pierde el dominio extracelular del EGFR. Este cambio produce una activación constitutiva de la TK en el dominio citoplasmático, imitando a un EGFR siempre ocupado por un ligando y estimulando la proliferación celular El oncogen c-erbB2/HER2/neu puede ser activado por una mutación puntual que cambia una valina por glutamina en el dominio transmembrana del receptor EGFR2 (simil EGFR) que codifica Dimerización y Autofosforilación tir tir P Receptor

22 Mecanismos que Inducen la Proliferación
Productos de los Oncogenes y sus Funciones Mecanismos que Inducen la Proliferación Proteínas Transductoras de Señales Proteína G

23 Hidrólisis del GTP bloqueado cuando ras está mutado
ras inactiva GDP GTP GDP p21ras GEF GTP GDP GDP GTP La proteína se asocia a GEF ( factor intercambiador de Guanina) que facilita la disociación de la molécula de GDP. La mayoría de las mutaciones puntuales que afectan a ras anulan la actividad GTPasa de p21 , la cual es mediada a través de la acción de la proteína activadora de GTPasa o GAP (GTPasa activiting protein) FARNESILO- FarnesilTransferasa- Unión a Membrana GAP p21ras Hidrólisis del GTP bloqueado cuando ras está mutado GTP ras activa

24 Mecanismos que Inducen la Proliferación
Productos de los Oncogenes y sus Funciones Mecanismos que Inducen la Proliferación Proteínas Transductoras de Señales Quinasas Citoplasmáticas Actividad TK Asociada a Membrana

25 Actividad TK asociada a membrana
Mutaciones en la posición 530 de la proteína sintetizada por src llevarían a la transformación celular, mientras que las mutaciones en 416 disminuirían la habilidad transformante SH3 P tir tir SH2 P c-scr codifica una proteina citoplamática con actividad TK Dminio Catalítico INACTIVA Tir 530 C Tir 416 P El oncogen c-src primer homologo celular hallado de un oncogen viral, codifica para la proteína citoplasmática pp60src que presenta actividad TK. El extremo amino, por el que se une a la cara citosólica de la Mb plasmática, es seguido por una región que incluye los dominios SH2 y SH3 luego sigue el dominio catalítico que porta la actividad TK y finalmente un extremo carboxilo que poseería la actividad supresora de la actividad transformante de src. Cuando c-src se halla inactivo se fosforila una tirosina en 530 y se asocia a un sitio complementario de SH2. Simultaneamente se desfosforila la Tir 416 en el sitio catalítico. En condiciones normales la asociacion de algunos ligandos con sus receptores de Mb provoca su dimerización y autofosforilación. Como consecuencia de ello un péptido fosforilado del Receptor se une al sitio SH2. Dominios SH2 se unen a péptidos específicos de proteínas que contienen fosfotirosinas, los dominios SH3 se unen a dominios ricos en prolina N SH3 SH2 ACTIVA Dminio Catalítico Tir 530 P C N SH3 SH2 Tir 416

26 Mecanismos que Inducen la Proliferación
Productos de los Oncogenes y sus Funciones Mecanismos que Inducen la Proliferación Proteínas Transductoras de Señales Quinasas Citoplasmáticas Actividad TK No Asociada a Membrana

27 Cromosoma Philadelphia
Cromosomas Normales Cromosoma Philadelphia t (9;22) Gen híbrido que codifica una proteína quimérica anormal. La proteína resultante carece de la región amino terminal de abl, la cual posee un sitio regulador negativo de la actividad TK. Como consucuencia de ello y la proximidad de secuencias génicas de bcr, activadoras para abl, la actividad TK se ve aumentada, hecho que se ha visto asociado a transformación celular 9 22 bcr abl Tal es el caso del oncogen abl cuyo producto se localiza en el citoplasma y el núcleo. El proto-oncogen suele activarse por translocación cromosómica que da origen a la fusión bcr-abl que suele expresarse citogenéticamente como el cromosoma Philadelphia en un 90% de las LMC. La proteína quimérica resultante de ese rearreglo cromosómico , carece de la región amino terminal del producto abl, la cual posee un sitio regulador negativo de la actividad TK. Como consecuencia de ello, y de la vecindad de secuencias génicas de bcr activadoras para abl, la actividad TK se ve aumentada, hecho que se ha visto asociado a transformación celular. LMC abl

28 Mecanismos que Inducen la Proliferación
Productos de los Oncogenes y sus Funciones Mecanismos que Inducen la Proliferación Proteínas Transductoras de Señales Quinasas Citoplasmáticas Actividad Treonina/Serina Quinasa

29 Ras Ras GTP GDP Raf Grb2 GTP tir tir GDP P SOS P En la familia raf existen por lo menos tres oncoproteínas citoplasmáticas con alto grado de homología un dominio estructural rico en cisteína que posee sitios de unión al ADN un dominio rico en serinas y treoninas capaz de autofosforilarce una zona catalítica con actividad serina-treonina kinasa Los diferentes miembros de la familia raf suele activarse por deleciones Pierde la región amino terminal, lo cual conlleva a una activación constitutiva del dominio catalítico

30 Mecanismos que Inducen la Proliferación
Productos de los Oncogenes y sus Funciones Mecanismos que Inducen la Proliferación Proteínas Reguladoras de la Transcripción Nuclear En este grupo se encuentran los oncogenes que codifican para proteínas que se comportan como factores de transcripción, es decir como productos que activan o reprimen un gen o un conjunto de genes.

31 Dominio Hélice-Bucle-Hélice Región Básica de Unión al ADN
NH2 Proteína Myc Región de activación de la Transcripción COOH Región Básica de Unión al ADN Cierre de Leucinas Max - Myc Quiescencia Un representante de esta clase de oncogenes es myc (myelocytomatosis = myc). Su producto proteico es un factor de transcripción con forma hélice-bucle-hélice-cierre de leucinas que se localiza en el núcleo e interacciona con el ADN estimulando la proliferación celular. La acción de la proteina codificada por myc solo es efectiva cuando ella se une a otra proteína conocida como max con la cual forma heterodímeros (VER como funciona myc en las Diapo´s de internet de oncogenes). Max no posee el dominio de la activación de la transcripción presente en la región amino terminal de la proteína myc. A su vez, max posee una región formada por 52 AA en el extremo carboxilo que precede al dominio de cierre de leucinas que no está presente en myc. En estado de quiescencia celular predominan los dimeros inactivos max-max. La estimulación de la proliferación va asociada con un mayor nivel de heterodímeros myc-max que activan la prescripción. La proteína myc nunca forma homodímeros. La disminución de la síntesis de proteína myc por la eliminación de factores mitogénicos produce la detención del ciclo celular en la fase G1. Por el contrario, cuando la expresión de myc está aumentada la célula puede llegar a morir por mecanismos apoptóticos. Así, dependiendo de las circunstancias, este oncogen puede inducir tanto proliferación como muerte celular programada. Proliferación Max - Max

32 Oncogenes Identificados como los genes transformantes de los retrovirus. Una forma activada de un gen celular (proto-oncogén). Dominantes a nivel celular, lo que significa que basta la mutación de un alelo. Las mutaciones son somáticas y nunca se heredan (excepto para RTB). Los retrovirus provocan cáncer en animales, pero no son una causa significativa de cáncer humano. Son reguladores positivos del crecimiento celular.

33 Implicancias Clínicas de los Oncogenes
La expresión de oncogenes tiene implicancias diagnósticas, pronósticas y terapéuticas Las estrategias terapéuticas apuntan a bloquear la traducción o la función de la oncoproteína

34 Genes Supresores de Tumores
(Antioncogenes) Los conocimiento adquiridos de los oncogenes revolucionaron el campo de la biología tumoral y llevaron al convencimiento de que los genes relacionados con el cáncer, una vez activados, se convertían en genes dominantes que producían cambios dominantes en las células. HARRIS demostró en 1969 que si se fusionaban células malignas con células normales, los híbridos resultantes (aún cuando podían retener algunas características propias de las células tumorales, como inmortalidad e independencia de anclaje “in vivo”) eran predominantemente NO Tumorigénicas. Se dedujo entonces que la célula normal proveía algún elemento ausente en la célula tumoral y que era esencial para impedir la proliferación descontrolada. Esta hipótesis se vio reforzada por el hecho de que al cabo de un tiempo, los híbridos que se convertían en tumorigénicos eran aquellos que habían perdido determinados cromosomas proveniente de las célula paterna original. La identificación de los genes supresores de tumores es mucho más complicada que la de los oncogenes, dado que se debe detectar algo faltante (ya sea un gen, una proteína o una función). Se parte de un ADN que justamente carece del gen o genes que se desea descubrir. Hasta el momento se han identificado más de 30 genes supresores de tumores cuya pérdida de función se encuentra asociada a varios síndromes de cánceres familiares.

35 Oncología Molecular y Celular - Daniel BONFIL

36 Inactivación de Anti-oncogenes
Gen Normal Mutación Inactivadora Deleción

37 Retinoblastoma Esporádico Hereditario Mutación Gen Rb mutado Mutación
Células de la retina al nacimiento Esporádico Hereditario Todas las células contienen dos genes Rb normales Todas las células contienen un gen Rb normal y uno mutado o ausente Cromosomas 13 Mutación Gen Rb mutado Algunas pocas células contienen un gen Rb normal y otro mutado Mutación Mutación El estudio de Knudson acerca de la herencia en el RTB de los niños sentó las bases para los estudios en el terreno de los GST. HEREDITARIO 2 a 4 tumores, en ambos ojos, antecedentes familiares ESPORADICO 1 tumor, un solo ojo, sin antecedentes familiares TEORÍA DE LOS DOS PASOS Knudson suponía la existencia de un GST que debería hallarse alterado en sus funciones para facilitar la aparición del tumos Las familias propensas debían poseer una mutación constante en uno de los alelos de ese hipotético gen Mientras los individuos normales necesitaban desarrollar mutaciones en ambas versiones alélicas para desarrollar el tumor, los predispuestos solo debían sufrir algún cambio en la única copia sana. Esto explicaba porque era mucho más frecuente el RTB en determinados grupos familiares. PERDIDA DE LA HETEROCIGOCIDAD El gen del RTB se encuentra en el Cromosoma 13 Mediante estudios definidos se pudo observar que la 1º y 2° mutacion se daban en ambos alelos de un único gen que se denominó Rb1. Se pierde la función del único gen Rb normal Desarrollo Tumoral

38 pRb activa inhibe la proliferación celular
G0 G S G M Fosforilación por Ciclina E/Cdk2 Fosforilación por Ciclina D/Cdk4 Fosfatasa pRb El estado de fosforilación de Rb varía a lo largo de todo el Ciclo Celular. De acuerdo al grado de fosforilación tiene diferentes grados de activación Durante la mayor parte de G1 está fosforilado Durante la fase S es fosforilado parcialmente alcanzando el grado máximo de fosforilación en G2. Cuando Rb está activa se asocia a E2F (sitio de complementariedad o pocket) E2F es capaz de activar una serie de genes que promueven la entrada a la Fase S del ciclo En G1 actúa la quinasa Cdk4 dependiente de ciclina D que al fosforilar a Rb impide su asociación a Factores de Transcripción. Por ese mecanismo Rb se inactiva y ya no es capaz de impedir la progresión a S. La liberación de E2F resulta en la activación de determinados genes implicados en la proliferación En la transición G1 a S otra quinasa, la Cdk2 dependiente de Ciclina E termina de fosforilar a Rb por completo. Durante G2 comienza la desfosforilación parcial que se hace total en M, por acción de fosfatasas. La forma hipofosforilada de Rb es la que suprime la proliferación celular MUTACION: pRb tiene un sitio de complementariedad o pocket al cual se asocian los Fact. de Transc. como E2F. En pRb mutadas el sitio de complem está alterado. Esto impediría el secuestro de pr celulares que activan la proliferación y obteniendo como consecuencia una multiplicación celular descontrolada P P P P pRb pRb pRb E2F E2F PO4 pRb activa inhibe la proliferación celular Factor de transcripción E2F E2F Expresión génica necesaria para la progresión del Ciclo Celular E2F ADN

39 p53 – Guardián del Genoma p53 se expresa en casi todas las células normales Se halla (17p13) Mutado en más de la mitad de todos los tipos de cáncer Cuando p53 se inactiva, las células además de ganar una ventaja proliferativa, estarán expuestas a alteraciones genéticas adicionales Las formas mutantes de p53, a diferencia de otros Genes Supresores de Tumores, suelen no ser inactivas, sino que poseen propiedades transformantes

40 Funciones de p53 Es una proteína reguladora de la transcripción
Tiene importantes funciones en la actividad normal de las células: - Inhibe la proliferación celular - Tiene actividad anti-transformante - Induce muerte celular ante un daño en el ADN que no puede ser reparado

41 Alteraciones de p53 Mutaciones puntuales Deleciones e Inserciones
Proteína de Golpe de Calor mdm2 Síndrome de Li-Frumeni Osteosarcoma Leucemias Cáncer de mama Sarcomas de partes blandas Cáncer adreno-cortical Cáncer laríngeo y pulmonar Tumores malignos del SNC 1.- En la mayoría de los CARCINOMAS son mutaciones somáticas puntuales que producen el cambio en un solo AA de las proteínas 2.- En los SARCOMAS Hay estudios que muestran diferentes mutaciones en cánceres diferentes. En el cancer colorrectal las mutaciones de p53 (que representan el 80% de los casos) proviene de la deaminación de una citosina metilada que origina una mutación por transición a timina. En los tumores de pulmón hay un cambio de una purina por una pirimidina Proteína de golpe de calor suele asociarse a p53. La asociación le da mas estabilidad al complejo que así aumenta su vida media y se mantiene en el citoplasma privando al núcleo de las proteínas p53 que podrían formar homotetrámeros capaces de unirse al ADN y regular negativamente el Ciclo El gen mdm2 está sobreexpresado en un grupo de sarcomas de partes blandas, por amplificación del mismo. El macanismo por el que tendría efecto tumorigénico es que podría unirse a p53 y bloquear sus dominios de activación transcripcional. También promovería la ubiquitinación de la p53 y su degradación por el proteosoma. Las mayorías de las mutaciones se da en células somáticas pero como en el caso de RTB existen entidades como el S de Li-Frum con predisposición hereditaria para desarrollar cánceres en diferentes tejidos y edades inusuales, en los que la mutación de p53 se da en la línea germinal. Las células tumorales son las únicas con mutaciones en ambos alelos confirmando la hipótesis de Knudson

42 El daño en el ADN promueve la agregación de p53
ADN polimerasa Ciclina Cdk2 Ciclina Cdk2 PCNA PCNA Fosfatasa P P pRb P P Para que p53 pueda ejercer su función debe adoptar una conformación estructural que es inducida por fosforilación de la molécula, luego puede unirse al ADN. Cierto tipo de mutaciones en el gen p53 impiden estos procesos. La proteína sintetizada por p53 forma, a través de secuencias carboxiterminales, tetrámeros, consigo misma o con otras proteínas. Los homotetrámeros de p53 se asocian a secuencias específicas de ADN sufriendo un cambio estructural. Dicha asociación regula positivamente la expresión de ciertos genes, por lo que se puede decir que p53 es un Factor de Transcripción Así, p53 induce la producción de p21 que al unirse al complejo ciclina-Cdk2-PCNA (Este complejo activa tambien a la ADN polimerasa) inhibe la fosforilación de Rb impidiendo el paso de G1 a S. El complejo ciclina-Cdk2-PCNA al unirse a p21 interrumpe las funciones de la ADN polimerasa en el proceso de replicación del ADN, pero no su función reparadora. Una vez producida la reparación caen los niveles de p53 y por ende los de p21. Entonces Cdk2 puede volver a fosforilar a Rb y la c{elula entra en la Fase S. pRb pRb pRb E2F E2F PO4 pRb activa inhibe la proliferación celular Factor de transcripción E2F E2F Expresión génica necesaria para la progresión del Ciclo Celular E2F ADN

43 (-) (-) (-) p53 MDM2 p14ARF p21 INK4a Gen MTS1-Cr9 p16INK4a P
El gen mdm2 (se encontró en cromosomas doble diminutos murinos) que se ubica en el brazo largo del cromosoma 12, está sobreexpresado en un grupo de sarcomas de partes blandas, por amplificación del mismo. La sobreexpresión de la proteína que codifica tiene efectos oncogénicos in vitro. El mecanismo por el cual tendría efecto tumorigénico podría deberse a que mdm2 puede unirse a p53 y bloquear sus dominios de actividad transcripcional. Tambien promovería la ubiquitinización de la proteína p53 y su degradación por el proteosoma. Los estudios cromosómicos de varios tipos de tumores (melanómas, carcinomas de esófago, vejiga, páncreas, cabeza y cuello, gliomas y leucémias mostraron, entre otros defectos, deleción cromosómica en el brazo pequeño del cromosoma 9 humano (9p) hecho que sugería fuertemente la presencia de un gen supresor de tumores en la zona. En 1994 se pudo clonar uno de los genes ubicados en esa región que se denominó MTS-1 (Multiple tumor supresor gen 1) que codifica la proteína p16 y dado que la pérdida de p16, sea por deleción o mutación puntual se halla frecuentemente asociada al desarrollo de tumores se considera a MTS-1 un Gen Supresor de Tumores. P16 y p14ARF son proteínas de la Familia INK (ARF: alternative reading frame) p16 bloquea Cdk4. La asociación de p16 con Cdk4 impide su unión a Ciclina D y como consecuencia no fosforila a Rb que al tener secuestrado a E2F no puede estimular la síntesis de ADN y la división celular p14ARF se une directamente a MDM2 impidiendo que esta induzca la degradación de p53. Ciclina D Rb P P P (-) Cdk4 E2F PCNA GADD45 E2F PCNA E2F Proliferación PCNA

44 p53 y APOPTOSIS Otra forma en la que p53 puede impedir la transformación de la célula en tumoral es por inducción a la apoptosis ello es lo que ocurre cuando el factor de Transcripción E2F es elevado y cualquier daño en el ADN podría conducir a altas tasas de mutación. La p53 puede regular negativamente la proteína antiapoptótica bcl-2 y positivamente la proapoptótica BAX . Aunque no se sabe como lo hace p53 igula que Rb es capaz de revertir el fenotipo maligno. La transfección de células de carcinoma colorrectales y una LLinfoblástica humana con el gen p53 salvaje, suprimió el crecimiento celular o la tumorigenicidad de manera evidente

45 p53 y APOPTOSIS The cellular activation of the caspase cascade resulting in cell death is triggered by chemical damage to DNA which stimulates a sequence resulting in the cleavage of Bid in a manner similar to the binding of so called “death-receptors” or directly initiates the permeability transition of the mitochondrial membrane. The permiability transition releases several factors including cytochrome c, AIF and other factors in to the cytoplasm. Cytochrome c, a key protein in electron transport, is released from mitochondria in response to apoptotic signals, and activates Apaf-1, a protease released from mitochondria. Activated Apaf-1 activates caspase-9 and the rest of the caspase cascade. The caspases are a class of cysteine proteases that includes several representatives involved in apoptosis. The caspases convey the apoptotic signal in a proteolytic cascade, with caspases cleaving and activating other caspases that then degrade other cellular targets that lead to cell death.

46 Agentes Químicos - Luz UV
Célula con p53 normal Célula con p53 mutada Daño limitado en ADN Daño excesivo en ADN Daño en ADN p53 p53 No hay parada del Ciclo Celular Regulación de genes bcl-2 y bax p21 No hay Apoptosis Parada en G1 Apoptósis Acumulación de Mutaciones Reparación del ADN CELULA VIABLE NORMAL MUERTE CELULAR TUMOR

47 Genes Supresores de Tumores
Identificados como los genes responsables de los síndromes de tumores humanos. Recesivos a nivel celular, lo que significa que se requiere la inactivación de ambos alelos. Reguladores negativos del crecimiento celular.

48 Implicancias Clínicas de los Genes Supresores
El estudio de estos genes es útil en el diagnóstico de individuos asociados a síndromes de cáncer familiar Poseen también utilidad como marcadores de diagnóstico, pronóstico, etc. Varias estrategias terapéuticas basadas en la función de los supresores tumorales ya han mostrado resultados promisorios en modelos animales

49 Oncogenes vs. Supresores Tumorales (I)
Los proto-oncogenes y los supresores tumorales son genes involucrados en la regulación de la proliferación La desregulación del crecimiento ocurre por: A.- mutaciones de ganancia de función de proto-oncogenes B.- mutaciones de pérdida de función de los genes supresores tumorales

50 Oncogenes vs. Supresores Tumorales (II)
Las mutaciones de pérdida de función son más comunes que las de ganancia de función, a pesar de que ambos alelos deben estar involucrados El principal mecanismo de pérdida de la supresión tumoral es la pérdida de la heterocigocidad Las mutaciones más comunes en cáncer involucran: A.- oncogen ras B.- gen supresor tumoral p-53 Heterocigocidad: normalmente las células poseen dos copias de cada uno de los genes. La eventual pérdida de las funciones de un gen supresor y por ende de su producto determinaría un crecimiento celular exagerado y fuera de control característico del cáncer. Sin embargo, las alteraciones en una de las dos copias del gen no alcanzaría para generar inconvenientes en la regulación del ciclo celular. La copia restante indemne podría ser suficiente para sostener la producción de la proteína supresora de tumores y sería necesaria una segunda alteración en la copia del gen para abolir su actividad. Por lo tanto se dice que las mutaciones que afectan a los genes supresores de tumores son de tipo “recesivo” pues solo determinan un crecimiento neoplásico cuando afectan las dos copias del gen, es decir ambos alelos. En los distintos tipos de cánceres, la constatación frecuente de deleciones en una determinada región del cromosoma supone la alteración de genes supresores de tumores. Por lo general, las deleciones involucran la pérdida de los dos alelos, fenomeno también conocido como: PÉRDIDA DE LA HETEROCIGOCIDAD. La copia restante del gen suele carecer de función ya sea como consecuencia de mutaiones hereditarias preexistentes o por el desarrollo de mutaciones somáticas secundarias.