Oncogenes

ONCOGENES

Dra. O. Graciela ScharovskyInstituto de Gentica Experimental

Facultad de Ciencias Mdicas, U.N.R.2006

La transformacin

maligna surge de la

acumulacin de mltiples daos

en el genoma

1er. Impacto

2do. Impacto

3er. Impacto

ClulaNormal

Dao enel ADN

Apoptosis

Reparacin

Displasialeve

Displasiasevera

Tumor invasivo

Patognesis del cncer

Cambios en el genomade clulas somticas

Activacin de oncogenespromotores del crecimiento

Inactivacin de genessupresores de tumores

Expresin de productos de genes alteradosy prdida de productos gnicos regulatorios

CNCER

Factoresgenticos

Factores ambientales:Sustancias qumicas,radiaciones y virus.

Expansin clonal

Mutaciones adicionales

Heterogeneidad

ONCOGENESDefinicin

Genes capaces de inducir cncer

Cualquier gen que produce un fenotipo malignocuando se introduce en una clula normal

Un gen ntimamente asociado con una enfermedadmaligna particular. Por ejemplo, un gen quimricoformado por una translocacin cromosmica.

ONCOGENESDescubrimiento

Retrovirus transformante RSV (Rous Sarcoma Virus)Genes: gag, pol, env y src

Bishop y Varmus (1977)Secuencias homlogas en clulas eucariotas normales libres de virus

Oncogenes virales

v-onc

Proto-oncogenes

c-onc

Tumores producidos por extractos acelulares del sarcoma de Rous (principios del siglo XX)

Peyton Rous descubri el virus que causa el cncer en los pollos

Origen celular de los oncogenesretrovirales

Nmero y tamao de los exones e intrones

Los c-onc estn ligados a los mismos genes en distintas especies

Inoculacin de virus carentes de v-onc en clulas eucariotas

Todos los v-onc tienen homlogo celular, perono todos los c-onc tienen contraparte viral

c-ONC clulaADN del hospedador

v-ONC

LTR-gag-pol-env-LTR

Retrovirus simple

Transduccin retroviral de un oncogn

Estructura de un retrovirus

Oncogenes adenovirales

Oncogenes de virus a ADN (SV40, virus del papiloma)no tienen homologa con los c-onc

Forman parte del genoma viral necesario parala replicacin del virus

La mayora de las clulas infectadas con virus aADN muere, pero algunas sobreviven y sontransformadas

Las protenas codificadas por los oncogenes de estos virus interactan con protenas del ciclo celular o inactivan producto de genes supresores de tumores

Virus Producto gnico Blanco celular

Adenovirus

Virus Polioma

SV40

Virus Papiloma

E1AE1B

Antgeno T grande Rb, p53

Antgeno T mediano Src, PI3K

E7 E6 E5

Rb p53

Rb p53 receptor PDGF

Los virus a ADN apuntan a los genes supresores de tumores

Mecanismos de activacin de los proto-oncogenes

ADN

Prot

o-on

cog

n

Protenanormal

CRECIMIENTONORMAL

Nuevo promotor

Translocacin: el gense mueve a otro locusbajo nuevos controles

Protena normalestimulante del

crecimiento, en exceso

Amplificacin gnica: mltiples copias del gen

Mutacin puntual dentro del gen

OncognProtena hiperactiva

o resistente a ladegradacin

C NCER

Translocacin cromosmica

myc

Ig mycIg

8 14 8 14

Cromosomasnormales

Linfoma deBurkitt

Linfoma de Burkitt

abl

bcr

9 22 9 22

Cromosomasnormales LMC

bcrabl

Leucemia mieloide crnica

ADN de cncer de vejiga EJ

Procedencia de H-ras Poder transformantesobre NIH.3T3

1

2

3

4

5

6

ADN de placenta humana

ADNs recombinantes:

VAL GLI ALA VAL GLIGTG GGC GCC GTC GGT9 10 11 12 13

GTG GGC GCC GGC GGTVAL GLI ALA GLI GLI

Secuencianucleotdica

Secuenciaaminoacdica

Secuenciacin de la reginde ADN involucrada en la transformacin

Codn Nro.:EJ

Placenta

+

++

+

-

-

--

Mutacin

puntual

Amplificacin gnica

c-myc en neuroblastomas (300) c-erbB-2/HER-2 en cncer de mama (30)

Mutagnesis insercional.

El proceso activa el gen Wnt-1 y produce cncer de mama en elratn infectado con el MMTV.

Sitios de integracin de MMTV observados en 19 tumoresdiferentes (flechas).

Las inserciones pueden activar la transcripcin de Wnt-1desde distancias de ms de 10.000 pares de nucletidos decada lado del gen.

Este efecto se atribuye a una secuencia de ADN exacerbadorapotente que est presente en las repeticiones terminales delgenoma de MMTV.

En cada clula existen dos copias o alelos de cada gen, que en condiciones normales se denomina proto-oncogn

La mutacin de un alelo convierte al proto-oncogn normal en un oncogn activado que contribuye al proceso carcinognico

El oncogn es dominante sobre el proto-oncogn y resulta en un producto desrregulado o activado constitutivamente

La conversin oncognica es una mutacin de ganancia de funcin

Conversin oncognica

Virus tumoralesVirus a ARNVirus a ADN

Identificacin de oncogenes

Reordenamientos genmicosTranslocaciones

Inversiones

Amplificaciones/Doble diminutos

Ensayos funcionalesTransfecciones de ADN tumoral

Transfecciones de bibliotecas de ADNc

HPV (human papilloma virus)

Activacin de la proliferacin por virus a ADN

PROLIFERACIN CELULARBLOQUEADA

PROLIFERACIN CELULARACTIVADA POR VIRUS DE ADN

Las protenas E6 y E7 codificadas por el virus del papiloma, secuestran tanto Rb como p53; otros virus a ADN relacionados, como SV40, usan una

protena viral llamada antgeno grande T, que cumple ambos propsitos

Papiloma E5 imita al ligando de PDGF

dominio de unin

del ligando

dominio de quinasa

Papiloma E5 imita al ligando de PDGFR

dominio de unin

del ligando

dominio de quinasa

dimerizacin de PDGFR

mediada por PDGF

Dimerizacin ligando-independiente mediada por

BPV E5

Activacin de la proliferacin por virus a ARN

La proliferacin puede ser estimulada por: virus portador de un v-onc virus sin v-onc, pero se integra cerca de un proto-oncogn virus que se inserta en un gen supresor tumoral y lo inactiva

Deteccin deoncogenes

en tumoreshumanos

Transfeccinde ADN

Clonado de genes transformantes

Mecanismos que conducen a la proliferacin celular

Unin de un factor de crecimiento (primer mensajero) a su receptor especfico de membrana

Activacin de molculas transductoras de seales intracelulares asociadas a los receptores celulares

Transmisin de la seal desde el citosol al ncleo a travs de segundos mensajeros

Transcripcin del ADN y divisin celular

Productos de los oncogenes y sus funciones

Clase 1FACTORES DE CRECIMIENTO

I. FACTORES DE CRECIMIENTO

II. RECEPTORES DE FACTORES DE CRECIMIENTO

III. TRANSDUCTORES DE SEALES

PROTENAS G

TIROSINAS QUINASAS NO ASOCIADAS A MEMBRANA

TIROSINAS QUINASAS

ASOCIADAS A MEMBRANA

TREONINAS/SERINAS QUINASAS

IV. PROTENAS REGULADORAS DE LA TRANSCRIPCIN

NUCLEAR

NCLEO

CITOPLASMA

MEMBRANA CELULAR

REGIN EXTRACELULAR

Clase 2RECEPTORES DE FACTORESDE CRECIMIENTO

Clase 3TRANSDUCTORES DE SEALES

Clase 4PROTENAS REGULADORAS DE

LA TRANSCRIPCIN NUCLEAR

fgf-5Factor de crecimiento relacionado a FGF (factor de crecimiento fibroblstico)

hstFactor de crecimiento relacionado a bFGF

int-1Factor de crecimiento embrionario

int-2Factor de crecimiento relacionado a bFGF

sisFactor de crecimiento derivado de plaquetas (PDGF)

Clase 1. FACTORES DE CRECIMIENTO

Son protenas extracelulares de bajo PM que actan atravs de sus receptores especficos

Clase 1. FACTORES DE CRECIMIENTO

El oncogn v-sis de SSV (virus del sarcoma de simios)codifica para una protena homloga a la cadena B delPDGF

v-sis transforma in vitro clulas que expresan PDGFR, lo que sugiri la teora autocrina del cncer

La activacin de los oncogenes int-2, hst y ks-3 llevaa la sntesis aumentada de protenas que funcionancomo bFGF

Clase 2. RECEPTORES DE FACTORES DE CRECIMIENTO

erbBReceptor de EGF (EGFR) truncado con actividad tirosina quinasa

kitReceptor de clulas troncales (stem cells) con actividad tirosina quinasa

mas Receptor de angiotensina

metReceptor afn a EGFR truncado con actividad tirosina quinasa

neuProtena afn a EGFR con actividad tirosina quinasa (ligando desconocido)

El producto del oncogn c-erbB2/HER-2/neu es un receptor de membrana de 185 kDa con ligando desconocido.

Su amplificacin gnica resulta en la sobreexpresin de la protena, que correlaciona con una supervivencia libre de enfermedad menor y una supervivencia acortada en pacientes con ganglio axilar (+)

c- erbB2/HER- 2/neu

La heterodimerizacin con otros receptores activa a HER-2

Unin de EGF a EGFr

asociacin ydimerizacin

con HER-2

Fosforilacin

EGFr HER-2/neu

EGF/EGFr HER-2

EGF/EGFr HER-2

Clulacancerosa

La activacin del receptor HER-2 transmite seales hacia el ncleo, controlando el

crecimiento celular

Trastuzumab (Herceptin) Primer anticuerpo monoclonal aprobado por la FDA

para el tratamiento del cncer de mama

Anticuerpo monoclonal humanizado derivado de ADNrecombinante que reconoce con alta afinidad el dominioextracelular de HER-2

Mejora el resultado del tratamiento de pacientes concncer de mama avanzado HER-2+ (1/3 de pacientes)

Se proponen tres mecanismos de accin: potenciacinde la citotoxicidad por quimioterapia, inhibicin de laproliferacin tumoral por induccin de inhibidoresendgenos del ciclo celular (p27kip), facilitacin de lafuncin inmune

Clase 3. TRANSDUCTORES DE SEALESabl

Tirosina quinasa citoplasmtica o nuclear

fesTirosina quinasa citoplasmtica

MosTreonina/serina quinasa citoplasmtica

rafTreonina/serina quinasa citoplasmtica

rasProtena G asociada a membrana con actividad GTPasa

srcTirosina quinasa asociada a membrana

yesTirosina quinasa asociada a membrana

Quinasas citoplasmticasa) actividad de tirosina-quinasa asociada a membrana

src

b) actividad de tirosina-quinasa no asociada a membrana

abl: su producto se localiza en citoplasma y ncleo y se activa portranslocacin o insercin de retrovirus

c) actividad de serina/treonina-quinasa

raf: mutaciones en la zona amino terminal producen activacinconstitutiva de la quinasa

mos: su poder transformante estara dado por aumento de la produccin de la protena

Clase 3. TRANSDUCTORES DE SEALES Protenas G: ras

GTP

p21ras

p21ras

GAP

P

Ras activado

Ras inactivo

Hidrlisis de GTPbloqueada cuando

ras est mutado

GEF

GDP

GDP

p21ras

GTP

GAP

ras

Va de activacin de ras

Ras

RTK

RTK

GDP

MEK

ERK


Ras

RTK

RTK

Grb SOSGDP

MEK

ERK


Ras

RTK

Raf

Cyclin D

RTK

Grb SOSGTP

MEK

ERK

posicin del amino cidogen Ras 12 59 61 Tumor

c-ras (H, K, N) Gly Ala Gln clulas normalesH-ras Gly Ala Leu carcinoma de pulmn

Val Ala Gln carcinoma de vejigaK-ras Cys Ala Gln carcinoma de pulmn

Arg Ala Gln carcinoma de pulmnVal Ala Gln carcinoma de colon

N-ras Gly Ala Lys neuroblastomaGly Ala Arg carcinoma de pulmn

Virus del sarcoma murino

H-ras Arg Thr Gln cepa Harvey K-ras Ser Thr Gln cepa Kirsten

Substituciones de aminocidos en la familia de protenas Ras

Efectores de Ras

Inhibicin teraputica de ras

Inhibicin de sntesis de grupos farnesilocon estatinas (lovastatin, pravastatin, etc.)

Inhibicin de la farnesiltransferasa:

SAM 486A (inhibidor de la sntesis de poliaminas)MMI270B (inhibidor de metaloproteasas de matriz)CAAX peptidomimeticsSCH 66336

Protenas G: ras Quinasas citoplasmticas

a) actividad de tirosina-quinasa asociada a membrana

src


abl: su producto se localiza en citoplasma y ncleo y se activa translocacin o insercin de retrovirus




Clase 3. TRANSDUCTORES DE SEALES

NCP

tir 527

tir 416

pp60 c-src inactiva

SH3 SH2

Dominiocataltico

N C

tir 527tir 416P

pp60 c-src activa

SH3 SH2

Dominiocataltico

src

Lodish et al. Fig. 24-17

La delecin del extremo C-terminal conduce a la activacin de v-Src

La tirosina quinasa de pp60c-src tiene accin sobre:

Motilidad celularInvasin: rompe unin cadherina ECrecimientoSupervivencia celular

src

La protena pp60c-src se asocia a la cara citoslica dela membrana, para lo cual depende de la unin decido mirstico al extremo amino terminal

Blancos moleculares poco conocidos FH1ST, PLD

membrana celular

citoesqueleto

catenina

Cadherina E

src

P

P

P

P

P

Protenas G: ras Quinasa citoplasmticas


src







22

bcr

abl

Ph

bcr-abl

9 9+

abl

Tratamiento para inhibir la quinasa Bcr-Abl

protena sustrato

protena sustrato seal paraproliferaciny sobrevida

LEUCEMIA

BCR-ABL BLOQUEADO CON GLEEVEC (STI-571)

sin seal NO LEUCEMIA

BCR-ABL activa

Protenas G: ras Quinasa citoplasmticas


src





mos: su poder transformante estara dado por aumento de la produccin de la protena (accin sobre tubulina de microtbulos)


Clase 4. PROTENAS REGULADORAS DE LA TRANSCRIPCIN NUCLEAR

erbAReceptor nuclear de la hormona tiroidea

ets-1Protena de asociacin a secuencias especficas del ADN

fos/junConjuntamente forman el factor de transcripcin AP-1

mybProtena de asociacin a secuencias especficas del ADN

mycProtena de asociacin a secuencias especficas del ADN

relProtena relacionada con NF-B

ANH2

COOH

Dominiohlice-bucle-hlice

Cierre de leucinas

Regin bsica de unin al ADN

Regin de activacin de la transcripcin

Protena Myc

myc

Max-Myc Max-Max

Quiescencia

Proliferacin

c-myc es translocado al locus IgG, loque resulta en su expresin activada

bcr-abl fusion protein is produced,which results in a constitutively active abl kinase

bcr-abl

bcr

abl

c-myc IgGexacerbador IgG c-myc es activado por el

exacerbadorIgG en los linfocitos

Oncogene Amplificacin Tipo de tumor

c-myc ~20 veces leucemia y ca. de pulmn

N-myc 5-1,000 veces neuroblastomaretinoblastoma

L-myc 10-20 veces SCLC

c-myc puede estar amplificado

Myc: esencial para el desarrollo embrionario normal;su ausencia es letal

c- myc

mRNA

tiempo1 h

Myc

Maxmyc: inducible

por FCmax: expresin

constitutiva

Factores de crecimiento Myc Detencin en G1

Myc + Factores de crecimiento Apoptosis

Factores de crecimiento Myc Proliferacin

Blancos gnicos de myc

Protimosina Funcin desconocidaODC Biosntesis de poliaminasCdc25A Ciclo celularCiclina D1 Ciclo celular

eIF-2 Sntesis de protenaseIF4E Sntesis de protenas

ARF o p19 Apoptosis/Checkpoint Cdc2 Ciclo celularCiclina A Ciclo celularCiclina E Ciclo celular

Modelo decncer

colorectalde

BertVogelstein

Efectoacumulativo

Progresin tumoral

Complementacin entre oncogenesmyc y ras

REFrat embryofibroblast

Immortalizada

myc ras

Transformada

myc + ras

Tumorignica

XX

Complementacin entre oncogenes

Transformacin(citoplasma)

ras

Inmortalizacin(ncleo)

myc

src

abl

myb

p53

Complementacin entre oncogenes

CNCER

Complementacin entre oncogenesE1A y E1B

Oncogenes de Adenovirus

REF

Immortalizada

E1A E1B

Normal

E1A + E1B

Transformada

XX

Diagnstico:

a) LMC (Ph-) donde hay rearreglos bcr/abl (5-10% casos) (PCR, Sb o Nb)

b) Linfoma no-Hodgkin: t(14;18) en

a) Terapia contra factores de crecimiento y sus receptores:trastuzumab: anti HER-2/NEUerlotinib y gefitinib: inhiben la TK de EGFRbevasizumab: anti VEGFR

b) Inhibidores de farnesilacin:estatinas: inhiben farnesilacin p21rasinhibidores de la farnesiltransferasa

c) Inhibidores de kinasas citoplasmticas:Imatinib: inhibe la TK de la protena BCR-ABL

d) Terapia contra factores de transcripcin:Molculas antisentido para MYC Pptidos y molculas pequeas inhibidoras de MYC

Importancia Clnica de los Oncogenes

Nmero de diapositiva 1Nmero de diapositiva 2Nmero de diapositiva 3Nmero de diapositiva 4Nmero de diapositiva 5Nmero de diapositiva 6Nmero de diapositiva 7Nmero de diapositiva 8Nmero de diapositiva 9Nmero de diapositiva 10Nmero de diapositiva 11Nmero de diapositiva 12Nmero de diapositiva 13Nmero de diapositiva 14Nmero de diapositiva 15Nmero de diapositiva 16Nmero de diapositiva 17Papiloma E5 imita al ligando de PDGFPapiloma E5 imita al ligando de PDGFRNmero de diapositiva 20Nmero de diapositiva 21Nmero de diapositiva 22Nmero de diapositiva 23Nmero de diapositiva 24Nmero de diapositiva 25Nmero de diapositiva 26Nmero de diapositiva 27Nmero de diapositiva 28Nmero de diapositiva 29Nmero de diapositiva 30Nmero de diapositiva 31Nmero de diapositiva 32Nmero de diapositiva 33Nmero de diapositiva 34Nmero de diapositiva 35Nmero de diapositiva 36Nmero de diapositiva 37Nmero de diapositiva 38Nmero de diapositiva 39Nmero de diapositiva 40Nmero de diapositiva 41Nmero de diapositiva 42Nmero de diapositiva 43Nmero de diapositiva 44Nmero de diapositiva 45Nmero de diapositiva 46Nmero de diapositiva 47Nmero de diapositiva 48Nmero de diapositiva 49Nmero de diapositiva 50Nmero de diapositiva 51Nmero de diapositiva 52Nmero de diapositiva 53Nmero de diapositiva 54Nmero de diapositiva 55Nmero de diapositiva 56Nmero de diapositiva 57Nmero de diapositiva 58Nmero de diapositiva 59Nmero de diapositiva 60Nmero de diapositiva 61Nmero de diapositiva 62Nmero de diapositiva 63Nmero de diapositiva 64

Oncogenes

Documents

Transcript of Oncogenes