La via PI3K/AKTO

ON

N

NOH

N

O

N

N

NHS

O

OO

O

O

N

O

O

O

H OH

N

N

O

OH

N

NN

N

N

NH

O

SNH

NO

AMANCIO CARNEROIBIS/CSIC, Sevilla

La via PI3K/AKT

PTEN

Ciclo celularApoptosis

Ciclo celularMetabolismo

CrecimientoTraslacion

La via PI3K/AKT en Cancer

PI3K Cancer de mama

GFRec.

PI3KMutaciones activantes,

Amplificacion y derregulacion. (Roymans and Slegers, 2001)

Carcinoma de ovarioAdenocarcinoma de pulmonCancer colorectal

PI3´KPIP2

Ras

AKTPIP3 PDK1PTEN

APOPTOSISRasMutado en muchos

tipos tumorales

AKTFrequently amplified

i lid t

tipos tumoralesin many cancers(el-Deiry, 1997) PTEN

Mutado o metilado en

Mutacion germinal en -Cowden (tumores malignos)-Lhermitte-Duclos, Bannayan-Zoana, Proteus in solid tumors

Mutaciones activantesinfrecuentes

(Datta et al., 1999)

muchos tipostumoralesEspecialmente metastasis

(Di Cristofano and Pandolfi, 2000) Mutaciones/metilaciones

i t d l ti

y ,syndromes (harmatomas Y tumores benignos)

, )en casi todos los tipos tumorales

Activacion de la via PI3K/AKT en Cancer:Un ejemplo en prostata

Normal Tissue AdenoCa

Un ejemplo en prostata

AKT-P

eIF4G-P

Familia PI3K

C t l ti b it R l t b it

p110α, p110β, p110δp110γ

p85, p55, p50p101

Catalytic subunit Regulatory subunit

Class IA:IB

PI3KC2α, PI3KC2β, PI3KC2γClass II:

VsP34Class III:

mTor ATM ATR DNA-PKClass IV: mTor, ATM, ATR, DNA-PKClass IV:

Fosfatidilinositol, 3 kinasa: PI3K

Mutaciones en PI3K son oncogenicas

E542K

E545K H1047R

p85bd RasBD KinaseHelicalC2

8% 47% 33%

Mutante Oncogenicidad

E542K, E545K, H1047R ++++

N345K, C420R, H147L, P539R,E545G, Q546K

+++

E545A T1025S M1043I ++E545A, T1025S, M1043I, M1043V, H1047Y

++

R38H, K11N +

PI3K como diana terapeutica

Zhao et al, PNAS 2007

PI3KCAH1047R Condicional Transgen: una validacion elegante

PI3KCA(1047H)CCSP (lung)

control BEZ235

9 months + doxi

K G12D9 months + doxi3 weeks w/o

ors

KrasG12D

Conditional KI mouse

% t

umo

Engelman et al. Nat. Med. (2008)

C Bez Arry Bez+Arry

Interaccion Ras-PI3K

Fosfatasa de lipidos PTEN

PTEN

Modelo PTEN knock-out

KO mice L t lid d b i i

Hiperplasia en prostata piel y

KO mice Linea germinal Letalidad embrionaria

Hiperplasia en prostata, piel y colon, llegando a producir tumores en tiroides, colon y otros tejidos Reproduce fenotipo

Linea germinalheterozigosis

tejidos. Reproduce fenotipo sindromes humanos (cowden…)

Condicional KO miceTejido especifico

Aumento hiperplasia y propiedades tumorales llegando a dar tumores en la mayor parte de t jid t t dtejidos testados

Perdida de PTEN produce tumores

Perdida de PTEN en mama produce Adenocarcinoma

●Li, G. et al. Development 2002;129:4159-4170

AKT “master kinase”

AKT es necesaria para supervivencia

Con p110α p110β p110δ p110γ

10%FBS

A3

- FBS

p

cDN

A

10%FBS

9M

- FBS

AKTK

179

Circuito retroalimentado por mTOR: una dualidad peligrosau a dua dad pe g osa

RTK GPCR

PIPPIP

IRS-1

PIP3PI3Kα,β,δ

PTEN

PI3Kγ

PIP3PIP3PIP3PIP3PIP3

PIP3

PI3Kα,β,δ

PIP2

PTEN

T308 S473DNAPK

TSC1/2

mTORC1 mTORC2

mTOR Raptor mTOR Rictor

S6K 4E-BPs

mRNA translation

mTORC1

Regulacion de la localizacion de FOXO por PI3Kpor PI3K

Importancia de la localizacion l d FOXOnuclear de FOXO

control 3.5 hrs LY

P EN control

PTEN mutPI3K activado

No PI3Kactivacion

Foxo factor de transcripcionDifferentiationDifferentiation

BTG-1p21 Glucose Metabolism

G6Pase

PEPCK

ROS catalaseG1 Arrest

p27

p21

ROS Detoxification

MnSOD

G2 DelayCyclin G2

Target genesDBE

FOXO

Muscle AtrofyGADD45

GADD45

Muscle Atrofy

Atrogin-1DNA Repair

DDB1

G 5

Cell DeathFasL

BIM

Efectos de FOXO

TransformacionProliferacion autonoma

EvaA

po asion de optosisParace de ciclo e

induccion de apoptosisp21KIP1 BIM FasL

Proteccion a daño Aumento apoptosis:BIM, FasL, BNIP3L

p21 , BIM, FasL

oxidativo y al ADN:MnSOD, Catalasa, GADD45

AngiogennesisBloqueo HIF:

MnSOD, Catalasa

FOXO

Invasion or Metastasis

La via PI3K/AKT como diana terapeutica

Mutaciones en la via PI3K no son l texcluyentes

Mutaciones

PTEN-, PI3Kmut

Mama

Coexisten

Endometrio

Coexisten

Colon

CoexistenPTEN , PI3K

Ras mut, PI3Kmut

Coexisten

AparenteExcluyentes

Coexisten

Excluyentes

Coexisten

Coexisten

Ras mut, PTEN-

Her2+, PI3Kmut

yAparente ExcluyentesCoexisten

Coexisten

NA

Coexisten

NA

Her2+, PTEN- Coexisten NA NA

PTEN, algo mas que la via PI3K

TextoPIP2 PIP3 PIP3 PIP3

Akt

PDK1p110

85P P pleckstrin homology (PH)

F b1 YOTB V 27

PTEN

p85

PI3KinaseMaster kinase

Fab1p, YOTB, Vps27p, EEA1 (FYVE), (ENTH))Phox homology (PX),

Akt

ras

AGC kinase familyAkt

Active

AGC kinase familySGKs, PKA S6K, RSK PKC βΙΙ δ ζ

P53pCAF p300 PKCα, βΙΙ, δ, ζ

protein kinase NpCAF, p300Ra51 pomoterMAPKCyclin D1Cyclin D1

Tumor supresors y oncogenes en la via de PI3K

ErbB2, IGF-1R, EGFR PDGFRRTKsAdaptorEGFR, PDGFR,…

p85p110 Ras

PIP2

PTENp53

Migracion

pPIP3

MDM2

IKKNFkB AKT PDK1 RacIKKNFkB

Bad14-3-3

FOXO TSC1TSC2GSK3

Bim Rh b

SGK LKB1

Cyclin D1p27kip1 MycBcl-XL

BimFasL

Rb2S6

S6KmTOR

4E BP1

Rheb

Supervivencia Ciclo celular Sintesis ProteinasCrecimiento celular

S64E-BP1

Crecimiento celular

Conclusiones

L i d PI3K/AKT l t d l l l La via de PI3K/AKT regula gran parte de los procesos celulares esenciales para la supervivencia celular

Esta altamente alterada en cancerEsta altamente alterada en cancer

Esta siendo utilizada en el desarrollo de nuevas terapias para generar farmacos dirigidos a dianas concretasgenerar farmacos dirigidos a dianas concretas

Aun hay ciertos aspectos que conviene investigar para personalizar la terapia dirigida a esta viapersonalizar la terapia dirigida a esta via

Inhibidores PI3KO

OO

ON NH2 O

H

ON

O

O

N

O

O

O

H OH

O

O

O

O

O

H

O

O

ON

O

H

N

NH

O

N NH

O

O

OH

OOHH

OHH

(1) LY294002O

OH OH

(4) PX-866O

H

(3) WortmanninO N

O(2) SF1126+

O N

N

O

NS

N

O

NN

N

Me O

MeN

N

OH

NH2

(8) GDC-0941 (7) PI-103

ON

N

NOH N

NN NH

SO

O

NN

N

N

N

NH2

(5) IC87114N N

OH

NH2

(6) TG100115

N

O

N

2

N

N

N

N

ON N

N

FF

NN

N

N

O

SNH

NO

ON

N

NHS

O

O

(9) ZSTK474(10) BEZ235

N(11) GSK1059615

O(12) AS605240

Efecto Inhibidores de PI3K

Akt-P (Ser473)

Akt-P (Thr308)

Akt

p70S6-P (Thr398)

Foxo P (Thr32)Foxo-P (Thr32)

GSK3-β-P (Ser9)

Foxo

P44/P42 MAPK (Erk-P)

CyclinD1

α-tubulin

Expression of myr.p110 Expression of myr.p110 p y pprotects against Akt1 dephosphorylation that occurs in the absence of

p y pprotects from c-myc induced apoptosis in the absence of serum

serum

+p110αRcM 90

100

90

100

ity

m+p110αRcM + – + –FBS

50

60

70

80

50

60

70

80

pase

act

iv1%

ser

u m

AKT-P

10

20

30

40

10

20

30

40

% C

asp

at 0

.

0

10

RcM0

10

+p110α

UV and survival of prostate cell lines in presence or absence of PI3Ki

val

120

140

cell lines in presence or absence of PI3Ki.el

l sur

viv

60

80

100 PC-3

DU-145

% C

e

20

40

60

0

10 J/m2 30 J/m2 50 J/m2

rviv

al60

80

% s

u

20

40Akt- P Ser473

0

50 µM LY0

La via PI3K/AKT

RTK GPCR

IRS-1

PIP3PI3Kα,β,δ

PTEN

PIP3 PI3Kγ

PIP3PIP3

PIP2PI3Kα,β,δ

TSC1/2

FoxoBad GSK3

nutrient response cell survival cell-cyclemetabolism

Rac

migration

mTOR

nutrient responsecell and organ sizecell-cycleprotein translation

cell survival cell cyclecell survivalmetabolismDNA damage

metabolismcell-cycle

migration