Patologia Generale - RET, K-RAS, SRC, EGFR, RB, P53 PDF

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PROTO-OCNOGENI, ONCOGENI e ONCOSOPPRESSORI Il proto-oncogene non è altro che un normalissimo gene che se subisse particolari mutazioni porterebbe allo sviluppo di determinate neoplasie. L'oncogene è il gene che ha subìto quelle particolari mutazioni e che quindi può provocare determinate neoplasie. Si possono formare oncogeni nel DNA cellulare per mutazione somatica del DNA cellulare stesso. Un esempio tipico di oncogene è RB (retinoblastoma). Nella cellula esistono anche anti-oncogeni noti come oncosoppressori (p53 è il più noto) ossia geni che, se inattivati da mutazioni, non riescono più ad agire sul DNA cellulare che abbia subìto un danno: sono cioè geni di riparazione. Tutti i giorni nella cellula si verificano tantissimi danni al DNA che vengono riparati dai geni di riparazione (p53). Se questi non funzionano (nei tumori all'esordio subclinico-molecolare), il tumore cresce fino a diventare macroscopicamente visibile. Il primo oncogene scoperto fu Src (pronunciato SARC) in un retrovirus dei polli.

Src – ONCOGENE c-Src è una proteina di tirosin chinasi non recettoriale che nell'uomo è codificata dal gene SRC. Questa proteina fosforila residui tirosinici specifici in altre proteine. Src (pronunciato "sarc" in quanto è corto per il sarcoma) è un proto-oncogene che codifica una tirosina chinasi. Questo gene è simile al gene v-Src del virus del sarcoma di Rous . L'attivazione del pathway di c-Src è stata osservata in circa il 50% dei tumori del colon, del fegato, del polmone, del seno e del pancreas. Poiché l'attivazione del c-Src porta alla promozione della via di angiogenesi, di proliferazione e di invasione, si osserva la crescita aberrante dei tumori nei tumori. Un meccanismo comune è che ci sono mutazioni genetiche che si traducono nell'aumento dell'attività o nella sovraespressione del c-Src che porta alla costante attivazione del c-Src. V-Src manca il sito di fosforilazione inibente del C- terminale (tirosina-527) ed è quindi costitutivamente attivo rispetto al normale Src ( c-Src ) che viene attivato solo in determinate circostanze dove è richiesto (ad esempio, segnalazione del fattore di crescita). V-Src è quindi un esempio istruttivo di un oncogene mentre cSrc è un proto-oncogene .

Ras - ONCOGENE È il nome dato a una famiglia di proteine chiamate piccole GTPasi (small GTPase), coinvolte nella trasmissione di segnali all'interno delle cellule (trasduzione del segnale cellulare). Ras è il membro prototipo della superfamiglia delle proteine Ras. L'origine del nome Ras è l'abbreviazione di Rat sarcoma, sarcoma del ratto, che riflette il modo in cui sono stati scoperti i primi membri della famiglia proteica. Il nome Ras è anche usato per riferirsi alla famiglia di geni che codificano per queste proteine. Quando Ras è "attivato" da segnali in arrivo, esso si trasferisce successivamente su altre proteine che, in ultima analisi, attivano i geni coinvolti in crescita cellulare, differenziazione e sopravvivenza. Come risultato le mutazioni nei geni Ras possono portare alla produzione di proteine Ras permanentemente attive. Ciò può causare segnalazioni indesiderate e iperattive all'interno della cellula. Poiché questi segnali conducono a crescita e divisione cellulare, un segnale Ras iperattivo in ultima analisi può portare al cancro. Mutazioni che attivano in modo permanente Ras si riscontrano nel 20-25% di tutti i tumori umani e fino al 90% in alcuni tipi di tumore, ad esempio quelli pancreatici. I tre geni umani Ras codificano proteine molto simili, designate H-Ras, N-Ras e K-Ras4A e K-Ras4B (le due KRas sono proteine derivanti da splicing alternativo). La via inizia con il legame di un ligando a un recettore tirosin-chinasico (RTK) posto sulla membrana plasmatica. Questo recettore viene attivato solo se dimerizza con un altro RTK, allora i due recettori si fosforileranno a vicenda attivandosi. Il recettore così attivato si lega al dominio SH2 della proteina adattatrice Grb2, che svolge il suo ruolo senza essere fosforilata. Infatti, il suo dominio SH3 si lega alla proteina SOS attivandola, senza che ci siano reazioni di fosforilazione. SOS è quindi portato nelle vicinanze della membrana plasmatica dove può legarsi a Ras sostituendo il GDP con il GTP e portarla quindi nel suo stato attivato. SOS perciò funziona da fattore di scambio nucleotidico (GEF). Il modo in cui il complesso RasGTP riesce ad attivare la tappa successiva della via è in gran parte noto. È risaputo che Ras attivata si lega all'N-terminale di una proteina Ser/Thr chinasi chiamata c-Raf, attivandola.

Ret – PROTO-ONCOGENE Il gene Ret (REarranged during Transfection) è un proto-oncogene espresso esclusivamente nelle cellule di derivazione neuro-ectodermica (e anche nelle cellule C della tiroide). Questo gene nella forma mutata Ret/ptc è correlato all'insorgenza di alcune neoplasie. Ret/ptc altro non è che un gene in cui Ret si fonde con altri geni (questa fusione genera una proteina chimerica, sempre attiva). Ret ha un dominio ricco in cisteine e questi aminoacidi, siccome in numero pari, instaurano tra loro ponti disolfuro. Se una delle cisteine viene sostituita, quella spaiata può reagire con la cisteina di un altro recettore, portando ad una dimerizzazione perpetuata di due recettori Ret attivandoli costitutivamente. Invece la mutazione in posizione 918 è più particolare: in posizione 918 vi è una metionina che è altamente conservata nelle tirosina Chinasi di membrana, mentre le tirosina chinasi citosoliche hanno proprio una treonina in quella posizione.

EGFR – PROTO-ONCOGENE Il recettore del fattore di crescita dell'epidermide (EGFR) è un recettore di membrana che lega il fattore di crescita dell'epidermide (EGF), ma lega anche il fattore di crescita trasformante α (TGFα); il legame con queste molecole porta all'attivazione del recettore, che omodimerizza con un altro recettore EGFR oppure eterodimerizza con altre proteine della famiglia dei recettori per il fattore di crescita epiteliale, come ad esempip ErbB-2, ErbB-3 ed ErbB-4. Il partner più frequente di EGFR è rappresentato da ErbB-2. La omo-eterodimerizzazione porta all'avvicinamento dei domini citoplasmatici dei suddetti recettori; tali domini possiedono un'attività tirosin chinasica, che innesca la vicendevole fosforilazione e successivo reclutamento di una serie di proteine, come SOS, in grado di attivare ad esempio Ras (che è appunto una delle principali proteine attivate dal legame dell'EGFR con il suo ligando); in seguito alla sua attivazione, Ras diventa più affine per il GTP, perdendo viceversa la capacità di legare il GDP. Questa modificazione è tuttavia rapidamente reversibile in quanto Ras, legandosi con la proteina GAP, diviene in grado di idrolizzare il GTP in GDP, perdendo nuovamente la sua attività. Per questo, l'attività di Ras viene definita pulsatoria. Tuttavia, nel breve periodo di attivazione, Ras è in grado di attivare la via delle Map chinasi, che porterà rapidamente alla differenziazione e proliferazione cellulare. L'omo-eterodimerizzazione di EGFR non comporta soltanto l'attivazione di Ras tramite SOS, ma anche l'innesco della via di PI3K, il cui principale bersaglio è AKT che, in seguito ad attivazione, è in grado di inibire fortemente l'apoptosi. Un'ulteriore capacità del recettore EGFR è quella di attivare alcune proteine della famiglia STAT, che prendono parte all'innesco della proliferazione (promuovendo la trascrizione di proteine come c-Myc). EGFR si configura, dunque, come un proto-oncogene a monte di una valle molto numerosa di possibili bersagli patogenetici, la cui alterazione può portare all'autosufficienza dai fattori di crescita. In generale, mutazioni che portano alla sovra-espressione o alla iper-attività di EGFR sono state associate ad un certo numero di tumori. Alcune mutazioni a carico di EGFR possono portare alla sua costante attivazione, che porta ad una divisione cellulare incontrollata, uno dei fattori di predisposizione allo sviluppo del cancro. Riassumendo: Il gene EGFR codifica la glicoproteina di trasmembrana chiamata EGFR. Tale recettore si trova sulla superficie delle cellule e viene attivato solo a seguito del legame con delle proteine extracellulari specifiche chiamate EGF -epidermal growth factor. Una volta “avviato”, EGFR innesca una serie di reazioni all’interno della cellula (coinvolgendo in primo luogo le proteine RAS), che conducono a proliferazione cellulare. Alcune mutazioni somatiche (che subentrano nel corso della vita) nel gene determinano una “accensione” costitutiva (anche in assenza di EGF), mentre altre determinano una sovra-espressione del recettore. In questo modo la cellula si duplica senza alcun controllo portando a forme tumorali. La maggior parte delle mutazioni tumorali in EGFR (circa il 95%) risiedono in porzioni specifiche del gene (esoni 18,19,20,21).

Rb – ONCOSOPPRESSORE Il gene RB (detto anche RB1) codifica per la proteina Rb, la quale è una proteina oncosoppressore individuata per la prima volta nel retinoblastoma, un tumore raro dell'infanzia della retina che può avere forme familiari ereditarie. Rb controlla il ciclo cellulare inibendolo, legandosi ai fattori di trascrizione della famiglia E2F, impedendo appunto la trascrizione e bloccando il passaggio dalla fase G1 (fase di accrescimento) a quella S (fase di sintesi). L'attivazione della Cdk (chinasi ciclina dipendente) porta alla fosforilazione di Rb e alla formazione di pRb, che NON è più in grado di legare E2F e quindi permette la trascrizione genica e il passaggio in fase S. DUNQUE: Rb inibisce la progressione del ciclo cellulare quando è defosforilata, mentre lo promuove quando è fosforilata.

p53 - ONCOSOPPRESSORE Le nostre cellule devono affrontare diversi tipi di aggressioni da parte di sostanze chimiche, virus, e radiazioni ionizzanti. Se le cellule vengono danneggiate in punti sensibili da questi aggressori, gli effetti possono essere disastrosi. Per esempio, se vengono danneggiati importanti elementi di regolazione, i normali controlli sulla crescita cellulare possono essere bloccati e la cellula si moltiplicherà rapidamente e formerà un tumore. L’oncosoppressore p53 (chiamata così a causa del suo peso molecolare di 53 kDa) è una delle nostre difese contro questo tipo di danno. Esso è presente normalmente in minima quantità, ma quando viene rilevato un danno al DNA, i livelli di p53 aumentano ed iniziano le misure di protezione. - Il p53 si lega a molti siti di regolazione nel genoma e comincia la produzione di proteine che fermano la divisione della cellula fino a che il danno non è riparato. Più nel dettaglio, p53 agisce attivando la trascrizione di mRNAs di due proteine, p21 e p27 (che sono inibitori del complesso delle Cdk e quindi agiscono bloccando la transizione della cellula tra G1 ed S) - Se il danno è troppo grave, il p53 inizia il processo di morte cellulare programmata, o apoptosi, che spinge la cellula a commettere suicidio, rimuovendo permanentemente il danno. Dunque, p53 ha un ruolo centrale nella protezione del vostro corpo dal cancro. In generale, le cellule cancerose contengono due tipi di mutazioni: - Alcune provocano la crescita e la moltiplicazione incontrollata delle cellule - Altre disattivano le normali difese che proteggono contro la crescita innaturale. Il p53 rientra in questa seconda categoria e le mutazioni nel gene che codifica per il p53 sono state trovate in circa la metà dei casi di cancro umano. La maggior parte di queste sono mutazioni disattivanti, che cambiano le informazioni nel DNA in una particolare posizione e costringono la cellula a costruire p53 con un errore, sostituendo un amminoacido errato in un punto della catena proteica. La normale funzione del p53 è bloccata in questi mutanti, e la proteina è incapace di fermare la moltiplicazione della cellula danneggiata....