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Oncogenes
El documento describe los oncogenes y su papel en el cáncer. Explica que los oncogenes son genes que cuando se activan pueden inducir cáncer. Se dividen en cuatro clases: factores de crecimiento, receptores de factores de crecimiento, transductores de señales y proteínas reguladoras de la transcripción. También describe cómo se descubrieron los primeros oncogenes virales y cómo se pueden activar los proto-oncogenes celulares a través de mutaciones puntuales, translocaciones cromosómicas y amplificaciones gé
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Oncogenes
- 1. ONCOGENES Dra. O. GracielaScharovsky Instituto de Genética Experimental Facultad de Ciencias Médicas, U.N.R. 2006
- 2. La transformación maligna surge de la acumulaciónde múltiples daños en el genoma 1er. Impacto 2do. Impacto 3er. Impacto Célula Normal Daño en el ADN Apoptosis Reparación Displasia leve Displasia severa Tumor invasivo
- 3. Patogénesis del cáncer Cambiosen el genoma de células somáticas Activación de oncogenes promotores del crecimiento Inactivación de genes supresores de tumores Expresión de productos de genes alterados y pérdida de productos génicos regulatorios CÁNCER Factores genéticos Factores ambientales: Sustancias químicas, radiaciones y virus. Expansión clonal Mutaciones adicionales Heterogeneidad
- 4. ONCOGENES Definición Genes capacesde inducir cáncer Cualquier gen que produce un fenotipo maligno cuando se introduce en una célula normal Un gen íntimamente asociado con una enfermedad maligna particular. Por ejemplo, un gen quimérico formado por una translocación cromosómica.
- 5. ONCOGENES Descubrimiento Retrovirus transformanteRSV (Rous Sarcoma Virus) Genes: gag, pol, env y src Bishop y Varmus (1977) Secuencias homólogas en células eucariotas normales libres de virus Oncogenes virales ó v-onc Proto-oncogenes ó c-onc Tumores producidos por extractos acelulares del sarcoma de Rous (principios del siglo XX) Peyton Rous descubrió el virus que causa el cáncer en los pollos
- 6. Origen celular delos oncogenes retrovirales Número y tamaño de los exones e intrones Los c-onc están ligados a los mismos genes en distintas especies Inoculación de virus carentes de v-onc en células eucariotas Todos los v-onc tienen homólogo celular, pero no todos los c-onc tienen contraparte viral
- 7. c-ONC célula ADN del hospedador v-ONC •LTR-gag-pol-env-LTR Retrovirussimple Transducción retroviral de un oncogén Estructura de un retrovirus
- 8. Oncogenes adenovirales Oncogenesde virus a ADN (SV40, virus del papiloma) no tienen homología con los c-onc Forman parte del genoma viral necesario para la replicación del virus La mayoría de las células infectadas con virus a ADN muere, pero algunas sobreviven y son transformadas Las proteínas codificadas por los oncogenes de estos virus interactúan con proteínas del ciclo celular o inactivan producto de genes supresores de tumores
- 9. Virus Producto génicoBlanco celular Adenovirus Virus Polioma SV40 Virus Papiloma E1A E1B Antígeno T grande Rb, p53 Antígeno T mediano Src, PI3K E7 E6 E5 Rb p53 Rb p53 receptor PDGF Los virus a ADN apuntan a los genes supresores de tumores
- 10. Mecanismos de activaciónde los proto-oncogenes ADN Proto-oncogén Proteína normal CRECIMIENTO NORMAL Nuevo promotor Translocación: el gen se mueve a otro locus bajo nuevos controles Proteína normal estimulante del crecimiento, en exceso Amplificación génica: múltiples copias del gen Mutación puntual dentro del gen Oncogén Proteína hiperactiva o resistente a la degradación C Á N C E R
- 11. Translocación cromosómica myc Ig myc Ig 8 148 14 Cromosomas normales Linfoma de Burkitt Linfoma de Burkitt abl bcr 9 22 9 22 Cromosomas normales LMC bcr abl Leucemia mieloide crónica
- 12. ADN de cáncerde vejiga EJ Procedencia de H-ras Poder transformante sobre NIH.3T3 1 2 3 4 5 6 ADN de placenta humana ADNs recombinantes: VAL GLI ALA VAL GLI GTG GGC GCC GTC GGT 9 10 11 12 13 GTG GGC GCC GGC GGT VAL GLI ALA GLI GLI Secuencia nucleotídica Secuencia aminoacídica Secuenciación de la región de ADN involucrada en la transformación Codón Nro.: EJ Placenta + + + + - - - - Mutación puntual
- 13. Amplificación génica c-myc enneuroblastomas (300) c-erbB-2/HER-2 en cáncer de mama (30)
- 14. Mutagénesis insercional . Elproceso activa el gen Wnt-1 y produce cáncer de mama en el ratón infectado con el MMTV. Sitios de integración de MMTV observados en 19 tumores diferentes (flechas). Las inserciones pueden activar la transcripción de Wnt-1 desde distancias de más de 10.000 pares de nucleótidos de cada lado del gen. Este efecto se atribuye a una secuencia de ADN exacerbadora potente que está presente en las repeticiones terminales del genoma de MMTV.
- 15. En cada célulaexisten dos copias o alelos de cada gen, que en condiciones normales se denomina proto-oncogén La mutación de un alelo convierte al proto-oncogén normal en un oncogén activado que contribuye al proceso carcinogénico El oncogén es dominante sobre el proto-oncogén y resulta en un producto desrregulado o activado constitutivamente La conversión oncogénica es una mutación de ganancia de función Conversión oncogénica
- 16. Virus tumorales Virusa ARN Virus a ADN Identificación de oncogenes Reordenamientos genómicos Translocaciones Inversiones Amplificaciones/Doble diminutos Ensayos funcionales Transfecciones de ADN tumoral Transfecciones de bibliotecas de ADNc
- 17. HPV (human papillomavirus) Activación de la proliferación por virus a ADN PROLIFERACIÓN CELULAR BLOQUEADA PROLIFERACIÓN CELULAR ACTIVADA POR VIRUS DE ADN Las proteínas E6 y E7 codificadas por el virus del papiloma, secuestran tanto Rb como p53; otros virus a ADN relacionados, como SV40, usan una proteína viral llamada antígeno grande T, que cumple ambos propósitos
- 18. Papiloma E5 imitaal ligando de PDGF dominio de unión del ligando dominio de quinasa
- 19. Papiloma E5 imitaal ligando de PDGFR dominio de unión del ligando dominio de quinasa dimerización de PDGFR mediada por PDGF Dimerización ligando- independiente mediada por BPV E5
- 20. Activación de laproliferación por virus a ARN La proliferación puede ser estimulada por: virus portador de un v-onc virus sin v-onc, pero se integra cerca de un proto-oncogén virus que se inserta en un gen supresor tumoral y lo inactiva
- 21.
- 22. Clonado de genestransformantes
- 23. Mecanismos que conducena la proliferación celular Unión de un factor de crecimiento (primer mensajero) a su receptor específico de membrana Activación de moléculas transductoras de señales intracelulares asociadas a los receptores celulares Transmisión de la señal desde el citosol al núcleo a través de segundos mensajeros Transcripción del ADN y división celular
- 24. Productos de losoncogenes y sus funciones Clase 1 FACTORES DE CRECIMIENTO I. FACTORES DE CRECIMIENTO II. RECEPTORES DE FACTORES DE CRECIMIENTO III. TRANSDUCTORES DE SEÑALES PROTEÍNAS G TIROSINAS QUINASAS NO ASOCIADAS A MEMBRANA TIROSINAS QUINASAS ASOCIADAS A MEMBRANA TREONINAS/SERINAS QUINASAS IV. PROTEÍNAS REGULADORAS DE LA TRANSCRIPCIÓN NUCLEAR NÚCLEO CITOPLASMA MEMBRANA CELULAR REGIÓN EXTRACELULAR Clase 2 RECEPTORES DE FACTORES DE CRECIMIENTO Clase 3 TRANSDUCTORES DE SEÑALES Clase 4 PROTEÍNAS REGULADORAS DE LA TRANSCRIPCIÓN NUCLEAR
- 25. fgf-5 Factor de crecimientorelacionado a FGF (factor de crecimiento fibroblástico) hst Factor de crecimiento relacionado a bFGF int-1 Factor de crecimiento embrionario int-2 Factor de crecimiento relacionado a bFGF sis Factor de crecimiento derivado de plaquetas (PDGF) Clase 1. FACTORES DE CRECIMIENTO
- 26. Son proteínasextracelulares de bajo PM que actúan a través de sus receptores específicos Clase 1. FACTORES DE CRECIMIENTO El oncogén v-sis de SSV (virus del sarcoma de simios) codifica para una proteína homóloga a la cadena B del PDGF v-sis transforma in vitro células que expresan PDGFR, lo que sugirió la teoría autocrina del cáncer La activación de los oncogenes int-2, hst y ks-3 lleva a la síntesis aumentada de proteínas que funcionan como bFGF
- 27. Clase 2. RECEPTORESDE FACTORES DE CRECIMIENTO erbB Receptor de EGF (EGFR) truncado con actividad tirosina quinasa kit Receptor de células troncales (stem cells) con actividad tirosina quinasa mas Receptor de angiotensina met Receptor afín a EGFR truncado con actividad tirosina quinasa neu Proteína afín a EGFR con actividad tirosina quinasa (ligando desconocido)
- 28. El productodel oncogén c-erbB2/HER-2/neu es un receptor de membrana de 185 kDa con ligando desconocido. Su amplificación génica resulta en la sobreexpresión de la proteína, que correlaciona con una supervivencia libre de enfermedad menor y una supervivencia acortada en pacientes con ganglio axilar (+) c- erbB2/HER- 2/neu
- 29. La heterodimerización conotros receptores activa a HER-2 Unión de EGF a EGFr asociación y dimerización con HER-2 Fosforilación EGFr HER-2/neu EGF/EGFr HER-2 EGF/EGFr HER-2
- 30. Célula cancerosa La activación delreceptor HER-2 transmite señales hacia el núcleo, controlando el crecimiento celular
- 31. Trastuzumab (Herceptin) Primeranticuerpo monoclonal aprobado por la FDA para el tratamiento del cáncer de mama Anticuerpo monoclonal humanizado derivado de ADN recombinante que reconoce con alta afinidad el dominio extracelular de HER-2 Mejora el resultado del tratamiento de pacientes con cáncer de mama avanzado HER-2+ (1/3 de pacientes) Se proponen tres mecanismos de acción: potenciación de la citotoxicidad por quimioterapia, inhibición de la proliferación tumoral por inducción de inhibidores endógenos del ciclo celular (p27kip), facilitación de la función inmune
- 32. Clase 3. TRANSDUCTORESDE SEÑALES abl Tirosina quinasa citoplasmática o nuclear fes Tirosina quinasa citoplasmática Mos Treonina/serina quinasa citoplasmática raf Treonina/serina quinasa citoplasmática ras Proteína G asociada a membrana con actividad GTPasa src Tirosina quinasa asociada a membrana yes Tirosina quinasa asociada a membrana
- 33. Quinasas citoplasmáticas a)actividad de tirosina-quinasa asociada a membrana src b) actividad de tirosina-quinasa no asociada a membrana abl: su producto se localiza en citoplasma y núcleo y se activa por translocación o inserción de retrovirus c) actividad de serina/treonina-quinasa raf: mutaciones en la zona amino terminal producen activación constitutiva de la quinasa mos: su poder transformante estaría dado por aumento de la producción de la proteína Clase 3. TRANSDUCTORES DE SEÑALES Proteínas G: ras
- 34. Quinasas citoplasmáticas a) actividadde tirosina-quinasa asociada a membrana src b) actividad de tirosina-quinasa no asociada a membrana abl: su producto se localiza en citoplasma y núcleo y se activa por translocación o inserción de retrovirus c) actividad de serina/treonina-quinasa raf: mutaciones en la zona amino terminal producen activación constitutiva de la quinasa mos: su poder transformante estaría dado por aumento de la producción de la proteína Clase 3. TRANSDUCTORES DE SEÑALES Proteínas G: ras
- 35. GTP p21ras p21ras GAP P Ras activado Ras inactivo Hidrólisisde GTP bloqueada cuando ras está mutado GEF GDP GDP p21ras GTP GAP ras
- 36. Vía de activaciónde ras Ras R T K R T K GDP MEK ERK
- 37. Vía de activaciónde ras Ras R T K R T K Grb SOS GDP MEK ERK
- 38. Vía de activaciónde ras Ras R T K Raf Cyclin D R T K Grb SOS GTP MEK ERK
- 39. posición del aminoácido gen Ras 12 59 61 Tumor c-ras (H, K, N) Gly Ala Gln células normales H-ras Gly Ala Leu carcinoma de pulmón Val Ala Gln carcinoma de vejiga K-ras Cys Ala Gln carcinoma de pulmón Arg Ala Gln carcinoma de pulmón Val Ala Gln carcinoma de colon N-ras Gly Ala Lys neuroblastoma Gly Ala Arg carcinoma de pulmón Virus del sarcoma murino H-ras Arg Thr Gln cepa Harvey K-ras Ser Thr Gln cepa Kirsten Substituciones de aminoácidos en la familia de proteínas Ras
- 40.
- 41. Inhibición terapéutica deras Inhibición de síntesis de grupos farnesilo con estatinas (lovastatin, pravastatin, etc.) Inhibición de la farnesiltransferasa: SAM 486A (inhibidor de la síntesis de poliaminas) MMI270B (inhibidor de metaloproteasas de matriz) CAAX peptidomimetics SCH 66336
- 42. Proteínas G:ras Quinasas citoplasmáticas a) actividad de tirosina-quinasa asociada a membrana src b) actividad de tirosina-quinasa no asociada a membrana abl: su producto se localiza en citoplasma y núcleo y se activa translocación o inserción de retrovirus c) actividad de serina/treonina-quinasa raf: mutaciones en la zona amino terminal producen activación constitutiva de la quinasa mos: su poder transformante estaría dado por aumento de la producción de la proteína Clase 3. TRANSDUCTORES DE SEÑALES
- 43. N CP tir 527 tir 416 pp60c-src inactiva SH3 SH2 Dominio catalítico N C tir 527tir 416 P pp60 c-src activa SH3 SH2 Dominio catalítico src
- 44. Lodish et al.Fig. 24-17 La deleción del extremo C-terminal conduce a la activación de v-Src
- 45. La tirosinaquinasa de pp60c-src tiene acción sobre: Motilidad celular Invasión: rompe unión cadherina E Crecimiento Supervivencia celular src La proteína pp60c-src se asocia a la cara citosólica de la membrana, para lo cual depende de la unión de ácido mirístico al extremo amino terminal Blancos moleculares poco conocidos FH1ST, PLD
- 46.
- 47. Proteínas G:ras Quinasa citoplasmáticas a) actividad de tirosina-quinasa asociada a membrana src b) actividad de tirosina-quinasa no asociada a membrana abl: su producto se localiza en citoplasma y núcleo y se activa translocación o inserción de retrovirus c) actividad de serina/treonina-quinasa raf: mutaciones en la zona amino terminal producen activación constitutiva de la quinasa mos: su poder transformante estaría dado por aumento de la producción de la proteína Clase 3. TRANSDUCTORES DE SEÑALES
- 48.
- 50. Tratamiento para inhibirla quinasa Bcr-Abl proteína sustrato proteína sustrato señal para proliferación y sobrevida LEUCEMIA BCR-ABL BLOQUEADO CON GLEEVEC (STI-571) sin señal NO LEUCEMIA BCR-ABL activa
- 51. Proteínas G:ras Quinasa citoplasmáticas a) actividad de tirosina-quinasa asociada a membrana src b) actividad de tirosina-quinasa no asociada a membrana abl: su producto se localiza en citoplasma y núcleo y se activa translocación o inserción de retrovirus c) actividad de serina/treonina-quinasa raf: mutaciones en la zona amino terminal producen activación constitutiva de la quinasa mos: su poder transformante estaría dado por aumento de la producción de la proteína (acción sobre tubulina de microtúbulos) Clase 3. TRANSDUCTORES DE SEÑALES
- 52. Clase 4. PROTEÍNASREGULADORAS DE LA TRANSCRIPCIÓN NUCLEAR erbA Receptor nuclear de la hormona tiroidea ets-1 Proteína de asociación a secuencias específicas del ADN fos/jun Conjuntamente forman el factor de transcripción AP-1 myb Proteína de asociación a secuencias específicas del ADN myc Proteína de asociación a secuencias específicas del ADN rel Proteína relacionada con NF-κB
- 53. A NH2 COOH Dominio hélice-bucle-hélice Cierre de leucinas Región básica deunión al ADN Región de activación de la transcripción Proteína Myc myc Max-Myc Max-Max Quiescencia Proliferación
- 54. c-myc es translocadoal locus IgG, lo que resulta en su expresión activada bcr-abl fusion protein is produced, which results in a constitutively active abl kinase bcr-abl bcr abl c-myc IgGexacerbador IgG c-myc es activado por el exacerbador IgG en los linfocitos Oncogene Amplificación Tipo de tumor c-myc ~20 veces leucemia y ca. de pulmón N-myc 5-1,000 veces neuroblastoma retinoblastoma L-myc 10-20 veces SCLC c-myc puede estar amplificado
- 55. Myc: esencial parael desarrollo embrionario normal; su ausencia es letal c- myc mRNA tiempo1 h Myc Max myc: inducible por FC max: expresión constitutiva Factores de crecimiento Myc Detención en G1 Myc + Factores de crecimiento Apoptosis Factores de crecimiento Myc Proliferación
- 56. Blancos génicos demyc α –Protimosina Función desconocida ODC Biosíntesis de poliaminas Cdc25A Ciclo celular Ciclina D1 Ciclo celular eIF-2 Síntesis de proteínas eIF4E Síntesis de proteínas ARF o p19 Apoptosis/Checkpoint Cdc2 Ciclo celular Ciclina A Ciclo celular Ciclina E Ciclo celular
- 57.
- 58.
- 59. Complementación entre oncogenes mycy ras REF rat embryo fibroblast Immortalizada myc ras Transformada myc + ras Tumorigénica XX
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- 62. Complementación entre oncogenes E1Ay E1B Oncogenes de Adenovirus REF Immortalizada E1A E1B Normal E1A + E1B Transformada XX
- 63. • Diagnóstico: a) LMC(Ph-) donde hay rearreglos bcr/abl (5-10% casos) (PCR, Sb o Nb) b) Linfoma no-Hodgkin: t(14;18) en <1% de las células que involucra bcl-2 (PCR y Sb) Importancia Clínica de los Oncogenes • Pronóstico: a) Neuroblastomas: ∼38% myc amplificado hasta 300 veces ⇒ mal pronóstico (Sb, Hibrid. in situ, citogenética HSR o DMS) b) Cáncer de mama axila (-): Her2/neu amplificado (hasta 30 veces) probable mal pronóstico (IHQ)
- 64. a) Terapia contrafactores de crecimiento y sus receptores: trastuzumab: anti HER-2/NEU erlotinib y gefitinib: inhiben la TK de EGFR bevasizumab: anti VEGFR b) Inhibidores de farnesilación: estatinas: inhiben farnesilación p21ras inhibidores de la farnesiltransferasa c) Inhibidores de kinasas citoplasmáticas: Imatinib: inhibe la TK de la proteína BCR-ABL d) Terapia contra factores de transcripción: Moléculas antisentido para MYC Péptidos y moléculas pequeñas inhibidoras de MYC Importancia Clínica de los Oncogenes