Cinthya Sternberg

Laboratório de Pesquisa Translacional

Coordenação de Pesquisa Clínica

INCA

Células devem se comunicar para que possam

proliferar, diferenciar, migrar e manter seu estado

funcional.

A comunicação célula-célula permite o

funcionamento coordenado de células dentro de

um tecido, entre vários tecidos e órgãos e o

organismo como um todo.

Sinalização informa às células “o que” elas são,

“aonde” estão e “o que deveriam estar fazendo”.

parácrinaTipos de sinalização

intercelular

autócrina

endócrina

Juxtácrina

Vaso

sanguíneo

celula

célula

célula

célula

célula

célula

Sinalização Celular

Células captam e enviam informações (signais)

Células comunicam umas com as outras

Células devem captar e responder a mudanças do ambiente

Sinais podem originar-se de dentro da célula, de outra célula ou do ambiente.

Sinal

Receptor

(sensor)

Cscata de

sinalização

ResultadoAlgo

acontece

Meio

extracelular

Intracelular

(citoplasmal)

Via de sinalização “genérica”

Algo

acontece

Expressão gênica é alterada nos níveis de transcrição, processamento de RNA e tradução.

Atividade de enzimas é alterada

Interações Proteina-proteina são induzidas ou inibidas

A localização de certas proteínas e outras moléculas é alterada.

bioquimicamente

Respostas a sinalização celular

Algo

acontece

A célula… Se divide ou para de se dividir

Diferencia

Induz um programa de auto-suicídio (morte celular programada) ou induz a morte de outra célula

Migra para outro sítio ou para de migrar

Altera seu metabolismo

Passa o sinal adiante

Fisiologicamente

Respostas a sinalização celular

Peptídeos - insulina, glucagon...

Proteínas

Derivados de amino acidos derivatives - epinefrina, histamina

Outras biomoleculas - ATP

Esteróides, prostaglandinas

Gases – Óxido Nitrico (NO)

Fótons

Danos ao DNA

O que pode servir como um sinal?Quase tudo…

Respondendo ao mundo exterior

Células interagem com seu ambiente através da

interpretação de sinais extracelulares de

proteínas que se localizam em sua membrana

plasmática chamados receptores

Receptores são compostos de domínios

extracelulares e intracelulares

O domínio extracelular transmite informações sobre

o mundo exterior ao domínio intracelular

O domínio intracelular interage

com outras proteínas de sinalização intracelular

Estas proteínas de sinalização

intracelular retransmitem a mensagem para uma ou

mais proteínas efetoras

Proteínas efetoras medeiam a resposta apropriada

Sete principais classes de receptores

de membrana

A resposta de uma célula em particular a um sinal

depende do tipo de proteínas sinalizadoras que a

mesma expressa.

Transmitindo os sinais:

Proteína cinases

Receptores ativados freqüentemente transmitem

sinais através do meio intracelular através

de proteínas chamadas cinases de sinalização

Proteínas cinases são enzimas que adicionam um grupo

fosfato do ATP em um substrato protéico - essa reação é

chamada de fosforilação

A fosforilação freqüentemente serve para ativar o

substrato da cinase, mas também pode dirigir o substrato

para a degradação

Cinases são frequentemente ativadas por outras cinases

através de fosforilação e pode m organizar-se

em cascatas de fosforilação

Uma classe importante de cascata de fosforilação é

chamada de proteína cinase ativada por

mitógeno (MAPK)

Kinase 1

Kinase 2

Kinase 3

Phosphorylation Cascade

P

P

P

Respondendo aos sinais: Proteinas efetoras

Cytoskeletal Rearrangement

Changes in gene expression

Cell Cycle Arrest

Effector protein

Effector Protein

O passo final na sinalização celular é a ativação das proteínas

efetoras. As proteínas efetoras efetuam a resposta celular ao

sinal

Muitas vezes a resposta celular envolve expressão de genes

inativos que requer proteínas

efetoras chamadas ativadores de transcrição ou fatores de

transcrição

Fatores de transcrição são proteínas que se ligam

a seqüências específicas de DNA chamados promotores que

estão a montante dos genes que são ativados

Promotores que estão a montante dos genes que

são ativados somente durante a resposta

celular específica são chamados elementos de resposta

Proteínas efetoras também podem atuar diretamente sobre

proteínas que regulam a forma da célula para

induzir mudanças na morfologia, reorganizando o

citoesqueleto

Outros tipos de proteínas efetoras regulam diretamente o

crescimento celular por modular o ciclo celular ou alterar o

metabolismo celular

O que é normal em uma célula?

Dependência de fatores de crescimentoSinais celulares e teciduais específicos

Interrupção desta sinalização leva a morte celular

Proliferação dependente de ancoragemRequer interação de proteínas transmembrana (integrinas) com componentes da matriz extracelular

Inibição por contatoO contato com outras células inibe a proliferação e migração

Capacidade limitada de proliferaçãoCélulas somáticas normais podem progredir por um número limitado de divisões celulares antes de entrar em senecência

Hallmarks of Cancer - 2000

Um fator de crescimento é uma substância endógena capaz deestimular o crescimento celular, a proliferação e diferenciação celular.Normalmente, é uma proteína ou um hormônio esteróide.

Fatores de crescimento são importantes para a regulação de umavariedade de processos celulares e tipicamente atuam comomoléculas sinalizadoras entre as células.

Quando uma célula torna-se auto-suficiente de fatores decrescimento, geralmente é devido a mutações ou amplificações dosreceptores para tais fatores.

Hallmark # 1 – Auto-suficiência de fatores de crescimento

Sinalizaçãovia EGFR

Conseqüências da sinalização via EGFR

Mutações no Receptor de EGF

Inibidores de EGFR I

Inibidores de EGFR II

Inibidores de EGFR III

Hallmark # 2 – Insensibilidade a sinais negativos

Privação de fatores de crescimento e/ou nutrientes, danos no DNA,sinalização via moleculas de matriz extracelular, etc, podem induzirparada de crescimento celular e proliferação, alem de morte celular.

Quando uma célula torna-se insensivel a sinais negativos, geralmentedevido a mutações, a mesma subverte sinais anti-proliferativos epassa a sobreviver em condições adversas e de estresse.

Via da Akt

Hallmark 3 # – Invasão tecidual e metástase

Metastasis (grego: deslocamento, μετά colocação próxima = + = στάσις, plural: metástases), ou doença metastática, por vezes abreviada METs, é a propagação de uma doença de um órgão para outro órgão ou parte não-adjacente.

Alteração da interação entre célula e matriz extracelular:

Mudanças em proteínas estruturais (por exemplo, integrinas)Mudanças em enzimas (enzimas sinalizandoras, proteases, etc)Irrelevante para tumores hematológicosResultado: aumento da migração e invasão (fases críticas em metástase)

Via do PDGF

Sunitinib – Inibidor de tirosina cinases

Hallmark # 4 – Potencial de replicação ilimitado

As células se dividem aproximadamente 50-80 vezes antes de

chegar a senecencia replicativa.

Mutações raras conduzem a imortalização (Ativação da

telomerase).

Devido ao encurtamento de cromossomos – as pontas dos

cromossomas são chamados telomeres (repetições hexamericas

TTAGGG).

Mutações inativadoras de pRb ou p53 extendem a longevidade

celular em 30 divisões.

K-rasA família ras inclui um grupo de cinco proteínas ligantes de guanosina

trifosfato (H-ras, K-ras, M-ras, N-ras, e R-ras).

Em mamíferos ras proto-oncogenes codificam quatro proteínas

relacionadas e altamente conservadas, H-ras, N-ras, K-ras 4A, e K-ras

4B. Ras proteínas servem como importantes componentes de vias de

sinalização envolvidas em uma variedade de funções celulares,

incluindo o controle do ciclo celular, adesão celular, endocitose,

exocitose, e apoptose.

K-ras

Inibidor de BRaf

Hallmark # 5 – Indução de angiogênese

Todos os tumores exigem um suprimento sangüíneo para

atingir um volume significativo.

Fatores pró-angiogênicos como VEGF, FGF1 e FGF2 são

secretados por tumores, induzindo proliferação das células

endoteliais e crescimento dos vasos sanguíneos.

Via do VEGF

Jubb et al. Nature Reviews Cancer

Tratamento com inibidores de VEGF

Inibidor de VEGF

A apoptose é um tipo de morte celular programada, na qualocorrem alterações morfológicas globais, além decondensação da cromatina, fragmentação nuclear e deDNA. Outras características incluem a perda de contatointercelular, vacuolização e uma relativa conservação dasorganelas celulares.

Células danificadas molecularemente degeneram porapoptose e são eficazmente removidas, ao término doprocesso, por fagócitos profissionais em um processo livrede inflamação. Este mecanismo é uma barreira importanteao desenvolvimento de tumores.

Hallmark # 6 – Evasão da apoptose

Apoptose

Receptores de morte que transmitem sinais que induzem

apoptose (ligante de FAS e receptores de FAS/TNF-α e

receptores de TNF-α) e receptores decoy da mesma família.

Proteínas intracelulares que monitoram danos DNA (ex:

p53), supressores de tumor.

Membros anti-apoptóticos da família Bcl-2 e outras

proteínas que bloqueiam a morte celular.

Vias geralmente alteradas na evasão da apoptose

Oncogene – termo genético originalmente cunhado para descrever

qualquer gene capaz de causar câncer. Em um segundo momento, foram

descritos os genes supressores de tumor, cuja perda de expressão e/ou

função pode levar à tumorigênese.

Oncogene então se refere a genes que contribuem para o processo de

tumorigênese através do modificações que levam a um ganho de função.

Proto-oncogenes são os genes normais.

Perda da expressão de um proto-oncogene

Duas cópiasde gene supressor de

tumor

Duas cópiasde proto-oncogene

Controle do ciclo celular

Mutação torna uma cópia de proto-oncogene

hiperativa

Inativação de duas cópiasde gene supressor de

tumor

Proliferacao celular normal

Proliferacao celular excessiva

Proliferacao celular excessiva

Fator de transcrição p53

Uma consequência importante da perda de p53 e o

aumento exacerbado da taxa de mutação assim como de

instabilidade genética. Ambas as consequências são

resultado da inabilidade de induzir parada de ciclo celular

em resposta a dano de DNA.

Estudo de fase

utilizando Ad-p53

Carcinogênese

EML4-ALKBcrAblMutações em PI3K

EGFR mutanteAmplificações HER2, EGFR, cMET

Receptores TKReceptores hormonais

K-RasBRaf

VEGF, PDGF

P53 nulo ou mutante

Super expressão de XIAP, Bcl-2

A sétima característica!

Condições inflamatórias em órgãos especificos podeaumentar o risco de câncer.Um componente inflamatório pode estar presente tambémno microambiente de tumores que não sãoepidemiologicamente relacionadas com a inflamação.Estudos recentes têm começado a desvendar as vias

molecularesligando inflamação e câncer.No microambiente do tumor, a inflamação cronica contribuipara a proliferação e sobrevivência das células malignas,angiogênese, metástase, subversão da imunidadeadaptativa e resposta reduzida a hormoniose agentes quimioterápicos.

Hallmark # 7 – Microambiente inflamatório

Microambienteinflamatório

The true hallmark:

Carcinogênese complexa

The true hallmark:

Carcinogênese complexa