Oncogenes y Genes Supresores de Tumores

BASES MOLECULARES DEL CANCER

Tres Familias de Genes Involucradas

ONCOGENES GENES SUPRESORES DE TUMORES

GENES REPARADORES DEL ADN

Normalidad: Equilibrio

Gen

Proto-oncogen

Supresor

EMPUJA

FRENA

Alteracin del Proto-oncogenMUTACIN

TUMOR

Oncogen

Gen Supresor

EMPUJA

NO FRENA

Alteracin del Gen SupresorMUTACIN

TUMOR

Proto-oncogen

Antioncogen

EMPUJA

NO FRENA

Proto-oncogenesCodifican protenas que pueden influenciar el Ciclo Celular, ya sea favoreciendo su progresin a procesos proliferativos o a la muerte de la clula por mecanismo de Apoptosis

Oncogen

Es un proto-oncogen alterado. Tienen la particularidad de que en todos los casos su expresin es dominante

(Su alteracin genotpica tiene siempre una expresin fenotpica, no importando que sea solo uno el alelo comprometido por esa alteracin)

ClasificacinGenes: ABL1 Genes: ErbA Virus: v-Myc p: protena pp: fosfoprotenap150 RB1

Producto: ABL1 Producto: ERBA Celulares: c-MYC gp: glicoprotena P: poliprotena

Mecanismo de Activacin de Oncogenes Mutacin

Puntual Mutagnesis Insercional Amplificacin Reorganizacin Cromosmica El cromosoma Philadelphia t (8:14)

Mecanismos de Activacin de OncogenesGen Normal

Mutacin Activadora

Translocacin

Amplificacin

Cromosomas Normales9

9

Cromosoma Philadelphia22

22

t (9;22) Gen hbrido que codifica una protena quimrica anormal. El 90-95 % de las LMC presenta esta translocacin, la que constituye un paso crtico en el desarrollo de esta patologa

bcr

bcr abl

abl

LMC

Cromosomas Normales

Linfoma de Burkitt

t (8;14)

8

8

14

Ig

myc

Las secuencias promotoras del Gen CH (muy activas en la clula 14 linfoide) inducirn una transcripcin incrementada de myc y la sntesis de esta proteina nuclear, con Ig estructura normal pero en cantidades myc aumentadas, tiene efecto oncognico

Clasificacin de Oncogenes segn su Funcin Biolgica Factores

de Crecimiento Receptores de Factores de Crecimiento Protenas Citoplasmticas Protenas Nucleares

Factor de Crecimiento

Activacin de Receptores Especficos

Cascada de Quinasas Intervinientes en la Sealizacin Intracelular

Protenas Nucleares Tempranas (myc, fos, jun, etc.)

Activadores del Ciclo Celular (ciclinas) Reguladores (Rb)

Controladores del Genoma (p53)Apoptosis: balanceadores del Ciclo Celular (familia bcl-2)

YSeal de TraduccinTirosina Kinasa

ras

GAP

(myc fos jun)DNA Ncleo Citoplasma mRNA

Traslacin

Medio Extracelular

Receptores monomricos DimerizacinMembranaATP ADP

Sitio Cataltico para Tirosinaquinas

P

tir

tir

P

Citoplasma

Las protenas codificadas por algunos oncogenes se comportan como receptores

Ncleo

Ras

GTP

Rasp110

RasGTPGDP

PI3Kp85 Camino de MAPKs PLC PKB-P PKC-P IP3 + Ca2+ PKC DAG

P P

tir tir

Grb2

GDP

GTP

RafATP ADP

P

SOS

MEKATPADP

ERKATP SRF ADP

P Elk1

Apoptosis

Proliferacin Diferenciacin

ADN SRE fos

Transcripcin

Productos de los Oncogenes y sus Funciones

Factores de Crecimiento Receptores de Factores de Crecimiento Protenas Transductoras de Seales Protena G Quinasas Citoplasmticas Actividad TK Asociada a Membrana Actividad TK No Asociada a Membrana Actividad Treonina/Serina Quinasa Protenas Reguladoras de la Transcripcin Nuclear

Factores de Crecimiento

La activacin de ciertos proto-oncogenes da como resultado productos proteicos que actan como Factores de Transcripcin Son Protenas Extracelulares de bajo PM Al unirse al Receptor provocan la transmisin de una seal intracelular Cualquier protena estructural o enzimtica que pueda estimular a un Factor de Crecimiento podra tener efecto oncognico Cantidades anormales favorecen el progreso descontrolado del ciclo celular No existe, en la actualidad, evidencia que los factores de crecimiento induzcan transformacin maligna

Productos de los Oncogenes y sus FuncionesMecanismos que Inducen la Proliferacin

Receptores de Factores de Crecimiento

Activacin del receptor sntesis aumentada o alteracin

Medio Extracelular

DimerizacinMembrana

Ligando

ATP ADP

Medio Intracelulartir tir

P

P

tir

tir

P

Receptor

Los oncogenes activados pueden dar R alterados que prescinden de la accin del ligando. Ej: si c-erbB es activado, pierde el dominio extracelular del EGFR. Este cambio produce una activacin constitutiva de la TK en el dominio citoplasmtico, imitando a un EGFR siempre ocupado por un ligando y estimulando la proliferacin celular El oncogen c-erbB2/HER2/neu puede ser activado por una mutacin puntual que cambia una valina por glutamina en el dominio transmembrana del receptor EGFR2 (simil EGFR) que codifica Dimerizacin y Autofosforilacin

Productos de los Oncogenes y sus FuncionesMecanismos que Inducen la Proliferacin

Protenas

Transductoras de Seales Protena G

GDPGTP GDP

ras inactiva

p21ras

GEF

GTP

GDP

GDP

GAP p21ras GTP

GTP

Hidrlisis del GTP bloqueado cuando ras est mutado

ras activa

Productos de los Oncogenes y sus FuncionesMecanismos que Inducen la Proliferacin

Protenas Transductoras de Seales Quinasas Citoplasmticas Actividad TK Asociada a Membrana

Actividad TK asociada a membranaMutaciones en la posicin 530 de la protena sintetizada por src llevaran a la transformacin celular, mientras que las mutaciones en 416 disminuiran la habilidad transformante

P tir c-scr codifica una proteina citoplamtica con actividad TK

tir

P

SH3 SH2 SH3

Dminio Cataltico

INACTIVA N ACTIVA SH3

Tir 530 P SH2

C

Tir 416

Dminio CatalticoP

Tir 530C

N

SH3

SH2 Tir 416

Productos de los Oncogenes y sus FuncionesMecanismos que Inducen la Proliferacin

Protenas Transductoras de Seales Quinasas Citoplasmticas Actividad TK No Asociada a Membrana

Cromosomas Normales9

Cromosoma Philadelphiat (9;22) Gen hbrido que codifica una protena quimrica anormal.

22

bcr abl

La protena resultante carece de la regin amino terminal de abl, la cual posee un sitio regulador negativo de la actividad TK. Como consucuencia de ello y la proximidad de secuencias gnicas de bcr, activadoras para abl, la actividad TK se ve aumentada, hecho que se ha visto asociado a transformacin celular

abl

LMC

Productos de los Oncogenes y sus FuncionesMecanismos que Inducen la Proliferacin

Protenas Transductoras de Seales Quinasas Citoplasmticas Actividad Treonina/Serina Quinasa

Rastir tirGrb2GTPGDP

RasGDPGTP

Raf

P

P

SOS

En la familia raf existen por lo menos tres oncoprotenas citoplasmticas con alto grado de homologaun dominio estructural rico en cistena que posee sitios de unin al ADN un dominio rico en serinas y treoninas capaz de autofosforilarce una zona cataltica con actividad serina-treonina kinasa Los diferentes miembros de la familia raf suele activarse por deleciones. Pierde la regin amino terminal, lo cual conlleva a una activacin constitutiva del dominio cataltico

Productos de los Oncogenes y sus FuncionesMecanismos que Inducen la Proliferacin Protenas

Reguladoras de la Transcripcin

Nuclear

NH2 Regin de activacin de la Transcripcin

Dominio Hlice-Bucle-Hlice

Protena MycCOOHCierre de Leucinas

Regin Bsica de Unin al ADN

Max - MycQuiescencia Proliferacin

Max - Max

Oncogenes

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

Implicancias Clnicas de los Oncogenes

La expresin de oncogenes tiene implicancias diagnsticas, pronsticas y teraputicas

Las estrategias teraputicas apuntan a bloquear la traduccin o la funcin de la oncoprotena

Genes Supresores de Tumores(Antioncogenes)

Oncologa Molecular y Celular - Daniel BONFIL

Inactivacin de Anti-oncogenesGen Normal

Delecin

Mutacin Inactivadora

RetinoblastomaHereditarioTodas las clulas contienen un gen Rb normal y uno mutado o ausenteClulas de la retina al nacimiento Cromosomas 13

EspordicoTodas las clulas contienen dos genes Rb normales

Mutacin

Gen Rbmutado Mutacin

Algunas pocas clulas contienen un gen Rb normal y otro mutado

Mutacin Se pierde la funcin del nico gen Rb normal

Desarrollo Tumoral

G0

G1

SFosforilacin por Ciclina E/Cdk2

G2

M

Fosforilacin por Ciclina D/Cdk4pRb E2F pRb activa inhibe la proliferacin celularP

pRb

P

P

pRb

P

Fosfatasa pRb E2F PO4

E2F Factor de transcripcin

E2F E2F

ADN

Expresin gnica necesaria para la progresin del Ciclo Celular

p53 Guardin del Genoma

p53 se expresa en casi todas las clulas normales Se halla (17p13) Mutado en ms de la mitad de todos los tipos de cncer Cuando p53 se inactiva, las clulas adems de ganar una ventaja proliferativa, estarn expuestas a alteraciones genticas adicionales Las formas mutantes de p53, a diferencia de otros Genes Supresores de Tumores, suelen no ser inactivas, sino que poseen propiedades transformantes

Funciones de p53

Es una protena reguladora de la transcripcin Tiene importantes funciones en la actividad normal de las clulas:- Inhibe la proliferacin celular - Tiene actividad anti-transformante - Induce muerte celular ante un dao en el ADN que no puede ser reparado

Alteraciones de p53

Mutaciones puntuales Deleciones e Inserciones Protena de Golpe de Calor mdm2 Sndrome de Li-FrumeniOsteosarcoma Leucemias Cncer de mama Sarcomas de partes blandas Cncer adreno-cortical Cncer larngeo y pulmonar Tumores malignos del SNC

p53 p53

p53

p53 p53 p53 p53

p53 p53

El dao en el ADN promueve la agregacin de p53

p21

p21 Ciclina Cdk2 PCNA

Ciclina Cdk2PCNA

ADN polimerasa

pRb E2F pRb activa inhibe la proliferacin celular

P

pRb

P

P

pRb

P

Fosfatasa pRb E2F PO4

E2F Factor de transcripcin

E2F E2F

ADN

Expresin gnica necesaria para la progresin del Ciclo Celular

p53

MDM2

(-) (-)p14ARF p21 INK4a Gen MTS1-Cr9

p16INK4a

P

RbE2F

Ciclina DP

P

Cdk4PCNAGADD45

(-)

E2F PCNA E2F PCNA

Proliferacin

p53 y APOPTOSIS

p53 y APOPTOSIS

Agentes Qumicos - Luz UV

Clula con p53 normalDao limitado en ADN Dao excesivo en ADN

Clula con p53 mutadaDao en ADN

p53p21

p53Regulacin de genes bcl-2 y bax

No hay parada del Ciclo CelularNo hay Apoptosis

Parada en G1 Reparacin del ADNCELULA VIABLE NORMAL

Apoptsis

Acumulacin de Mutaciones

MUERTE CELULAR

TUMOR

Genes Supresores de TumoresIdentificados como los genes responsables de los sndromes de tumores humanos. Recesivos a nivel celular, lo que significa que se requiere la inactivacin de ambos alelos. Reguladores negativos del crecimiento celular.

Implicancias Clnicas de los Genes Supresores

El estudio de estos genes es til en el diagnstico de individuos asociados a sndromes de cncer familiar Poseen tambin utilidad como marcadores de diagnstico, pronstico, etc. Varias estrategias teraputicas basadas en la funcin de los supresores tumorales ya han mostrado resultados promisorios en modelos animales

Oncogenes vs. Supresores Tumorales (I)

Los proto-oncogenes y los supresores tumorales son genes involucrados en la regulacin de la proliferacinLa desregulacin del crecimiento ocurre por: A.- mutaciones de ganancia de funcin de proto-oncogenes B.- mutaciones de prdida de funcin de los genes supresores tumorales

Oncogenes vs. Supresores Tumorales (II)Las mutaciones de prdida de funcin son ms comunes que las de ganancia de funcin, a pesar de que ambos alelos deben estar involucrados El principal mecanismo de prdida de la supresin tumoral es la prdida de la heterocigocidad Las mutaciones ms comunes en cncer involucran: A.- oncogen ras B.- gen supresor tumoral p-53