Imortalidade e mortalidade (Duas faces do c-MYC)

Apresentação em tema: "Imortalidade e mortalidade (Duas faces do c-MYC)"— Transcrição da apresentação:

1 Imortalidade e mortalidade (Duas faces do c-MYC)
Biologia do Desenvolvimento 2010/2011 Imortalidade e mortalidade (Duas faces do c-MYC) Daniela Marecos,27023 ; Janete Coelho, Biologia Humana

2 Imortalidade e Mortalidade Celular
A homeostase dos tecidos é dependente do perfeito balanço entre a proliferação e a apoptose. No organismo normal o ciclo de proliferação celular é rigorosamente controlado para que as células constituam comunidades organizadas. No entanto, existem células que ultrapassam os mecanismos de controlo do ciclo celular (checkpoints), promovendo uma divisão continuada – imortalidade celular. Chek point Mecanismo que monitoriza ociclo celular, tentando identificar mutaçoes no DNA. Zela pela correcta execução dos eventos, impedindo o inicio de divisoes subsequentes, ate que a anterior esteja concluida com sucesso. Em suma, se for detectada qualquer alteração no genoma celular, este mecanismo interrompe a progressao do ciclo ate que seja feita a devida reparaçao; ou, se o dano for excessivo, ate que a celula entre em apoptose. Interfere n tempo de duraçao de cada fase do ciclo celular.

3 C-MYC na Proliferação Celular
Por proliferação celular entende-se: Aumento do número de células como resultado do crescimento e divisão celular. Este mecanismo é crucial para o crescimento e diferenciação do organismo, participando inclusive dos processos de renovação celular.

4 C-MYC: factor de transcrição
A proteína Myc contém duas sequências de localização nuclear (NLS) que a caracterizam como um factor de transcrição. Enquanto factor de transcrição, a Myc activa a expressão de muitos genes através da sua ligação com E-boxes e acetiltransferases, recrutando histonas. Numa das suas ligações principais a Myc associa-se à MAX e, quando dimerizada, funciona como activadora transcricional. E BOXES: sequência de DNA que normalmente se encontra a montante de um gene, numa região promotora. NLS sequencias de localizaçao nuclear

5 C-MYC: factor de transcrição
O complexo Max/Myc pode activar a transcrição quando se liga directamente ao DNA, recrutando vários co- factores que activam a transcrição. A activação da transcrição pelo Myc é antagonizada por proteínas Mxd e Mnt, que se ligam na mesma sequência de DNA.

6 Imortalidade e Mortalidade Celular
Alguns reguladores do ciclo celular participam em ambos os processos: morte celular programada e divisão celular. A relação entre ciclo celular e apoptose é reconhecida pelos genes que codificam várias proteínas, entre elas a c-myc. O C-MYC é uma faca de dois gumes, capaz de dirigir uma célula através do ciclo celular, em condições adequadas, ou capaz de provocar morte celular, em condições abaixo do ideal. Sendo associada à apoptose a proteína c-Myc beneficia a mortalidade celular. Por outro lado, se associada à proliferação celular (exagerada) beneficia a imortalidade celular. c-myc Mortalidade celular Proliferação celular (imortalidade)

7 C-MYC no Ciclo Celular O c-Myc actua no ciclo celular como factor de transcrição; C-Myc activa a expressão de genes envolvidos na síntese de DNA. Checkpoint : Mecanismo que monitoriza ociclo celular, tentando identificar mutaçoes no DNA. Zela pela correcta execução dos eventos, impedindo o inicio de divisoes subsequentes, ate que a anterior esteja concluida com sucesso. Em suma, se for detectada qualquer alteração no genoma celular, este mecanismo interrompe a progressao do ciclo ate que seja feita a devida reparaçao; ou, se o dano for excessivo, ate que a celula entre em apoptose. Interfere n tempo de duraçao de cada fase do ciclo celular. Embora complexo, o mecanismo bioquímico de acção da proteína c-myc envolve a indução da passagem da célula de um estado não proliferativo G0 para um estagio proliferaria G1. A passagem da célula da fase G1 para a fase S requer um Chekpoint, no qual somente as células com DNA integro e com expressão génica normal, são direccionadas para a fase S. Este processo envolve a fosforização da pRb pelo complexo ciclina D1, libertando o factor de transcrição E2F, normalmente ligado á pRb. Assim, este factor activa a expressão dos genes envolvidos na síntese de DNA.

8 Aumento da degradação p27 Aumento da actividade da E2F
C-MYC no Ciclo Celular Gene myc c - Myc Gene da ciclina D Aumento Ciclina D Activação da G1 -Cdk Fosforilação do Rb Gene da SCF Aumento da degradação p27 Cdk4/6-Cilina D Gene E2F Aumento da síntese da E2F Aumento da actividade da E2F ENTRADA NA FASE S O Myc promove a entrada no ciclo celular pela sobreposição de vários mecanismos. Ela aumenta a transcrição dos genes que codificam as ciclinas D, aumentando a actividade da G1 – Cdk. A sua actividade, juntamente com a de G1/S- Cdk leva à fosforilação da Rb, promovendo a activação do gene da proteína regulatória E2F . É a fosforilaçao da proteina inibitoria RB que leva á activaçao do gene da e2f e que permite a entrda na fase S A myc aumenta a transcrição de um gene que codifica um componente da SCF, ubiquitina ligase. Este mecanismo promove a degradação da proteína p2, levando a um aumento da actividada da G1/S-Cdk. A myc pode também estimular a transcrição dos genes que codificam E2F, promovendo a actividade da E2F na célula. O resultado final é o aumento da transcrição dos genes necessários para a entrada na fase S

9 C-MYC na imortalidade NEOPLASIA EXPRESSÃO DO C-MYC Astrocitoma
5 – 78 % Carcinoma da bexiga 30 – 50 % Carcinoma do colo do útero 32 – 85 % Adenocarcinoma do cólon 23 – 100 % Adenocarcinoma gástrico 19 – 47 % Hepatocarcinoma 33 – 100 % Carcinoma mamário 6 – 45 % Carcinoma ovárico 25 – 48 % Carcinoma da próstata 29 – 58 % Carcinoma pulmonar 28 – 62 % Melanoma 33 – 96 % Linfoma de Burkitt 100 % A sobreexpressão de c-Myc tem sido verificada numa grande variedade de cancros humanos, associada à imortalidade das células tumorais. As percentagens correspondem às variações de expressão do gene C-MYC observadas em diferentes estudos, de acordo com a classificação histológica primária das neoplasias.

10 C-MYC na Apoptose Apoptose, ou morte celular programada, é um processo essencial para a manutenção do desenvolvimento dos seres vivos sendo importante para eliminar células supérfluas ou defeituosas, contribuindo para a homeostase dos tecidos. A apoptose pode ocorrer em resposta a problemas internos da célula. É de salientar que a morte de uma determinada célula não leva à morte de outras células.

11 C-MYC na Apoptose A Myc consegue estimular ou inibir proteínas que provocam a libertação do citocromo c da mitocôndria, controlando assim a apoptose. Por outro lado, a Myc consegue provocar danos no DNA que levam à paragem do ciclo celular e por fim, direccionam as células para a apoptose. Caspase 9 Caspase 3

12 C-MYC na Apoptose Entre as possíveis vias pró-apoptóticas mediadas pela c-Myc destaca-se a activação do p19arf que actua reprimindo MDM-2 (regulador negativo do p53), induzindo a disponibilização de p53, desencadeando assim, a promoção dos mecanismos apoptóticos. Produção excessiva de c-myc Activação da p19 ARF P19 ARF liga-se à Mdm-2 Aumento dos níveis de p53 Apoptose

13 C-MYC na Apoptose C-MYC IGF1 APOPTOSE
Os sinais do factor de crescimento IGF1 neutralizam/ contrariam uma das vias pela qual o c- myc induz a apoptose, permitindo que este expresse o seu potencial proliferativo e explica a exigência de IGF1 para o crescimento da maioria das células. C-MYC IGF1 Uma das consequências da acumulação de mutações nos carcinomas parece ser a emissão de um sinal que mimetiza a presença das integrinas. Isto terá o efeito final de fornecer um sinal que permita o crescimento celular sem regulação e, simultaneamente, impede a resposta apoptótica normal na ausência de integrinas. APOPTOSE

14 Oncogene Addiction Um dos princípios da oncologia molecular declara que os tumores permanecem dependentes da actividade de vias oncogénicas, como se de um vício se tratasse. Esta hipótese é a base de algumas estratégias para a terapia contra o cancro, com base em alvos moleculares específicos, não reunindo ainda consenso. Descreve o mecanismo pelo qual algumas células que desencadeiam anomalias genéticas e epigenéticas múltiplas, permanecem dependentes de alguns genes, tanto para a manutenção do seu fenótipo como para a sua sobrevivência.

15 Oncogene Indisponível
Oncogene Addiction Oncogene Indisponível Oncogene Disponível As células cancerosas adquirem anormalidades em oncogenes e em genes supressores de tumor. A inactivação de um único oncogene (oncogene crítico) pode induzir as células cancerosas à diferenciação em células com um fenótipo normal ou à apoptose. Esta dependência (vício) para manter o fenótipo do cancro fornece um “calcanhar de Aquiles” para os tumores que podem ser explorado na terapia contra o cancro.

16 Oncogene Addiction As evidências que suportam o conceito de Oncogene Addiction têm sido obtidas em três sistemas diferentes: Ratos geneticamente modificados - modelos de cancro na espécie humana Estudos mecanísticos em linhas celulares de cancro humano Estudos clínicos envolvendo agentes alvo específicos

17 Oncogene Addiction A dependência de uma expressão continuada de um único oncogene para a manutenção do estado neoplásico tem sido verificado em vários modelos, como os acima descritos. «Desligar» o oncogene indicado levou à inibição do crescimento, diferenciação, apoptose e/ou regressão do tumor. É de salientar que em 4 dos 9 casos estudados, o gene crítico encontrado foi o c-myc.

18 Viciados no Myc Vários estudos em tumores que expressam o gene Myc apresentam resultados que confirmam o fenómeno de oncogene addiction. Nestes estudos, colocar o Myc “off”, impedindo-o de ser expresso correctamente, em tumores estabelecidos provoca – se bem que muitas vezes só temporariamente – uma regressão parcial do tumor. Fica, no entanto, para trás, uma pequena população de células cancerosas “dormentes”. Múltiplos mecanismos, incluindo a apoptose e a senescência, foram identificados nesta regressão. Deiscência As células que entram em senescência perdem a capacidade proliferativa após um determinado número de divisões celulares.

19 Viciados no Myc: Insulinoma
Células tumorais (Insulinoma) VEGF quimiocinas Macrófagos Neutrófilos A angiogénese é uma capacidade essencial para sustentar o fornecimento de oxigenio e nutrientes aos tumores que, assim, conseguem crescer para além de um tamanho mínimo. Molecularmente os tumores que se submetem a este angiogenic switch começam a secretar factores pró-angiogénicos como o VEGF e a reprimir factores anti-angiogénicos. Quando o myc está activo endogenamente, as células tumorais (do insulinoma) secretam VEGF e quimiocinas (chemokines). Estas quimiocinas agem como quimioatractivos para células inflamatórias, como neutrófilos e macrófagos. Estas células, por sua vez, secretam MMP-9, levando a uma maior disponibilidade de VEGF, sobreproliferação de células e sobrevivência das células endoteliais, permitindo assim o fornecimento de oxigénio e nutrientes suficientes para a expansão do tumor. “Desligando” o Myc nas células tumorais, é provocada uma primeira onda de apoptose na população de células endoteliais e, posteriormente, a regressão do tumor, devido à hipóxia induzida pela apoptose. MMP- 9 Maior disponibilidade VEGF Sobrevivência das células endoteliais

20 Viciados no Myc: Insulinoma
Colocar o myc «off» nas células do insulinoma faz com que elas percam a sua capacidade angiogénica e, como tal, o tumor não prolifera.

21 Terapia Antisense No cancro da tiróide a sobreexpressão da c-Myc é responsável pelo pior prognóstico. O bloqueio da expressão deste gene, através dos oligonucleotídeos antisense reduz significativamente o índice de crescimento do cancro da tiróide. Apesar dos estudos actuais estarem dedicados à compreensão do papel da c-Myc na transformação das células da tiróide, ela pode ter relevância para o tratamento do cancro da tiróide, se inibida. OLIGONUCLEOTÍDEOS ANTISENSE: cadeias simples de DNA ou RNA, que são complementares a uma sequência escolhida. No caso de RNA antisense é impedida a transdução de uma determinada proteína.

22 Terapia Antisense Limitações à sua aplicação clínica:
Degradação rápida nos fluídos biológicos; Falta de especificidade tecidual e celular; Limitada interiorização celular.

23 Terapia com Rampimicina
Fármaco antineoplásico específico; Agente citostático; Inibidor específico da fase G1 do ciclo celular ; Estudos mostraram que as células resistentes a esse agente apresentavam níveis de C-MYC dez vezes maiores que as células sensíveis; Sugerindo assim que a resistência a esta substância seria mediada pela sobreexpressão do C-MYC.

24 Terapia: C-MYC e hTERT hTERT: subunidade catalítica da telomerase
A actividade da hTERT é estimulada pela acção do C-MYC; hTERT e C-MYC apresentam-se desregulados e sobreexpressos em tumores do cólon; Estudo realizado para avaliar o valor terapêutico da inibição do C-MYC em células tumorais do cólon; Foram introduzidos vectores silenciadores (shRNA) da expressão do C-MYC nas células tumorais. sh RNA é uma seqüência de RNA que faz uma apertada curva fechada que pode ser usado para silenciar a expressão genética através da interferência do RNA .

25 Terapia: C-MYC e hTERT Resultados:
Supressão da actividade da telomerase Diminuição do tamanho dos telómeros Inibição do crescimento celular Deste estudo ficou então mais uma hipótese para uma nova potencial terapêutica anti-cancro para cancro de cólon humano.

26 C-MYC no Prognóstico Alguns estudos em meduloblastoma têm sugerido que a expressão do oncogene Myc está associada com a diminuição da semi-vida das células tumorais e a sua sobreexpressão com a maior agressividade do tumor. Assim, o Myc pode ser um indicador importante de prognóstico, além de modulador do comportamento desta doença.

27 Oncogene Addiction: valor prático
Desenvolver terapias-alvo requer uma identificação de bons alvos, ou seja, alvos que tenham um papel- chave no crescimento e na sobrevivência da célula cancerosa. A grande vantagem da aplicação das terapias alvo prende-se com o facto de proporcionarem uma forma de individualizar o tratamento, especialmente quando o alvo está presente em alguns, mas não em todos os tumores de um tipo particular.

28 Oncogene Addiction: valor prático
CANCRO oncogene Então, se temos o tumor viciado e completamente dependente de um oncogene, se bloquearmos esse oncogene, inibindo a sua função, o tumor sofre uma regressão drástica ou, na melhor das hipóteses desaparece, será? Os investigadores e médicos sabem que o bloqueio da actividade do oncogenepode conferir benefício clínico mas, até recentemente, parece que o micro ambiente do hospedeiro tinha caído em esquecimento. SERÁ?

29 Oncogene Addiction: valor prático
Havia na área quem achasse que a morte tumoral associada com a Oncogene Addiction era intrínseca da célula tumoral, não importando onde ela se encontrasse. Por outro lado, sabe-se que o sistema imunitário assume funções importantes na eliminação dos tumores. No entanto, os estudos anti-tumorais relacionados com a Oncogene Addiction são feitos em modelos in-vitro ou em animais imunodeficientes, não se tendo em consideração a resposta imune.

30 Oncogene Addiction: valor prático
Os resultados de um estudo (Felsher) mostraram que se inativarmos o MYC num modelo de linfomaT, as células tumorais entram em apoptose independentemente do sistema imune. Mas a recorrência do tumor, ou o tempo que leva para o tumor voltar, depende de um sistema imunitário intacto, particularmente da existência de células T CD4+, e não da simples inactivação do MYC. Isso prende-se com o fato de as células T CD4+ garantirem a senescência e a indução de factores anti- angiogénicos. As células T CD4+ infiltram o tumor quando há a inactivação do oncogene, e modulam o ambiente de citocinas e quimiocinas local, favorecendo a eliminação dolltumor lll Células T CD4+ - células de defesa do sistema imunitário

31 Oncogene Addiction: valor prático
Este investigador salienta que estas descobertas devem alertar para o facto de as células e moléculas terem múltiplas funções, simultâneas, aparentemente não relacionadas e reforça a necessidade de encontrar terapias anti-cancro que não tenham como efeito colateral a eliminação do sistema imunitário do paciente.

32 Oncogene Addiction: valor prático
« houve um período muito rápido de grandes expectativas, maturação e decepções. Acho que havia quase uma ingenuidade de que, se encontrássemos o alvo, encontraríamos a cura.» J. Leonard Litchtenfeld, oncologista FIM

33 Referências Bibliográficas
Weinstein, I Bernard and Joe, Andrew K - Mechanisms of Disease: oncogene addiction—a rationale for molecular targeting in cancer therapy. NATURE CLINICAL PRACTICE ONCOLOGY. Volume 3, n.º 8 (2006), pág. 448 – 457 Eyss , Björn von and Eilers, Martin - Addicted to Myc−−but why?. Genes Dev :