Bases moleculares da transformação maligna

Apresentação em tema: "Bases moleculares da transformação maligna"— Transcrição da apresentação:

1 Bases moleculares da transformação maligna
NEOPLASIAS – II Bases moleculares da transformação maligna

2 Bases moleculares do câncer
Alteração na topografia genética (epigenética)

3 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

4 Bases moleculares do câncer
Alteração na topografia genética (epigenética)

5 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

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

7 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

8 O GENE RB: CONTROLE DO CICLO CELULAR
RB (retinoblastoma): switch ON/OFF G1/S G2/M Mutações em RB encontradas nos tumores causam interferência na ligação com E2F Perda ou mutação germinativa do gene RB predispõem a osteosarcomas e principalmente retinoblastomas Mutações em outros genes que controlam a fosforilação de pRb podem mimetizar o efeito da perda de RB Tais genes estão mutados em muitos CAs que parecem ter alelos normais de RB Ex: superexpressão de ciclinas leva a ativação constante do complexo ciclina/CDK CDK: quinases dependentes de ciclinas

9 INATIVAÇÃO DOS GENES SUPRESSORES DE TUMOR
O GENE P53 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.

10 INATIVAÇÃO DOS GENES SUPRESSORES DE TUMOR
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

11 INATIVAÇÃO DOS GENES SUPRESSORES DE TUMOR
PROTEÍNA P53: guardião do genoma

12 Bases moleculares do câncer
Alteração na topografia genética (epigenética)

13 transformação maligna
Proto-oncogenes oncogenes Aumento da Taxa de Crescimento e Proliferação Célula normal ativação Célula transformada transformação maligna

14 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

15 Localização de proto-oncogenes
Em vermelho: proto-oncogenes

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

17 ATIVAÇÃO DOS ONCOGENES
O oncogene MYC (translocação) Superexpressão da proteína MYC Encontrado em linfoma Burkitt, carcinomas de mama, cólon, pulmão

18 ATIVAÇÃO DOS ONCOGENES
O oncogene RAS (mutação pontual) 15-20% de todos os tumores humanos contêm a proteína Ras mutada

19 ATIVAÇÃO DOS ONCOGENES
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).

20 c-erbB-2

21 EVASÃO DA APOPTOSE Translocação 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

22 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)

23 BRCA-1 e BRCA-2 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

24 REATIVAÇÃO DA TELOMERASE

25 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

26 Bases moleculares do câncer
Alteração na topografia genética (epigenética)

27 Regulação da expressão gênica
EPIGENÉTICA Eventos moleculares no DNA que não modificam a sequência nucleotídica, mas produzem uma mudança física e/ou topológica Regulação da expressão gênica

28 REGULAÇÃO DA EXPRESSÃO GÊNICA POR EPIGENÉTICA
1-METILAÇÃO DO DNA 2-ACETILAÇÃO DE HISTONAS

29 1-METILAÇÃO DO DNA

30 METILAÇÃO ENZIMÁTICA DO DNA
CITOSINA 5 N H O H N O 5- METIL-CITOSINA CH3 S-adenosilmetionina CH3 DNMT1 DNMT2 DNMT3A DNMT3B DNMT3L ~ 80% dos CpGs são metilados

31 METILAÇÃO EM CÉLULAS NORMAIS
EXON 1 PROMOTOR METILAÇÃO INIBIÇÃO DA TRANSCRIÇÃO

32 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

33 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

34 HIPERMETILAÇÃO LOCALIZADA
HIPOMETILAÇÃO GLOBAL ATIVAÇÃO DE ONCOGENES EXPRESSÃO DE SEQÜÊNCIAS VIRAIS INSTABILIDADE GENÔMICA HIPERMETILAÇÃO LOCALIZADA E2 E3 EXON 1 PROMOTOR INATIVAÇÃO DE GENES SUPRESSORES DE TUMOR

35 ANGIOGÊNESE Células inflamatórias Células tumorais hipóxia
fibroblastos HIF-1 MEC proteases VEGF Fatores anti-angiogênicos (Angiostatina, endostatina) Balanço fatores pró-angiogênicos e anti-angiogênicos Angiogênese tumoral fatores angiogênicos (VEGF, bFGF) inibidores angiogênese (ex. p53 estimula síntese trombospondina-1 perda p53: trombospondina-1)

36 INVASÃO E METÁSTASE

37 INVASÃO E METÁSTASE Células estroma Macrófagos infiltrantes MMP

38 INVASÃO E METÁSTASE Tropismo -moléculas de adesão -quimiocinas
primário metástase Carcinoma de próstata Carcinomas broncogênicos Neuroblastomas Ossos Adrenais e cérebro Fígado e ossos Tropismo -moléculas de adesão -quimiocinas Câncer mama Órgaos alvos CXCR4 CCR7 CXCL12 CCL21

39 Bases moleculares do câncer
Alteração na topografia genética (epigenética)

40 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

41 CARCINOGÊNESE O exemplo do câncer colorretal Aparência morfológica
Alteração molecular Epitélio normal Epitélio hiperproliferativo Adenoma inicial Adenoma intermediário Adenoma tardio Carcinoma Perda ou mutação do locus APC cromossomo 5q Hipometilação DNA Mutação gene RAS cromossomo 12q Perda de gene supressor de tumor cromossomo 18q Perda do gene p53 cromossomo 17p

42 ETIOLOGIA DO CÂNCER: AGENTES CARCINOGÊNICOS
Compostos químicos (xenobióticos) Energia radiante Microorganismos

43 CARCINOGÊNESE QUÍMICA
Carcinógenos 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 B1 Cicasina safrol

44 CARCINOGÊNESE QUÍMICA
Etapas da carcinogênese química

45 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

46 CARCINOGÊNESE por RADIAÇÃO
Radiação ionizante Quebras de DNA, mutações, translocações

47 CARCINOGÊNESE por RADIAÇÃO
REPARO POR EXCISÃO DE NUCLEOTÍDEOS RADIAÇÃO UV Xeroderma pigmentosum

48 CARCINOGÊNESE MICROBIANA
Vírus oncogênicos de DNA Papilomavírus (HPV) Epstein-Barr (EPV) Hepatite B (HBV) Herpes vírus do sarcoma Kaposi

49 CARCINOGÊNESE MICROBIANA
Harald zur Hausen- Nobel 2008 1974 Presença do HPV em Câncer Uterino

50 CARCINOGÊNESE MICROBIANA
Vírus oncogênicos de DNA Papilomavírus (HPV) 50 a 75% de homens e mulheres sexualmente ativos adquirem HPV em alguma fase de suas vidas HPV de alto risco:16, 18, 31, 33, 34, entre outros Baixo risco: 6, 11, 42, etc Atinge epitélios região genital Presente 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 transmissíveis 20 milhões de pessoas constantemente infectadas

51 CARCINOGÊNESE MICROBIANA
Vírus oncogênicos de DNA integração do DNA do HPV no genoma do hospedeiro Papilomavírus (HPV) Inativação de E2 (regulação da expressão dos genes E6 e E7) Síntese descontrolada de E6 e E7 p53 Degradação p53 E6 E7 Rb Degradação Rb baixo risco: ligação de baixa afinidade

52 CARCINOGÊNESE MICROBIANA
Vírus oncogênicos de DNA DESENVOLVIMENTO DO CÂNCER CERVICAL