Oncogenes y Genes Supresores de Tumores BASES MOLECULARES

Oncogenes y Genes Supresores de Tumores

BASES MOLECULARES DEL CANCER Tres Familias de Genes Involucradas ONCOGENES SUPRESORES DE TUMORES GENES REPARADORES DEL ADN

Normalidad: Equilibrio Proto-oncogen EMPUJA Gen Supresor FRENA

Alteración del Proto-oncogen MUTACIÓN Oncogen EMPUJA TUMOR Gen Supresor NO FRENA

Alteración del Gen Supresor MUTACIÓN Proto-oncogen EMPUJA TUMOR Antioncogen NO FRENA

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

Oncogen Ø Es un proto-oncogen alterado. Ø 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)

Clasificación Genes: ABL 1 Producto: ABL 1 Genes: Erb. A Producto: ERBA Virus: v-Myc Celulares: c-MYC p: proteína gp: glicoproteína pp: fosfoproteína P: poliproteína p 150 RB 1

Mecanismo de Activación de Oncogenes q Mutación Puntual q Mutagénesis Insercional q Amplificación q Reorganización Cromosómica El cromosoma Philadelphia t (8: 14)

Mecanismos de Activación de Oncogenes Gen Normal Mutación Activadora Translocación Amplificación

Cromosomas Normales 9 Cromosoma Philadelphia 9 22 22 bcr abl LMC t (9; 22) Gen híbrido que codifica una proteína quimérica anormal. El 90 -95 % de las LMC presenta esta translocación, la que constituye un paso crítico en el desarrollo de esta patología

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

Clasificación de Oncogenes según su Función Biológica q Factores de Crecimiento q Receptores de Factores de Crecimiento q Proteínas Citoplasmáticas q Proteínas Nucleares

Factor de Crecimiento Activación de Receptores Específicos Cascada de Quinasas Intervinientes en la Señalización Intracelular Proteínas Nucleares Tempranas (myc, fos, jun, etc. ) Activadores del Ciclo Celular (ciclinas) Reguladores (Rb) Controladores del Genoma (p 53) Apoptosis: balanceadores del Ciclo Celular (familia bcl-2)

Y Señal de Traducción Tirosina Kinasa ras GAP (myc fos jun) DNA Núcleo Citoplasma m. RNA Traslación

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

Ras GTP Ras p 110 PI 3 K p 85 Camino de MAPKs PLC PKB-P P tir GTP Grb 2 P GDP Raf GTP SOS ATP P ADP MEK PKC-P IP 3 + ATP DAG ADP ERK Ca 2+ PKC ATP P Elk 1 Apoptosis Proliferación Diferenciación SRF ADP ADN SRE fos Transcripción

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

Factores de Crecimiento q q q 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

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

Medio Extracelular Activación del receptor síntesis aumentada o alteración Dimerización Membrana Ligando ATP Medio Intracelular ADP P tir Receptor tir P • Los oncogenes activados pueden dar R alterados que prescinden de la acción del ligando. Ej: si c-erb. B 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-erb. B 2/HER 2/neu puede ser activado por una mutación puntual que cambia una valina por glutamina en el dominio transmembrana del receptor EGFR 2 (simil EGFR) que codifica Dimerización y Autofosforilación

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

GDP ras inactiva GTP GDP p 21 ras GEF GTP GDP GAP GTP p 21 ras GTP ras activa Hidrólisis del GTP bloqueado cuando ras está mutado

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

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 c-scr codifica una proteina citoplamática con actividad TK P tir P SH 3 SH 2 SH 3 Dminio Catalítico Tir 530 INACTIVA C N SH 3 P SH 2 Tir 416 ACTIVA Dminio Catalítico N SH 3 SH 2 P Tir 416 Tir 530 C

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

Cromosoma Philadelphia Cromosomas Normales t (9; 22) Gen híbrido que codifica una proteína quimérica anormal. 9 22 bcr abl LMC 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

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

Ras P tir GTP Grb 2 P Ras GDP GTP Raf SOS 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

Productos de los Oncogenes y sus Funciones Mecanismos que Inducen la Proliferación q Proteínas Reguladoras de la Transcripción Nuclear

Dominio Hélice-Bucle-Hélice NH 2 Región de activación de la Transcripción Proteína Myc COOH Región Básica de Unión al ADN Cierre de Leucinas Max - Myc Quiescencia Proliferación Max - Max

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

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

Genes Supresores de Tumores (Antioncogenes)

Oncología Molecular y Celular - Daniel BONFIL

Inactivación de Anti-oncogenes Gen Normal Deleción Mutación Inactivadora

Retinoblastoma Hereditario Todas las células contienen un gen Rb normal y uno mutado o ausente Células de la retina al nacimiento Cromosomas 13 Esporádico Todas las células contienen dos genes Rb normales Mutación Gen Rb mutado Mutación Algunas pocas células contienen un gen Rb normal y otro mutado Mutación Se pierde la función del único gen Rb normal Desarrollo Tumoral

G 0 G 1 S G 2 M Fosforilación por Ciclina E/Cdk 2 Fosforilación por Ciclina D/Cdk 4 P p. Rb E 2 F p. Rb activa inhibe la proliferación celular p. Rb P P p. Rb P Fosfatasa p. Rb E 2 F PO 4 E 2 F Factor de transcripción E 2 F ADN Expresión génica necesaria para la progresión del Ciclo Celular

p 53 – Guardián del Genoma n n n p 53 se expresa en casi todas las células normales Se halla (17 p 13) Mutado en más de la mitad de todos los tipos de cáncer Cuando p 53 se inactiva, las células además de ganar una ventaja proliferativa, estarán expuestas a alteraciones genéticas adicionales Las formas mutantes de p 53, a diferencia de otros Genes Supresores de Tumores, suelen no ser inactivas, sino que poseen propiedades transformantes

Funciones de p 53 n Es una proteína reguladora de la transcripción n 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

Alteraciones de p 53 Mutaciones puntuales q Deleciones e Inserciones q Proteína de Golpe de Calor q mdm 2 q Síndrome de Li-Frumeni q Osteosarcoma Leucemias Cáncer de mama Sarcomas de partes blandas Cáncer adreno-cortical Cáncer laríngeo y pulmonar Tumores malignos del SNC

p 53 p 53 El daño en el ADN promueve la agregación de p 53 p 21 PCNA P p. Rb E 2 F p. Rb activa inhibe la proliferación celular ADN polimerasa Ciclina Cdk 2 p. Rb P P p. Rb P Fosfatasa p. Rb E 2 F PO 4 E 2 F Factor de transcripción E 2 F ADN Expresión génica necesaria para la progresión del Ciclo Celular

p 53 MDM 2 (-) p 14 ARF p 21 INK 4 a Gen MTS 1 -Cr 9 p 16 INK 4 a P Rb Ciclina D P P E 2 F Cdk 4 PCNA E 2 F PCNA (-) GADD 45 Proliferación

p 53 y APOPTOSIS

p 53 y APOPTOSIS

Agentes Químicos - Luz UV Célula con p 53 normal Daño limitado en ADN p 53 p 21 Célula con p 53 mutada Daño excesivo en ADN p 53 Regulación de genes bcl-2 y bax Parada en G 1 Reparación del ADN Apoptósis CELULA VIABLE NORMAL MUERTE CELULAR Daño en ADN No hay parada del Ciclo Celular No hay Apoptosis Acumulación de Mutaciones TUMOR

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

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

Oncogenes vs. Supresores Tumorales (I) q Los proto-oncogenes y los supresores tumorales son genes involucrados en la regulación de la proliferación q 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

Oncogenes vs. Supresores Tumorales (II) q Las mutaciones de pérdida de función son más comunes que las de ganancia de función, a pesar de que ambos alelos deben estar involucrados q El principal mecanismo de pérdida de la supresión tumoral es la pérdida de la heterocigocidad q Las mutaciones más comunes en cáncer involucran: A. - oncogen ras B. - gen supresor tumoral p-53