neoplasias – ii bases moleculares da transformação maligna
TRANSCRIPT
Características da célula tumoral
Auto-suficiência na proliferação celular
Insensibilidade aos inibidores da proliferação celular
Evasão da apoptose
Defeitos no sistema de reparo de DNA
Potencial infinito de replicação
Angiogênese
Invasão e metástase
GENES SUPRESSORES DE TUMOR
Genes que codificam proteínas que regulam (negativamente) o crescimento celular
O tumor apresenta perda de função dos genes supressores de tumor
30 genes supressores de tumor identificados
Mutações têm caráter recessivo
FUNÇÕES DOS GENES SUPRESSORES DE TUMOR RECEPTORES DE FATORES DE CRESCIMENTO PROTEINAS DA SINALIZAÇÃO CELULAR FATORES DE TRANSCRIÇÃO REGULADORES DO CICLO CELULAR
EM AZUL
INATIVAÇÃO DOS GENES SUPRESSORES DE TUMOR
Paradigma gene RB (retinoblastoma)
Hipótese two-hits (Knudsen, 1971)
É necessário haver inativação dos dois alelos de um gene supressor de tumor
-40% desses tumores apresentavam início precoce + tumores bilaterais + histórico familiar
-60% dos tumores apresentavam início tardio + tumores unilaterais + ausência de histórico familiar
O GENE RB: CONTROLE DO CICLO CELULARRB (retinoblastoma): switch ON/OFF
G1/S
G2/M
CDK: quinases dependentes de ciclinas
O p53 está localizado em 17p13 (banda cromossômica 3, região 1, do braço curto do cromossomo 17);
É o gene mais envolvido com CAs: mutações do p53 são encontradas em 50% de todos os tumores humanos;
Mutação de inativação geralmente atinge os 2 alelos (como no caso de RB)
Perda de expressão do alelo tipo selvagem do gene p53 em células tumorais – vantagem de proliferação.
INATIVAÇÃO DOS GENES SUPRESSORES DE TUMOR
O GENE P53
INATIVAÇÃO DOS GENES SUPRESSORES DE TUMOR
O GENE P53 e a Síndrome Li-Fraumeni
•Caracterizada pela ocorrência precoce de diversos tipos de tumores como carcinomas de colon, mama, sarcomas, tumores de cérebro e leucemia.
•Cerca de 50% dos membros de famílias com SLF terão tumores aos 30 anos de idade;
• Indivíduos afetados carregam um alelo mutante do gene p53
ocorrência de tumores está associada a perda do alelo selvagem remanescente
Proto-oncogenes
oncogenes
Aumento da Taxa de Crescimento e Proliferação
ativação
Célula normal
Célula transformada
Funções dos proto-oncogenes
FATORES DE CRESCIMENTO RECEPTORES DE FATORES DE CRESCIMENTO PROTEINAS DA SINALIZAÇÃO CELULAR FATORES DE TRANSCRIÇÃO REGULADORES DO CICLO CELULAR
genes envolvidos no controle do crescimento, da expressão gênica, do
metabolismo celular
ATIVAÇÃO DOS ONCOGENES Mutação Pontual (RAS) Deleção de Bases Translocação (MYC) Amplificação gênica (MDM2, ERB-B2) Inserção Viral
oncoproteínas
ATIVAÇÃO DOS ONCOGENES
O oncogene MYC (translocação)
Superexpressão da proteína MYC
Encontrado em linfoma Burkitt, carcinomas de mama, cólon, pulmão
ATIVAÇÃO DOS ONCOGENESO oncogene RAS (mutação pontual)
15-20% de todos os tumores humanos contêm a proteína Ras mutada
Oncogene ERB-B2 (amplificação)
Possui alta similaridade com o receptor de EGF e, por isso, acredita-se que possa funcionar como tal.
Localização: membrana
Está super expresso em um terço dos tumores de mama.
Associado a um pior prognóstico.
Além disso, ajuda na definição do tratamento (Herceptin® = trastuzumab, Laboratórios Roche).
ATIVAÇÃO DOS ONCOGENES
EVASÃO DA APOPTOSETranslocação do gene BCL-2 t(14;18)(q32;q21)=ativação de oncogene
-translocação presente em ~85% de linfomas de célula B (folicular)
Inativação de p53-ausência de ativação do gene pró-apoptótico BAX
FALHA NO REPARO DE DNA
Mutações hereditárias em genes de reparo de DNA: risco aumentado de desenvolver câncer
Síndrome da instabilidade genética
-Permitem a aquisição de mutações em outros genes-depende da inativação de ambos os alelos (~genes supressores de tumor)
Associados a CAs de mama entre outros
Indivíduos que herdam mutações de BRCA-1 e BRCA-2 são altamente susceptíveis ao desenvolvimento de CA de mama, e também ovário e próstata.
5 a 10% dos CA de mama são familiais e os genes BRCA-1 e BRCA-2 são responsáveis por 80% dos casos familiais
A instabilidade cromossomal como resultado da deficiência desses genes pode ser a base patogênica na formação de tumores de mama
BRCA-1 e BRCA-2
Características da célula cancerosa
Auto-suficiência na proliferação celular
Insensibilidade aos inibidores da proliferação celular
Evasão da apoptose
Defeitos no sistema de reparo de DNA
Potencial infinito de replicação
Angiogênese
Invasão e metástase
EPIGENÉTICAEventos moleculares no DNA que não modificam a
sequência nucleotídica, mas produzem uma mudança física e/ou topológica
CITOSINA
5
N
HH
N O
N
METILAÇÃO ENZIMÁTICA DO DNA
~ 80% dos CpGs são metilados
HH
N O
N
N
5- METIL-CITOSINA
CH3
DNMT1DNMT2DNMT3ADNMT3BDNMT3L
S-adenosilmetionina
CH3
COMO A METILAÇÃO PODE INIBIR A TRANSCRIÇÃO ?
- Grupamentos metil podem alterar na interação DNA - proteínas, parando a
transcrição
- A metilação do DNA pode levar à uma alteração da estrutura da cromatina.
INATIVAÇÃO GÊNICA
A METILAÇÃO SURGE COMO EVENTO DE INATIVAÇÃO GÊNICA NO CÂNCER
- Mudanças anormais no padrão de metilação gênica têm sido observado em tumores desde 1980.
- A Hipermetilação tanto quanto a Hipometilação do DNA têm sido detectada em tumores esporádicos ;
- Hipermetilação do DNA contribui para a inativação dos genes supressores de tumor ;
- Hipometilação do DNA contribui para a ativação dos oncogenes, produzindo instabilidade e quebras no DNA
Nature Genetics, 1999
HIPOMETILAÇÃO GLOBAL
EXPRESSÃO DE SEQÜÊNCIAS VIRAIS
ATIVAÇÃO DE ONCOGENES
INSTABILIDADE GENÔMICA
HIPERMETILAÇÃO LOCALIZADA
INATIVAÇÃO DE GENES SUPRESSORES DE TUMOR
E2 E3EXON 1
PROMOTOR
ANGIOGÊNESE
hipóxia
VEGF
fatores angiogênicos (VEGF, bFGF)inibidores angiogênese (ex. p53 estimula síntese trombospondina-1
perda p53: trombospondina-1)
Angiogênese tumoral
HIF-1
Balanço fatores pró-angiogênicose anti-angiogênicos
Fatores anti-angiogênicos(Angiostatina, endostatina)
proteases
Células inflamatórias
Células tumorais
fibroblastos
MEC
INVASÃO E METÁSTASE
Carcinoma de próstataCarcinomas broncogênicosNeuroblastomas
OssosAdrenais e cérebroFígado e ossos
primário metástase
Tropismo-moléculas de adesão-quimiocinas
CXCR4CCR7
CXCL12CCL21
Câncer mama Órgaos alvos
CARCINOGÊNESE-ocorre em múltiplas etapas-estudos recentes: câncer mama e cólon acumulam cerca de 90 genes mutantes: ? Genes?
-oncogenes-genes supressores de tumor-genes que regulam apoptose e senescência
CARCINOGÊNESE
Aparência morfológica Alteração molecular
Epitélio normal
Epitélio hiperproliferativo
Adenoma inicial
Adenoma intermediário
Adenoma tardio
Carcinoma
Perda ou mutação do locus APC cromossomo 5qHipometilação DNAMutação gene RAS cromossomo 12qPerda de gene supressor de tumor cromossomo 18qPerda do gene p53 cromossomo 17p
O exemplo do câncer colorretal
ETIOLOGIA DO CÂNCER: AGENTES CARCINOGÊNICOS
Compostos químicos (xenobióticos)
Energia radiante
Microorganismos
CARCINOGÊNESE QUÍMICACarcinógenos químicos de ação direta
Agentes alquilantes-dimetil sulfato-antineoplásicos (nitrosouréias, ciclofosfamida)
Agentes acilantes-cloreto de dimetilcarbamil Compostos que requerem ativação metabólica
Hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (PAH)-benzopireno-dibenzantraceno
Aminas aromáticas, corantes-acetilaminofluoreno-naftilamina
Produtos naturais (plantas e microorganismos)Aflatoxina B1Cicasinasafrol
CARCINOGÊNESE QUÍMICA
Mecanismos de ação dos carcinógenos químicos
São eletrófilos reativos, portanto, atacam DNA, RNA
Oncogenes e genes supressores de tumor (ex. RAS e p53) são alvos frequentes
Promotores (ex. éster de forbol) induzem o aumento da proliferação celular (das células iniciadas), acumulando mutações adicionais.
Progressão: mutações adicionais
CARCINOGÊNESE MICROBIANAVírus oncogênicos de DNA
Papilomavírus (HPV)
Epstein-Barr (EPV)
Hepatite B (HBV)
Herpes vírus do sarcoma Kaposi
CARCINOGÊNESE MICROBIANA
1974 Presença do HPV em Câncer Uterino1974 Presença do HPV em Câncer Uterino
Harald zur Hausen- Nobel 2008
CARCINOGÊNESE MICROBIANAVírus oncogênicos de DNA
Papilomavírus (HPV) 50 a 75% de homens e mulheres sexualmente ativos adquirem HPV em alguma fase de suas vidasHPV de alto risco:16, 18, 31, 33, 34, entre outrosBaixo risco: 6, 11, 42, etcAtinge epitélios região genitalPresente em ~85% dos carcinomas invasivos de células escamosas, de células displásicas e carcinoma in situ Parece que necessita de outros fatores para a transformação maligna
mais de 70 diferentes tipos já conhecidos 30 tipos sexualmente transmissíveis20 milhões de pessoas constantemente infectadas
CARCINOGÊNESE MICROBIANAVírus oncogênicos de DNA
Papilomavírus (HPV)
integração do DNA do HPV no genoma do hospedeiro
Inativação de E2(regulação da expressão dos genes E6 e E7)
Síntese descontrolada de E6 e E7
E6
E7
p53
Rb
Degradação p53
Degradação Rb
baixo risco: ligação de baixa afinidade