Cancro -crescita e divisione cellulare incontrollate -inattivazione funzioni tissutali -morte organismo Cancro: malattia genetica mutazioni 1. Ereditaria (predisposizione) 2. Acquisita (mutazioni nelle cellule somatiche) Cancro: malattia genetica 1. Ereditaria (predisposizione) 2. Acquisita (mutazioni nelle cellule somatiche) Il caso Angelina Jolie: mastectomia per contrastare la predisposizione Mutazioni: errori nella replicazione del DNA • 1/3 di affetti da cancro durante la vita • 104 cellule che si dividono per varie decadi di vita • Perchè così raro? Perchè…. • Più mutazioni richieste per trasformazione tumorale • Processo multistep analogo all’evoluzione darwiniana: una serie di cambiamenti successivi, che favoriscono la crescita, porta alla progressiva trasformazione di una cellula normale in tumorale • Processi cellulari di “difesa” • Ciclo cellulare controllato da una rete di meccanismi a feed back • Cellule irregolari eliminate per apoptosi Ciclo cellulare Transizione tra le fasi regolata da una rete di segnali chimici specifici a sua volta collegata al ciclo cromosomico da accumulo, modificazione e distruzione ciclici di componenti chiave • Chinasi (proteine che fosforilano) • evolutivamente conservate (lievito-uomo cdc2-p34) • che per funzionare devono associarsi ad una ciclina • CDKs (Cyclin-Dependent Kinases) cdc2-p34 = Cdk1 = G2 M Cicline (16 nell’uomo) accumulate gradualmente in interfase e distrutte in mitosi • Checkpoints: controllo delle transizioni • blocco avanzamento del ciclo fino a quando la cellula è “pronta”. Sistema di monitoraggio dei segnali intra- ed extracellulari 4 checkpoints caratterizzati G1 early:restriction crescita cellulare e interazione con la matrice extracellulare CDK4-cyclin D G1 late: DNA damage: integrità DNA prima della replicazione p53 G2: DNA damage completamento replicazione Rad, Hus (sensori) ATM, ATR, Chk1 (effettori) Metaphase (spindle assembly checkpoint) attacco cromosomi al fuso BUB e MAD Due classi di geni che, se mutati, possono contribuire allo sviluppo tumorale Oncogeni virali (v-onc) e cellulari (c-onc) Se espressi in eccesso promuovono la divisione 20 oncogeni retrovirali (fattori di crescita, trascrizione, chinasi) Omologhi cellulari con introni, evolutivamente conservati Attivatori dominanti Oncosoppressori Se inattivati non riescono a bloccare la divisione pRB, p53, pAPC, pBRCA1, pBRCA2 Hallmarks of cancer Processo multistep analogo all’evoluzione darwiniana: funzioni acquisite che consentono alle cellule tumorali di sopravvivere, proliferare e diffondersi. 1. 3. 2. 5. 6. 4. Ras wild type Ras nella cellula tumorale Mutato nel 25% dei tumori oncogene Post-mitotic differentiation control c-myc (fattore di trascrizione) Complessi Myc-Max crescita e replicazione Complessi Myc-Mad differenziamento terminale Overespressione di c-myc impedisce il differenziamento terminale nelle cellule tumorali Traslocazione reciproca nel linfoma di Burkitt che coinvolge il gene c-myc (che viene iper-espresso; effetto di posizione) Processes needed for cancer 1. 3. 2. 5. 6. 4. Retinoblastoma: raro tumore infantile dell’occhio Incidenza 5/100.000 40% mutazione ereditaria 60% sporadico pRb proteina di 105 kd coinvolta nel controllo del ciclo cellulare Checkpoint G1 • pRb necessaria per mantenere le cellule arrestate in G1 pRb tumorale è inattivo e perde la capacita’ di legare E2F E2F sempre libero di attivare i geni della divisione cellulare Proliferazione incontrollata oncosoppressore Processes needed for cancer 1. 3. 2. 6. 5. 4. 3. Evading apoptosis Espansione popolazione cellule tumorali: proliferazione vs logorio Apoptosi: morte cellulare programmata Programma presente in tutte le cellule che, una volta innescato da vari segnali, si sviluppa in una sequenza quasi “coreografica” di passaggi: in 30-120 min. cellular membranes are disrupted, cytoplasmic and nuclear skeletons broken down, cyotsol extruded, chromosomes degraded, nucleus fragmented entro 24 hrs il “cadavere” cellulare è “riassorbito” dalle cellule contigue del tessuto e scompare Apoptotic genes • Apoptotic sensors: • necessità di mantenere la corretta “architettura” tissutale -recettori di superficie che legano fattori extracellulari (Fas, TNFalpha receptors). -intracellulari (DNA damage, signalling imbalance, survival factor insufficiency, hypoxia) • Apoptotic mediators: Bcl2 family, cytocrome C • Apoptotic effectors: Caspases (proteasi) P53 transcription factor mutata nel 50% dei tumori umani Come funziona p53 -P53 regola positivamente Bax -Bax stimola i mitocondri a rilasciare Citocromo C e parte il programma