1) El documento describe las bases moleculares del cáncer y la conversión de protooncogenes en oncogenes. 2) Un protooncogen es un gen normal que regula el crecimiento celular, mientras que un oncogén es una versión mutada del protooncogen que causa proliferación celular descontrolada. 3) Los oncogenes se activan por mutaciones en el ADN causadas por factores como radiación, químicos o virus, o por alteraciones epigenéticas como la metilación del ADN.

1. HOSPITAL LLUÍS ALCANYÍS SERVICIO DE PATOLOGÍA Xàtiva – Valencia 12 al 14 de enero de 2009 BASES MOLECULARES DEL CÁNCER APLICACIÓN A LA PATOLOGÍA TUMORAL

2. Conversión de Protooncogenes en Oncogenes Pascual Meseguer García Servicio de Patología Hospital Lluís Alcanyís de Xàtiva

3. Índice de la presentación El genoma El gen El protooncogén El oncogén Otros genes implicados en el cáncer Activación de los oncogenes El código epigenético Una breve reseña histórica Conclusiones

4. 1. ¿Que es el genoma? Todo el ADN contenido en un organismo: Genes. Secuencias no codificantes. ADN mitocondrial. El Genoma Humano está constituido por 3.000 1 000.000 bases (20.500 genes ) 19.500 genes 50.000 genes

5. Ácido desoxirubonucléico (ADN) Doble hélice de nucleótidos 1 m

6. Un nucleótido consta de: Una molécula de azúcar Una molécula de ácido fosfórico Una base nitrogenada: A denina T imina G uanina C itosina Nucleótidos A denina  T imina G uanina  C itosina

7. Un nucleótido consta de: Una molécula de azúcar Una molécula de ácido fosfórico Una base nitrogenada: A denina T imina G uanina C itosina Nucleótidos A denina  T imina G uanina  C itosina

8. Un nucleótido consta de: Una molécula de azúcar Una molécula de ácido fosfórico Una base nitrogenada: A denina T imina G uanina C itosina Nucleótidos A denina  T imina G uanina  C itosina T A G A A A A G G G T T T C T C C C

9. Código genético Es el lenguaje en el que están escritos los genes (es universal). A , T , G , y C son las "letras" del código genético Homo sapiens otospiralin (OTOS) ; Location: 2q37.3 CCCATCCAGGCAGCACGGCTGGCTGAGCAGAGACAAGGGCTGCCACACTGGGACTGGTAGAGGAAGCCCTGACGGATGGGTGGTCTCGCCCTTCCTGGGTTCATCCTGCTGCAGGTGGGCCTGAGTCGCAGATCAGAACACCGGGAAGATGCAGGCCTGCATGGTGCCGGGGCTGGCCCTCTCCTCCTACTGGGGCCTCTTGAGGGGCCAAGCCTGTGCAGGAGGAAGGAGACCCTTACGCGGAGCTGCCGGCCATGCCCTACTGGCCTTTTCCACCTCTGACTTCTGGAACTATGTGCAGCACTTCCAGGCCCTGGGGGCCTACCCCCAGATCGAGGACTGGCCCGAACCTTCTTTGCCCACTTCCCCCTGGGGAGCACGCTGGGCTTCCACGTTCCCTATCAGGAGGACTGAATGGTGTCCAGCCTGGTGCCCGCCCACCCCGCCAGGCTGCACTCGGTCGGGCCTCCACAGGCATGGAGTCCCCGCAAAAACCTGGCCCCTGCAGGAGTCAGGCCTGGTCTCACGCTCAATAAACTCCGGACTGAAGATGCA

10. Tamaño del Genoma Humano 170 m Monumento a Washington

11. Codón Por ejemplo: El codón TTT = Fenilalanina El codón TTA = Leucina El codón GTA = Valina. Son tres bases nitrogenadas en una secuencia de ADN o ARN, las cuales especifican un solo aminoácido (1 codón = 1 aa).

12. 2. ¿Qué es un gen? Unidad física y funcional de la herencia. Están compuestos por ADN. (100-2.000.000 bases). La mayoría contiene la información para elaborar una proteína específica. Transcriptoma Transcriptoma: Conjunto de mRNAs que una célula determinada transcribe en una situacion normal o patológica. Transcriptoma

13. Gen

14. Estructura de un Gen potenciador TTGIOCTGRACIASTPGBPORDLDCVATENDERDTTC TTGIOCT GRACIAS TPGB POR DLDCV ATENDER DTTC GRACIAS POR ATENDER

15. Replicación del ADN

16. Transcripción: DNA To mRNA Adenina  Uracilo Guanina  Citosina DNA

20. Transferencia

21. 3. ¿Qué es un protooncogén? Es un gen normal que interviene la proliferación celular. Se considera que son dominantes , ya que transforman a las células aunque sus alelos sean normales.

22. 4. ¿Qué es un oncogén? Es la forma mutada de un protooncogén. Codifica una proteína anormal (oncoproteína), que se mantiene activa independientemente de las señales reguladoras (no se degrada). Esto convierte a la célula en tumoral por una proliferación desordenada. En los humanos se han identificado más de 60 oncogenes.

23. Factores de crecimiento: v-sis, HST, KST Receptores de los factores de crecimiento: Con actividad Tirosina Kinasa: EGFR, c-KIT, HER2-NEU Sin actividad Tirosina Kinasa: mas Factores de transcripción: v-fos, v-jun, v-myc (G0 a G1) Remodeladores de la cromatina: ALL1 (MLL) Transductores de señales: Tirosina Kinasa citoplasmática: SRC, ABL Asociados a la proteína G: H-RAS, K-RAS, N-RAS, BRAF Clasificación de los oncogenes En función de la proteína que codifican Lista de Oncogenes

24. Gen normal Protooncogén Gen mutado Oncogén Expresión Expresión Proteína normal Proteína anómala ( Oncoproteína ) Hay estímulo Hay estímulo La proteína actúa La proteína actúa No hay estímulo No hay estímulo La proteína no actúa La proteína actúa Mutación Función normal Actividad excesiva Cáncer Oncogén Sobreexpresión

25. 5. Otros genes implicados en el cáncer Genes de invasión/metástasis Genes de los miRNA Genes de activación/desactivación de carcinógenos Genes reparadores del ADN Genes que regulan el envejecimiento (Telomerasa) Genes de la Apoptosis (evasión de la apoptosis) Genes de diferenciación celular Genes supresores del cáncer Genes adicionales Principales responsables

26. Genes oncosupresores Son genes normales que actúan deteniendo la división celular. La mutación de un gen supresor hace que “pierda esta función” y se pueda desarrollar un tumor. Para que se produzca la transformación neoplásica de la célula, deben resultar dañados los dos alelos (son recesivos ). Cuando están activos ejercen un efecto antiproliferativo en la célula

27. Gen oncosupresor Gen oncosupresor mutado Expresión Expresión Proteína normal oncosupresora Proteína anómala ( no Oncosupresora ) Hay estímulo Hay estímulo La proteína actúa La proteína no actúa No hay estímulo No hay estímulo La proteína no actúa La proteína no actúa Mutación Función normal No hay actividad Cáncer Gen supresor

28. Ejemplos de Genes supresores RB : Frena el avance de la fase G1 a S en el ciclo celular. Retinoblastoma familiar P53 : Induce a otros genes: Detienen el ciclo celular (p21). Promueven la reparación de ADN (GADD45) o promueven la apoptosis (BAX) Síndrome de Li-Fraumeni APC : Regula la degradación de la β -Catenina Poliposis familiar adenomatosa de colon NF-1, NF-2: Acción similar a APC (neurofibromatosis 1 y 2) PTEN (síndrome de Cowden) VHL (von Hippel-Lindau), WT1 Producen síndromes cuando hay mutación en la “línea germinal” El guardián del genoma

29. La vía extrínseca o de los "receptores de muerte“ Receptores: La proteína Fas, TRAIL y TNF- α Vía intrínseca o del estrés celular (o mitocondrial) Proteínas de la familia BCL2 Subfamilia Bcl-2 (anti-apoptótica): Bcl-2, Bcl-XL, Bcl-W, MCL-1 Subfamilia Bax (pro-apoptótica): Bax, Bak, Bok Subfamilia BH3 (pro-apoptótica): Bad, Bid, Bik, Blk, BimL Vía citotóxica (perforina/granzima) Utilizada por los linfocitos T citotóxicos y NK Genes de la apoptosis Si estos genes están mutados: La célula puede evadir la apoptosis y convertirse en tumoral

30. Genes que regulan la reparación del ADN Su función es reparar las mutaciones no letales de otros genes. Tipos: Reparación de errores de emparejamiento (mismatch) * MSH2, MLH1 (Síndrome de Lynch, Sindr. de Muir-Torre) Reparación de la escisión de nucleótidos (1). XPA, XPB, XPC (Xerodermia pigmentosa) Reparación de la recombinación. AMT (Ataxia telangiectasia) (BRCA1, BRCA2) * Las mutaciones de lo genes “mismatch” se pueden manifestar como inestabilidad de los microsatélites (CACACACACA) Human DNA repair genes

31. Genes reparadores de errores de emparejamiento F7-corrector ortográfico

32. 6. Activación de los oncogenes UN PROTOONCOGÉN SE TRANSFORMA EN UN ONCOGÉN POR: 1. Mutaciones ocasionadas por: Error fortuito en la duplicación de ADN. Causas físicas Radicaciones ionizantes (Rx, R gamma). Rayos ultravioleta (UVB, UVC) Causas químicas: Carcinógenos (tabaco). Causas biológicas: Virus oncogénicos (v-onc a c-onc), aflatoxinas. 2. Fallo en alguno de los mecanismos de reparación del ADN. 3. Remodelación de la cromatina (cambios epigenéticos): Cambios en la compactación del ADN (alteración en las histonas) Metilación de nucleótidos

33. Mutaciones Genómica: Pérdida o ganancia de cromosomas completos: Poliploidía, Aneuploidía (Trisomía, monosomía) Cromosómica: Reordenamiento de la estructura cromosómica: Inversiones, deleciones, duplicaciones, translocaciones. Molecular o puntual: Inserciones o deleciones de bases. (perdida de sentido, sin sentido)

34. Mutación genómica Trisomía 21 Leucemia aguda infantil Linfoblástica Mieloblástica Megacarioblástica

35. Mutación cromosómica: Deleción Se pierden Genes

36. Mutación cromosómica: Inserción Se puede alterar la estructura de los Genes

37. Mutación cromosómica: Duplicación Se puede duplicar la actividad de los Genes

38. Mutación cromosómica: Inversión Se puede alterar la estructura de los Genes

39. Mutación cromosómica: Translocación Se puede alterar la estructura de los Genes

40. Mutación cromosómica: Translocación Robertsoniana Se pierden Genes Se puede alterar la estructura de los Genes

41. Ejemplo de translocación Cromosoma de philadelphia Ph’ t(9;22)(q34;q11).

42. Mutación molecular: Deleción

43. Mutación molecular: Inserción

44. Mutación molecular: Frameshift (desfase del marco de lectura) Se altera la agrupación de codones, dando una traducción completamente diferente del original.

45. Mutación molecular: Misssense (Con sentido alterado)

46. Mutación molecular: Nosense (Sin sentido) Pueden dar lugar a la formación de un “codón de parada” Codón de Parada UAA UAG UGA

47. Ejemplo de mutación puntual Una mutación sustituye el aminoácido glicina por valina en el gen RAS. Produce una proteína RAS insensible a la inactivación por GAP, por lo que la proteína RAS permanece activa.

48. miRNA Regulan negativamente la expresión génica

49. miRNA Oncomirs=miRNA implicados en el Cáncer miRNA con actividad oncogénica Incrementa la actividad del oncogén miRNA con actividad oncogénica Reduce la oncosupresión miRNA actuaría como oncosupresor miRNA actuaría como oncosupresor 21-23 miR-34a

51. 7. Código Epigenético Metilación : El aumento de la metilación interfiere la transcripción. (inactivaría un Gen Supresor y favorecería el cáncer) La disminución de la metilación de un protooncogén, activa su transcripción y favorece el cáncer. “ Código de las Histonas”: Acetilación , metilación fosforilación. La acetilación de histonas aumenta la transcripción, debido a que se une menos al ADN. La metilación de histonas puede tanto activar como reprimir la transcripción dependiendo de qué residuos de lisina estén metilados “ Epimutaciones” ejemplos

52. 8. Una breve reseña histórica El inicio del descubrimiento de los oncogenes fue en 1910. Por los estudios del patólogo Francis Peyton Rous.

53. ¿Que hizo Rous? Transmitió el sarcoma de pollo a docenas de gallinas, mediante un extracto de cultivo celular tumoral, que no contenía células vivas. Sospechó que el agente causal debería ser de menor tamaño que las células y que las bacterias (agente carcinógeno) (virus).

54. Virus del sarcoma de Rous (src) Está formado por cuatro genes: Tres son imprescindibles para la multiplicación del virus. v-src actúa como oncogén. gag , proteínas de la cápside pol , reverse transcriptase env , proteínas de la envoltura src , codifica una tirosina kinasa

55. En la década de los ochenta Bishop y Varmus descubrieron que las secuencias del v-src también se encuentran en el ADN de las células normales ( c-src ) (protooncogén). El c-src está tanto en aves, como en muchos vertebrados e incluso en los humanos. v-src contiene intrones y exones: Son secuencias exclusivas de ADN animales y no virales. El v-src debió ser arrastrado por el virus al desprenderse del ADN de alguna célula animal infectada durante la evolución.

56. Virus del sarcoma de Rous (src) c-src v-src

57. Virus del sarcoma de Rous (src) c-src codifica la proteína “Bishop pp60c-src” Se une al interior de la membrana celular Fosforilando proteínas de transmisión de señales (las inactiva) v-src codifica una proteína “Bishop pp60c-src” anormal

58. Conclusiones Los protooncogenes son genes normales que regulan la proliferación celular. Los oncogenes son protooncogenes mutados que provocan proliferación celular excesiva. Hay otros factores no genéticos (epigenéticos) que actúan en la oncogénesis . Para que exista una transformación maligna se deben alterar otros genes ( progresión tumoral ).

59. MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCIÓN NÓICNETA US ROP SAICARG SAHCUM

60. HOSPITAL LLUÍS ALCANYÍS SERVICIO DE PATOLOGÍA Xàtiva – Valencia 12 al 14 de enero de 2009 BASES MOLECULARES DEL CÁNCER APLICACIÓN A LA PATOLOGÍA TUMORAL

61. ENLACES http://www.ncbi.nlm.nih.gov/projects/genome/guide/human/ Genoma humano http://atlasgeneticsoncology.org/index.html Atlas de genética en oncología y hematología http://ghr.nlm.nih.gov/ Genetic home reference http://proteinatlas.org/index.php Atlas de proteínas humanas http://www.cgal.icnet.uk/DNA_Repair_Genes.html Human DNA repair genes http://content.nejm.org Oncogenes and Cáncer N Eng J Med 2008;358-502-11

63. P53 “ El Guardián del genoma” E6

64. Gen RB Normal Gen RB Mutante

65. Caspasas: ( c isteinil- asp artato protea sas )

66. Carcinogénesis Es un proceso de pasos múltiples, tanto a nivel fenotípico como genético (acumulación de mutaciones) Progresión Tumoral .

68. telómeros