Mechanismy efektu onkogenů a tumor supresorových genů Buněčná transformace Mechanismy efektu onkogenů a tumor supresorových genů

Plán semináře Krátký úvod do problematiky Onkogeny/Protoonkogeny/Onkosupresory Viry a nádory Jednoduchá úloha

Buněčná transformace Změna normální buňky na buňku nádorovou Změna je ireverzibilní Stupňovitá

Srovnání normální a rakovinné buňky Normální buňka Omezený počet dělení Kontaktní inhibice Výrazná závislost na ostatních buňkách Rakovinná buňka Takřka neomezená možnost proliferace (viz HeLa buňky) Ztráta kontaktní inhibice Nezávislost na okolí Změny v povrchových molekulách a chromozomech Rezistence k apoptóze !!! Rakovinná buňka se nedělí rychleji než normální buňky a le neustále v čase i prostoru !!!

Nádor Benigní - pevný útvar, z rakovinných a nerakovinných buněk (stroma), většinou lokalizován v jednom místě, může být odstraněn Maligní - šíření rakovinných buněk do těla (metastáze), často začátek rakoviny

Modifikace DNA - mutace Indukované mutace (indukované mutageny), spontánní mutace Vztah mezi mutacemi a buněčnou transformací Typy mutací Zdroje mutací - mutageny

Mutageny Fyzikální: UV záření, rentgenové paprsky, gama záření (leukemie, rakovina kůže) Chemické, většinou látky interagující s DNA Biologické: viry, další parazité (rakovina děložního čípku, hepatocarcinom)

Protoonkogeny/Onkogeny Protoonkogen – originální protein Onkogen – mutovaný protein

Onkoproteiny/Onkosupresory Onkoprotein - protein s alternativní funkcí nebo hladinou exprese, který indukuje buněčnou transformaci. Platí dominantní dědičnost - jedna alela dostačuje pro začátek změn ve všech dceřinných buňkách. Onkosupresor = antionkogene - kóduje protein, který brání buněčné transformaci. Dědičnost je recesivní, obě alely musí být poškozené, aby došlo k transformaci dceřinných buněk.

Bodová mutace proteinu Ras může způsobit jeho nepřetržitou aktivaci Pokud je v extracelulární doméně regulační mechanismus, způsobí jeho ztráta v důsledku delece nepřetržitou aktivitu receptorové tyrosin kinázy Bodová mutace proteinu Ras může způsobit jeho nepřetržitou aktivaci Aktivní místo enzymu je deaktivováno a G - Ras není schopen štěpit GTP Další je nemožnost inhibice v důsledku nepřítomnosti fosforylovatelné aminokyseliny

Signální dráhy a vybrané protoonkogeny a onkosupresory Growth factors Receptor kinases Src protein Ras protein Raf protein MAPKK Myc, Fos Jun P53, pRb Bcl-2

Seznam protoonkogenů a onkogenů z předchozího obrázku Růstové faktory: v-sis: c-sis = gene for B chain of PDGF v-hst-1: c-hst = gene for FGF-4 autocrine stimulation Receptorové tyrosinkinázy: v-erbB: c-erb = EGFR gene erhytroblasts, fibroblasts, v-fms:c-fms = M-CSFR gene met: c-met = HGFR gene trkA: c-trkA = NGFR gene Nereceptorové tyrosinkinázy: v-abl: c-abl, v-src: c-src, v-mos: c-mos G proteiny: v-Hras: c-Hras, v-Kras: c-Kras N-ras: c-Nras Transkripční factory: v-fos: c-fos v-myc: c-myc v-myb: c-myb v-jun: c-jun Serin-threoninkinázy: v-Raf: c-Raf gene Seznam protoonkogenů a onkogenů z předchozího obrázku 12 12

Tumor supresorové geny (antionkogeny) gen pro p53 Gen pro Rb protein Geny pro proteiny opravující poškozenou/zmutovanou DNA 13

Rb protein Rb je fosforylován komplexem G1 cdk/cyclin. Poté je uvolněn z E2F proteinu. E2F indukuje expresi proteinů S fáze. Mutace proteinu Rb vedou ke kontinuální aktivaci E2F.

p53 Human Li-Fraumeni Syndrom (vzácné vrozené nádorové onemocnění, heterozygotní pro p53) p53 blokuje buněčný cyklus v G1 fázi (indukce produkce p21). Zmutovaná DNA může být opravena. Jestliže je poškození příliš vážné a není možné DNA opravit, p53 indukuje apoptózu (např. zvýšením exprese proteinu Bax). Výsledně je spuštěna mitochondriální cesta apoptózy.

Viry a tumory 16

HCV Chronická perzistentní infekce i u dospělých imunokompetentních pacientů (70 – 85% pacientů) může vést až k hepatocelulárnímu karcinomu, mechanismem podobným jako HBV Přenos: krví - nesterilní injekční jehly, krevní tranfúze, uživatelé intravenozně aplikovaných nelegálních látek, sexuálně? Léčba: Interferon a, ribavirin (20 - 30%, toxické) 130 000 000 HCV pozitivních osob: 0,1% (UK) - 20% (Egypt) Pakistan (4.8%) a Čína (3.2%), more than 350 000 people die from HCV-related liver diseases each year Vakcinace: neexistuje Prevence: kontrola krve a krevních derivátů, jednorázové sterilní jehly

Hepadnaviry Ve 20% případů přechází hepatitida B do chronické fáze Za několik desítek let může infekce dospět do stádia hepatocelulárního karcinomu V 95% případů je tvorba nádoru spojena s dlouhodobým nepřirozeným úbýtkem hepatocytů. Ty jsou kvůli infekci odstraněny imunitním systémem. Během obnovy jaterní tkáně získají neustále dělící se hepatocyty mutace, které vedou k buněčné transformaci 350 mil. HBV infikovaných celosvětově Přenos krví, injekčně (drogy, ale i tetování nebo piercing, nemocnice) a sexuálně Pro děti – součást hexavakcíny, kombinované vakcíny proti žloutence typu A a B Twinrix Adult kolem 1 500 Kč

Papilomavirus Více než 100 druhů (40 přenosných pohlavně, asi 15 onkogenních) Výrazně druhově specifické, infekce kůže a sliznic, kde způsobují tvorbu nádorů Nejčastější sexuálně přenosná infekce (až 80% lidí v průběhu života nakaženo Nejčastější příčinnou celosvětového výskytu karcinomu děložního hrdla jsou HPV typu 16 (53-70 %) a 18 (13-26 %) rakovina děložního čípku HPV 16 a 18 asi u 0,1% infikovaných žen Celosvětově 500,000 nových případů ročně, 275,000 úmrtí ročně Obvykle ale zcela potlačeno imunitním systémem, nedojde k rozvoji nádoru, rizikové jsou chronické infekce - může dojít k integraci genomu Buňky nádorového fenotypu nesou E6 a E7

Papilomaviry Protein E6 - degradace p53 - interakce s proteinem Bak (inhibice apoptózy) - aktivace telomeráz Protein E7 - Inhibice Rb proteinu - Inaktivace p21Cip a p27Kip A) Virové onkogeny, které nemají předlohu v infikovaných buňkách

Herpesviry Epstein-Barrová virus - HHV4 (EBV) - Burkittův lymfom South - east Africa - EBV + vyžaduje další faktory -imunosuprese, malárie Velmi častá translokace genu pro gen primární odpovědi myc za gen pro protilátky - vznik fúzního genu a následná deregulace buněčné signalizace Herpesviry jsou také původci nasofaryngálního karcinomu, Kaposiho sarkomu a dalších chronických onemocnění B) herpesvirové onkogeny - onkogeny, které mají mimo jiné předlohu v buněčných proteinech, které byly inkorporovány do virového genomu před dlouhou dobou

Retroviry a nádory C) Virové onkogeny akutních onkovirů - buněčné protoonkogeny, které jsou inkorporované do virového genomu vždy de novo během infekce, způsobí inaktivaci viru, nezpůsobují u lidí nádory Retroviry se mohou inkorporovat do buněčného genomu (také případ asi 5% hepadnavirů) výsledně je z virového promotoru překládán buněčný protoonkogen deregulace, obecně vzácné Nádory také může způsobit virový onkogen Tax (nemá v buňce předlohu), virus HTLV-1, Tax protein - transaktivátor transkripce Japonsko, Etiopští Židé, 10% infikovaných, 0,1% leukemie, velmi dlouhá inkubační doba – až 35 let, HTLV - 1, HTLV - 2  způsoby přenosu podobné jako u HIV, 15 –25 milionů infik. HTLV -1

Úloha Rozdělte tučně zvýrazněné termíny z prezentace do skupin Onkogeny Onkosupresory Protoonkogeny Ostatní