Tema 5- Biología molecular del cáncer PDF

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Tema 5: Biología molecular del cáncer Las mutaciones son alteraciones en la secuencia de ADN. Por ejemplo, la luz ultravioleta produce un tipo de cáncer por la unión covalente de dos bases adyacentes. Las mutaciones son difíciles de identificar, por lo que se utilizan proteinas subrogadas para identificar esos daños en el ADN. Por ejemplo, la gH2AX es una histona no canónica que se fosforila cuando la doble cadena del ADN se rompe. Otro ejemplo es 53BP1 ¿Dónde debemos mutar una célula para que se produzca cáncer? Hay un conjunto de proteínas que regulan la velocidad de proliferación de la célula. Debido a la velocidad de proliferación, encontramos tumores que son más agresivos y tumores que son menos agresivos. - Oncogenes: controlan la velocidad de proliferación. Darán lugar a proteinas que van a acelerar el ciclo celular. Las mutaciones suelen ser mutaciones de ganancia de función - Genes supresores de tumores: producen proteinas que frenarán la proliferación. Las mutaciones suelen ser de pérdida de función Siempre hay un mecanismo de control, que en este caso es el mecanismo de reparación del ADN.

VÍA PI3K/PTEN/AKT

Es la ruta por excelencia del crecimiento, proliferación, diferenciación, motilidad, supervivencia y trafico intracelular. La señalización comienza con RTK que es un receptor tirosin quinasa. Esos receptores van a detectar los factores de crecimiento que llegan y se fosforilan. Esa fosforilación va a activar a PI3K (fosfatidilinositol-3-quinasa). La PI3K añade un 3º fosfato (fosforila) al PIP2, que se encuentra difosforilado. De manera opuesta, el PTEN elimina el fosfato del PIP3 para dar PIP2. Cuando el PIP3 está en la membrana, activa a la quinasa AKT, que es una quinasa esencial en la ruta de proliferación ya que es la que induce la proliferación. La AKT va a: - Activar a BAD que es una proteína de supervivencia ya que es antiapoptótica. - Inhibir TSC1/2 que es un inhibidor de S6K/mTOR. S6K/mTOR es una quinasa que controla la toma de nutrientes. De manera indirecta, AKT va a activar a S6K/mTOR. - Activar a GSK3 que está implicado en el metabolismo y en el ciclo celular - Activar a Forkhead que está implicado en el ciclo celular, supervivencia celular, metabolismo, daño en el ADN.

Mutaciones que tienen que ocurrir para que se de un proceso tumoral: - PTEN: mutación inactivamente como la metilación del promotor, deleciones genómicas, mutaciones puntuales… PTEN es un gen supresor de tumores. - PIP3K: mutación activante como una duplicación - AKT: mutaciones activantes - RTK: mutaciones activantes como por ejemplo las que le permitan estar activo constantemente, sin necesidad de factores de crecimiento.

ONCOGENES: RAS Ras es un oncogén. Un oncogén es un gen que provoca cáncer cuando se muta o cuando se sobreexpresa, lo que provoca una ganancia de función. RAS es una GTPasa que intercambia GDP por GTP. Es una proteína G de unión a GTP acoplada a un receptor. Cuando el receptor recibe la señal, se fosforila y eso activa a proteinas que ayudan a intercambiar el GDP por GTP en la GTPasa para que se active. Ras necesita un proteína que le intercambie GDP por GTP ya que no es capaz de hacerlo por si sola porque es muy mala GTPasa. El intercambio GDP à GTP lo lleva a cabo GEF, mientras que el intercambio GTP à GDP lo lleva a cabo GAP. GAP va a hidrolizar el GTP.

GEF= guanine Exchange factor El proceso de las RAS interviene en el 90% de los tumores. Dependiendo del tipo celular, RAS puede tener diferentes factores de intercambio del GTP.

Cuando un factor de crecimiento llega al receptor, este se fosforila y activa a GRB2. GRB2 va a activar a SOS para que activa a RAS mediante el intercambio de GDP a GTP. Eso hace que se active la vía de las MAP quinasas. Las MAP quinasas son quinasas que se activan por mit ógenos y forman un conjunto de quinasas que se van fosforilando sucesivamente. Primero se activa la MAPK, posteriormente, se activa la MAPKK y finalmente se activa la MAPKKK. Por ejemplo, la RAS activada puede activar a RAF-1 (MAPK), que activará a MEK (MAPKK), que finalmente activará a ERK (MAPKKK). ERK va a activar al factor de transcripción ELK para que ocurra la transcripción de los genes.

Existen 3 genes para Ras en humanos (K-Ras, N-Ras y H-Ras), por lo que, según cual mute, dará un tumor en un tejido u otro. Se ha visto que Ras está mutado en el 20-25% de los tumores solidos y el 90% de los tumores pancreáticos tienen mutaciones en Ras. La función de Ras está ligada a su localización en la membrana plasmática, por lo que para ello, tiene una región GTPasa y otra región hipervariable que sufre dos modificaciones, que en general se llaman lipidación. Esa lipidación hace que la proteína vaya a la membrana. - La palmitoilación es reversible y regula la localización de NRas a la membrana plasmática. - La isoprenilación no es reversible. Consiste en añadir un grupo farnesilo. Ras, cuando contiene el farnesilo, viaja del Golgi hasta la membrana plasmática pasando por las vesículas. Si no ocurre la palmitoilación, no llegará hasta la membrana plasmática. Muchas empresas farmacéuticas buscan la inhibición de la palmitoilación para que Ras no llegue a la membrana.

GENES SUPRESORES DE TUMORES Las mutaciones en los oncogenes suelen ser activantes, mientras que las mutaciones en los genes supresores de tumores son inactivantes. Producen un control del ciclo defectivo, por lo que habrá una gran proliferación.

RETINOBLASTOMA El retinoblastoma es uno de los genes supresores de tumores más importantes. Controla el papel de p53. Va a dar lugar a tumores en el ojo, más concretamente en los retinoblastos. Hipótesis de Knudson: en 1970, tras estudiar como se desarrolla el retinoblastoma, propuso que la hipótesis de los dos golpes. Vio que había niños con retinoblastoma en un ojo y otros niños con retinoblastoma en ambos ojos y de manera más temprana. El retinoblastoma tiene dos orígenes: esporádico o hereditario. -

Esporádico: la frecuencia de tumores tardaba más en aparecer. Necesitan que ocurra las dos mutaciones.

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Hereditario: la frecuencia de tumores es mayor. Una de las primeras mutaciones ocurre en la línea germinal y eso hace que los niños sean más propensos a tener una mutación, ya que solo necesitaran una mutación más para padecer la enfermedad.

MECANISMOS PARA LA PÉRDIDA DE LOS GENES SUPRESORES DE TUMORES • • •

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Mutación por cambio de aminoácido: se expresará un gen supresor de tumores no funcional. Ganancia o perdida de una o dos bases: se cambia la pauta de lectura, perdiendo los tripletes Ganancia o perdida de tres bases o múltiples de tres: no cambia la pauta de lectura pero habrá mas AA o menos en comparación con la original. Eso puede cambiar la estructura de la proteína. Deleción de la región: no se expresarán los genes supresores de tumores. Metilación del promotor: no se expresarán los genes supresores de tumores.

P53 P53 es un factor de transcripción que juega un papel importante en el control de la proliferación. Actúa frente a muchos factores: hipoxia, daño en el ADN, expresión de oncogenes, disfunción de los ribosomas, erosión de los telomeros, falta de nutrientes, estrés oxidativo… P53 va a regular la expresión de P21. Va a ser el encargado de bloquear el ciclo celular en la transición de G1 a S si hay algún problema. Si no se puede reparar ese daño, va a promover la apoptosis activando a los genes proapoptóticos. Regulación de P53 El principal factor de regulación es el MDM2, que es el encargado de poliubiquitinizar P53 par que el proteosoma lo degrade. La monoubiquitinación sirve para cambiar de localización la proteína…

Las mutaciones en p53 estabilizan la proteína mediante la inhibición de las interacciones con MDM2.

P53 está formado por 3 dominios: - Trans-activación D - Dominio de unión a ADN - Dominio de oligomerización, NLS, NES Funciona como un tetrámero. El 90% de las mutaciones en tumores, se localizan en el dominio de unión a ADN. Las mutaciones son dominantes negativas. Esto quiere decir que aunque esté en heterocigosis va a ser perceptible la mutación y además esa mutación tiene una función negativa. Los monómeros se tienen que unir entre sí para dar lugar al tetrámero que será funcional. Si uno de los monómeros tiene una mutación dominante negativa, puede que los tetrámeros no sean funcionales ya que el monómero que tiene la mutación va a envenenar al tetrámero, haciéndolo inactivo

Como podemos demostrar una mutación dominante negativa? Tendremos una línea silvestre, en la que las células no mueren, y tendremos una línea mutante (- -) donde sí mueren las células. Si introducimos p53* (dominante negativo) en las silvestres, veremos que aumenta la mortalidad en comparación con aquellas silvestres que no tienen la mutación.

Experimento: se generan ratones - - y silvestres y se hace un ensayo de tumorogénesis. Se ponen 20 ratones con la mutación y 20 sin la mutación y se analiza la mortalidad. Los p53 - - que expresan el transgén (p53*), se mueren igual que los p53- - sin transgén. - Si analizamos a los silvestres, cuando le introducimos en transgén p53*, se morirán más en comparación con los silvestres sin p53*.

GENES DE SUSCEPTIBILIDAD Son genes que están relacionados con la aparición de tumores. Habrá algunos genotipos que tengan más probabilidad de padecer un tipo de tumor. Hay 100 genes susceptibles identificados.

La penetrancia es el porcentaje de individuos que presentan el fenotipo teniendo el genotipo. Si la penetrancia es incompleta, quiere decir que no el 100% de los individuos que tengan esos genes los van a presentar en su fenotipo.

Un ejemplo de los genes de susceptibilidad son BRCA1 y BRCA2. Son proteinas que participan en la reparación del ADN....