NEOPLASIAS – II Bases moleculares da transformação maligna

NEOPLASIAS – IIBases moleculares da transformação maligna

Bases moleculares do câncer

Alteração na topografia genética (epigenética)

Características da célula tumoral

Auto-suficiência na proliferação celular

Insensibilidade aos inibidores da proliferação celular

Evasão da apoptose

Defeitos no sistema de reparo de DNA

Potencial infinito de replicação

Angiogênese

Invasão e metástase



GENES SUPRESSORES DE TUMOR

Genes que codificam proteínas que regulam (negativamente) o crescimento celular

O tumor apresenta perda de função dos genes supressores de tumor

30 genes supressores de tumor identificados

Mutações têm caráter recessivo

FUNÇÕES DOS GENES SUPRESSORES DE TUMOR RECEPTORES DE FATORES DE CRESCIMENTO PROTEINAS DA SINALIZAÇÃO CELULAR FATORES DE TRANSCRIÇÃO REGULADORES DO CICLO CELULAR

EM AZUL

INATIVAÇÃO DOS GENES SUPRESSORES DE TUMOR

Paradigma gene RB (retinoblastoma)

Hipótese two-hits (Knudsen, 1971)

É necessário haver inativação dos dois alelos de um gene supressor de tumor

-40% desses tumores apresentavam início precoce + tumores bilaterais + histórico familiar

-60% dos tumores apresentavam início tardio + tumores unilaterais + ausência de histórico familiar

O GENE RB: CONTROLE DO CICLO CELULARRB (retinoblastoma): switch ON/OFF

G1/S

G2/M

CDK: quinases dependentes de ciclinas

O p53 está localizado em 17p13 (banda cromossômica 3, região 1, do braço curto do cromossomo 17);

É o gene mais envolvido com CAs: mutações do p53 são encontradas em 50% de todos os tumores humanos;

Mutação de inativação geralmente atinge os 2 alelos (como no caso de RB)

Perda de expressão do alelo tipo selvagem do gene p53 em células tumorais – vantagem de proliferação.


O GENE P53


O GENE P53 e a Síndrome Li-Fraumeni

•Caracterizada pela ocorrência precoce de diversos tipos de tumores como carcinomas de colon, mama, sarcomas, tumores de cérebro e leucemia.

•Cerca de 50% dos membros de famílias com SLF terão tumores aos 30 anos de idade;

• Indivíduos afetados carregam um alelo mutante do gene p53

ocorrência de tumores está associada a perda do alelo selvagem remanescente


PROTEÍNA P53: guardião do genoma



Proto-oncogenes

oncogenes

Aumento da Taxa de Crescimento e Proliferação

ativação

Célula normal

Célula transformada

Funções dos proto-oncogenes

FATORES DE CRESCIMENTO RECEPTORES DE FATORES DE CRESCIMENTO PROTEINAS DA SINALIZAÇÃO CELULAR FATORES DE TRANSCRIÇÃO REGULADORES DO CICLO CELULAR

genes envolvidos no controle do crescimento, da expressão gênica, do

metabolismo celular

Localização de proto-oncogenes

Em vermelho: proto-oncogenes

ATIVAÇÃO DOS ONCOGENES Mutação Pontual (RAS) Deleção de Bases Translocação (MYC) Amplificação gênica (MDM2, ERB-B2) Inserção Viral

oncoproteínas

ATIVAÇÃO DOS ONCOGENES

O oncogene MYC (translocação)

Superexpressão da proteína MYC

Encontrado em linfoma Burkitt, carcinomas de mama, cólon, pulmão

ATIVAÇÃO DOS ONCOGENESO oncogene RAS (mutação pontual)

15-20% de todos os tumores humanos contêm a proteína Ras mutada

Oncogene ERB-B2 (amplificação)

Possui alta similaridade com o receptor de EGF e, por isso, acredita-se que possa funcionar como tal.

Localização: membrana

Está super expresso em um terço dos tumores de mama.

Associado a um pior prognóstico.

Além disso, ajuda na definição do tratamento (Herceptin® = trastuzumab, Laboratórios Roche).

ATIVAÇÃO DOS ONCOGENES

c-erbB-2

EVASÃO DA APOPTOSETranslocação do gene BCL-2 t(14;18)(q32;q21)=ativação de oncogene

-translocação presente em ~85% de linfomas de célula B (folicular)

Inativação de p53-ausência de ativação do gene pró-apoptótico BAX

FALHA NO REPARO DE DNA

Mutações hereditárias em genes de reparo de DNA: risco aumentado de desenvolver câncer

Síndrome da instabilidade genética

-Permitem a aquisição de mutações em outros genes-depende da inativação de ambos os alelos (~genes supressores de tumor)

Associados a CAs de mama entre outros

Indivíduos que herdam mutações de BRCA-1 e BRCA-2 são altamente susceptíveis ao desenvolvimento de CA de mama, e também ovário e próstata.

5 a 10% dos CA de mama são familiais e os genes BRCA-1 e BRCA-2 são responsáveis por 80% dos casos familiais

A instabilidade cromossomal como resultado da deficiência desses genes pode ser a base patogênica na formação de tumores de mama

BRCA-1 e BRCA-2

REATIVAÇÃO DA TELOMERASE

Características da célula cancerosa

Auto-suficiência na proliferação celular

Insensibilidade aos inibidores da proliferação celular

Evasão da apoptose

Defeitos no sistema de reparo de DNA

Potencial infinito de replicação

Angiogênese

Invasão e metástase



EPIGENÉTICAEventos moleculares no DNA que não modificam a

sequência nucleotídica, mas produzem uma mudança física e/ou topológica

REGULAÇÃO DA EXPRESSÃO GÊNICA POR EPIGENÉTICA

1-METILAÇÃO DO DNA2-ACETILAÇÃO DE HISTONAS

1-METILAÇÃO DO DNA

CITOSINA

5

N

HH

N O

N

METILAÇÃO ENZIMÁTICA DO DNA

~ 80% dos CpGs são metilados

HH

N O

N

N

5- METIL-CITOSINA

CH3

DNMT1DNMT2DNMT3ADNMT3BDNMT3L

S-adenosilmetionina

CH3

METILAÇÃO EM CÉLULAS NORMAISCÉLULAS NORMAIS

E2 E3EXON 1

PROMOTOR

METILAÇÃO INIBIÇÃO DA TRANSCRIÇÃO

COMO A METILAÇÃO PODE INIBIR A TRANSCRIÇÃO ?

- Grupamentos metil podem alterar na interação DNA - proteínas, parando a

transcrição

- A metilação do DNA pode levar à uma alteração da estrutura da cromatina.

INATIVAÇÃO GÊNICA

A METILAÇÃO SURGE COMO EVENTO DE INATIVAÇÃO GÊNICA NO CÂNCER

- Mudanças anormais no padrão de metilação gênica têm sido observado em tumores desde 1980.

- A Hipermetilação tanto quanto a Hipometilação do DNA têm sido detectada em tumores esporádicos ;

- Hipermetilação do DNA contribui para a inativação dos genes supressores de tumor ;

- Hipometilação do DNA contribui para a ativação dos oncogenes, produzindo instabilidade e quebras no DNA

Nature Genetics, 1999

HIPOMETILAÇÃO GLOBAL

EXPRESSÃO DE SEQÜÊNCIAS VIRAIS

ATIVAÇÃO DE ONCOGENES

INSTABILIDADE GENÔMICA

HIPERMETILAÇÃO LOCALIZADA

INATIVAÇÃO DE GENES SUPRESSORES DE TUMOR

E2 E3EXON 1

PROMOTOR

ANGIOGÊNESE

hipóxia

VEGF

fatores angiogênicos (VEGF, bFGF)inibidores angiogênese (ex. p53 estimula síntese trombospondina-1

perda p53: trombospondina-1)

Angiogênese tumoral

HIF-1

Balanço fatores pró-angiogênicose anti-angiogênicos

Fatores anti-angiogênicos(Angiostatina, endostatina)

proteases

Células inflamatórias

Células tumorais

fibroblastos

MEC

INVASÃO E METÁSTASE


Células estromaMacrófagos infiltrantes

MMP


Carcinoma de próstataCarcinomas broncogênicosNeuroblastomas

OssosAdrenais e cérebroFígado e ossos

primário metástase

Tropismo-moléculas de adesão-quimiocinas

CXCR4CCR7

CXCL12CCL21

Câncer mama Órgaos alvos



CARCINOGÊNESE-ocorre em múltiplas etapas-estudos recentes: câncer mama e cólon acumulam cerca de 90 genes mutantes: ? Genes?

-oncogenes-genes supressores de tumor-genes que regulam apoptose e senescência

CARCINOGÊNESE

Aparência morfológica Alteração molecular

Epitélio normal

Epitélio hiperproliferativo

Adenoma inicial

Adenoma intermediário

Adenoma tardio

Carcinoma

Perda ou mutação do locus APC cromossomo 5qHipometilação DNAMutação gene RAS cromossomo 12qPerda de gene supressor de tumor cromossomo 18qPerda do gene p53 cromossomo 17p

O exemplo do câncer colorretal

ETIOLOGIA DO CÂNCER: AGENTES CARCINOGÊNICOS

Compostos químicos (xenobióticos)

Energia radiante

Microorganismos

CARCINOGÊNESE QUÍMICACarcinógenos químicos de ação direta

Agentes alquilantes-dimetil sulfato-antineoplásicos (nitrosouréias, ciclofosfamida)

Agentes acilantes-cloreto de dimetilcarbamil Compostos que requerem ativação metabólica

Hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (PAH)-benzopireno-dibenzantraceno

Aminas aromáticas, corantes-acetilaminofluoreno-naftilamina

Produtos naturais (plantas e microorganismos)Aflatoxina B1Cicasinasafrol

CARCINOGÊNESE QUÍMICAEtapas da carcinogênese química

CARCINOGÊNESE QUÍMICA

Mecanismos de ação dos carcinógenos químicos

São eletrófilos reativos, portanto, atacam DNA, RNA

Oncogenes e genes supressores de tumor (ex. RAS e p53) são alvos frequentes

Promotores (ex. éster de forbol) induzem o aumento da proliferação celular (das células iniciadas), acumulando mutações adicionais.

Progressão: mutações adicionais

CARCINOGÊNESE por RADIAÇÃO

Quebras de DNA, mutações, translocações

Radiação ionizante

CARCINOGÊNESE por RADIAÇÃO

RADIAÇÃO UVREPARO POR EXCISÃO DE NUCLEOTÍDEOS

Xeroderma pigmentosum

CARCINOGÊNESE MICROBIANAVírus oncogênicos de DNA

Papilomavírus (HPV)

Epstein-Barr (EPV)

Hepatite B (HBV)

Herpes vírus do sarcoma Kaposi

CARCINOGÊNESE MICROBIANA

1974 Presença do HPV em Câncer Uterino1974 Presença do HPV em Câncer Uterino

Harald zur Hausen- Nobel 2008


Papilomavírus (HPV) 50 a 75% de homens e mulheres sexualmente ativos adquirem HPV em alguma fase de suas vidasHPV de alto risco:16, 18, 31, 33, 34, entre outrosBaixo risco: 6, 11, 42, etcAtinge epitélios região genitalPresente em ~85% dos carcinomas invasivos de células escamosas, de células displásicas e carcinoma in situ Parece que necessita de outros fatores para a transformação maligna

mais de 70 diferentes tipos já conhecidos 30 tipos sexualmente transmissíveis20 milhões de pessoas constantemente infectadas


Papilomavírus (HPV)

integração do DNA do HPV no genoma do hospedeiro

Inativação de E2(regulação da expressão dos genes E6 e E7)

Síntese descontrolada de E6 e E7

E6

E7

p53

Rb

Degradação p53

Degradação Rb

baixo risco: ligação de baixa afinidade


DESENVOLVIMENTO DO CÂNCER CERVICAL

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