Oncogeni Oncosoppressori e geni Mutatori

Funzioni di Oncogèni
Geni la cui accresciuta e non regolata attività favorisce la crescita tumorale
Principali oncogèni
 Fattori di crescita (GF)
sis
catena B di PDGF (Platelet derived growth factor)
int-2
FGF-basico
(Fibroblast growth factor)
wnt
fattore di crescita WNT, prec INT-1
 Recettori di fattori di crescita
di membrana (tirosin chinasi)
erbB1 EGF-R (Epidermal growth factor-Receptor)
erbB2 neu, HER-2, tirosin chinasi di membrana
fms
CSF-1R (Colony stimulating factor-1-Receptor)
kit
SCF-R (Stem cell factor-Receptor)
met
HGF-R (Hepatocyte growth factor-Receptor)
ret
recettore di GDNF (Glial derived neurotrophic
factor)
trk-A
recettore di NGF (Nerve growth factor)
recettori nucleari
erbA
recettore ormoni tiroidei
Funzioni di Oncogèni
 Trasduttori del segnale
src
tirosin chinasi
abl
tirosin chinasi
ras
GTP-asi (proteina G)
 Fattori trascrizionali
myc
jun
fos
 Regolatori positivi del ciclo cellulare
CCND
ciclina D
CCDK4
chinasi ciclina-dipendente 4
 Inibitori di apoptosi
bcl-2
Oncogèni/Protooncogèni e tumori
La scoperta degli oncogèni (fine anni ‘70-inizio anni ’80) è
nata da 2 osservazioni:
● in retrovirus oncogeni
sequenze geniche responsabili della trasformazione
neoplastica
erano omologhe a sequenze del normale genoma
cellulare
● sequenze geniche di tumori
trasformavano in senso neoplastico cellule normali
Oncogèni/Protooncogèni e tumori
• oncogèni virali (v-onc) = analoghi alterati di
geni cellulari (c-onc)
rimasti inseriti nel genoma virale in seguito ad una
infezione
• Nel genoma i geni cellulari che, se alterati nella
struttura o nella espressione (attivati), diventano
oncogèni venivano chiamati protooncogèni
• Comunemente si usa il termine oncogèni anche
per i protooncogèni non attivati, normalmente
regolati.
Meccanismi di attivazione di Oncogèni
Meccanismi che determinano alterazioni
nella struttura o espressione di oncogèni tali
che favoriscono crescita tumorale
 Mutazione puntiforme
 Amplificazione
 Traslocazione
 Mutagenesi inserzionale
 Meccanismi Epigenetici
Meccanismi di attivazione di oncogèni
• Mutazione puntiforme porta a un prodotto alterato
(livelli aumentati, molecola più attiva, molecola meno
inibita)
es. RAS
carcinomi (H-RAS, K-RAS), alcune leucemie
(N-RAS)
• Amplificazione (centinaia di copie) porta a un prodotto
normale ma iperespresso
N-MYC
ERB-B1
ERB-B2
MET
Ciclina D
Neuroblastoma, microcitoma polmonare
Glioblastoma multiforme
Carcinoma della mammella, ovaio
Carcinoma gastrico, colon
Carcinoma mammella
Meccanismi di attivazione di oncogèni
Traslocazione
• porta a un prodotto normale, ma iperespresso
es. MYC Linfoma di Burkitt t(8;14)
• porta a una proteina
chimerica (più attiva)
es. ABL
Leucemia mieloide
cronica t(9;22)
cromosoma
Philadelphia BCR-ABL
proteina chimerica
Meccanismi di attivazione di oncogèni
altre modalità di attivazione
• Mutagenesi inserzionale
Retrovirus trasformanti “lenti”, ad es.
MMTV provoca carcinoma mammario topo perché
promotore virale attiva oncogèni (oncogèni int)
qualche caso anche nell’uomo
(T.G.)
• Epigenetica
es. perdita di imprinting (LOI) di IGF-II porta a
iperespressione nel rabdomiosarcoma
Effetti degli oncogèni attivati
● Fattori di crescita
Aumento dei livelli del fattore di crescita e
Diminuita dipendenza della cellula da apporto
esterno di fattore di crescita. Autocrinia
es. sis
catena B di PDGF
Iperespresso nell’astrocitoma - Autocrinia
Effetti degli oncogèni attivati
● Recettori di fattori di crescita
• Aumento dei livelli e maggiore suscettibilità della cellula
a livelli di fattori di crescita fisiologici
• Indipendenza dal ligando
• Prodotto più duraturo
erbB1 EGF-R Iperespresso (amplificato) ca mammario.
Deleto dominio extracellulare nel glioblastoma:
indipendente dal ligando
erbB2 tirosina chinasi di membrana
Iperespresso (amplificato) ca mammario
kit
SCF-R Mutazione puntiforme e piccole delezioni
Iperespresso sarcomi gastrointestinali, leucemia
mieloide
Effetti degli oncogèni attivati
● Trasduttori del segnale
• Aumento dei livelli del trasduttore
• Prodotto più duraturo o attivo
ras
GTP-asi (proteina G) ancorata al versante
citoplasmatico della membrana
Mutazione 10-20% dei tumori
rende difficile la sua inattivazione
RAS
Via delle MAP chinasi
• Il legame al recettore tirosin chinasico provoca
dimerizzazione del recettore, autofosforilazione,
legame a proteine adattatrici come GRB2 e SOS
attivazione della proteina RAS p21ras ,
proteina ad attività GTPasica ancorata alla membrana
• Nella sua forma inattiva RAS lega il guanosin-difosfato
(GDP).
dopo essere stata attivata la proteina rilascia il GDP per
legare il GTP
• L’attivazione di RAS è contrastata da proteine con
attività GAP (GTPase activating protein) che
promuovendo l’idrolisi del GTP riconduce RAS allo
stato inattivo, legato al GDP.
RAS
• RAS attivata
lega la proteina RAF (anch’essa ancorata alla membrana)
che lega e fosforila MEK (una MAP chinasi),
ERK (altra MAP chinasi) che trasloca al nucleo dove
fosforila JUN e FOS che attivano la trascrizione
• RAS mutato
la proteina rimane permanentemente in uno
stato attivato, in quanto non è in grado di idrolizzare il
GTP
• H-RAS mutazione puntiforme codone 12 o 13 = siti ad alta
mutabilità = hot spots.
Effetti degli oncogèni attivati
Abl
tirosin chinasi (ancorata al versante citoplasmatico
della membrana, nucleo, citoplasma)
Traslocazione reciproca (9;22) ABL dal cromosoma 9
al 22 si fonde con BCR formando gene chimerico.
Leucemia mieloide cronica 95% dei casi ha
traslocazione (9;22),
nel 90% dei casi di LMC si evidenzia il cromosoma 22
più corto= cromosoma Philadelphia. Proteina di
fusione p210bcr/abl .
Un’altra proteina di fusione (p185) traslocazione (9;22)
con un punto di rottura BCR diverso. 20-25% della
leucemia linfoblastica acuta e nel 2.5% di leucemia
mieloide acuta
Attività tirosin chinasica maggiore
Effetti degli oncogèni attivati
Abl normale quando ha localizzazione
nucleare induce apoptosi
BCR/ABL resta sequestrata nel citoplasma
quindi inibisce apoptosi.
Effetti degli oncogèni attivati
● Fattori trascrizionali
Nucleo
•
Aumento dei livelli
•
Prodotto più duraturo o attivo
myc
Iperespresso
(amplificazione, mutazione)
Traslocazione
MYC
• Traslocazione t(8;14) (q24;q32) anche t(8;22) o t(2;8) nel
linfoma di Burkitt [cell B]
Il gene MYC dal cromosoma 8 trasloca vicino al gene
che codifica la porzione costante delle catene pesanti
(CH) delle Ig sul cromosoma 14 risentendo dell’effetto
attivante di suoi elementi enhancer.
L’espressione costitutiva di MYC altera il sistema di
controllo della trascrizione basato su dimeri MAX/MYC
attivanti o MAD/MAX repressivi.
• Amplificazione N-MYC nel neuroblastoma
Effetti degli oncogèni attivati
● Regolatori positivi del ciclo cellulare
Aumento dei livelli
Prodotto più duraturo o attivo
ccnd ciclina D
Mutazione (facilita fosforilazione di RB quindi la
proliferazione)
Traslocazione t(11,14) vicino a IgH
● Inibitori di apoptosi
Aumento dei livelli
Prodotto più duraturo o attivo
bcl-2 reticolo endoplasmatico, membrana nucleare e
mitocondriale interna
Traslocazione t(14;18) Linfoma follicolare a cellule
B. Vicino a enhancer IgH
Riassumendo oncogèni
•
acquisto di funzione (gain of function)
● prodotto iperespresso
amplificazione
traslocazione senza formazione di proteina di fusione
meccanismi epigenetici
● prodotto alterato iperfunzionante
mutazione puntiforme
traslocazione con formazione di proteina di fusione
•
effetto dominante.
Implicazioni terapeutiche di oncogèni
Implicazioni terapeutiche di Oncogèni
• Inattivare la funzione acquisita
• Anticorpi
• Inibitori specifici
• Oligonucleotidi antisenso
Implicazioni terapeutiche di oncogèni
• HER-2/neu/ErbB2
Iperespresso, amplificazione, ca mammario (circa 30%)
Il signalling è inibito dal legame all’anticorpo anti
HER-2 (umanizzato) HERCEPTIN
• KIT
Attività tirosin chinasica è inibita da STI571, piccola
molecola che inibisce anche attività di BCR-ABL e di
PDGF-R β
Tumori stromali gastrici e leucemia mieloide cronica
Implicazioni terapeutiche di oncogèni
• RAS
ancoraggio alla membrana catalizzato
dall’enzima farnesiltransferasi
Inibitori della farnesiltransferasi