Unidad IV Parte II Bioquímica Genética

Unidad IV Semana III y IV

Bioquímica Genética

Prof. Luis Labrador

Regulación de la expresión genética Expresión de la Información Genética Genes de eucariotas. Concepto de gen.

Intrones y exones.

Marco de lectura.

Elementos regulatorios de los genes eucariotas.

Promotores Elementos potenciadores Elementos de respuesta Represores Secuencias transcritas no traducidas Pseudogenes Procesamiento del ARN mensajero después de la transcripción.

“Capping” Poliadenilación Empalme o “Splicing”

Regulaci贸n de la expresi贸n gen茅tica Compartamentalizaci贸n de eucariotas

Regulación de la expresión genética Gen, intrones, exones y marco de lectura.

Genes para ARN: Exclusivamente se transcriben a ARN Región reguladora DNA regulador

Región estructural DNA No Codificante (intrones)

DNA Codificante (exones)

Transcripción

Genes para Proteína: Se transcriben a mRNA y se traducen

Región reguladora DNA regulador

ADN intergénico

Región estructural DNA No Codificante (intrones)

DNA Codificante (exones)

Transcripción

Intrones

Maduración postranscripcional

Maduración postranscripcional

Exones

Traducción

Regulaci贸n de la expresi贸n gen茅tica Gen, intrones, exones y marco de lectura.

Regulaci贸n epigen茅tica Metilaciones de islotes CG

Regulaci贸n epigen茅tica Nucleosomas. Acceso

Regulaci贸n epigen茅tica Nucleosomas. Acceso

Regulaci贸n de la expresi贸n gen茅tica Compartamentalizaci贸n de eucariotas

Transcripci贸n

Transcripci贸n

Regulación transcripcional RNA polimerasas. cis: Elemento basal, elementos proximales, elementos distales (intensificadores y silenciadores).

trans: RNA polimerasas (I, II, III), TF, activadores y represores Regulación hormonal

Regulaciรณn transcripcional - Transcripciรณn NO acoplada a traducciรณn!

- mRNA monocistrรณnicos! (NO operones)

Forma de ARNpolimerasa I II III

Producto

Localizaciรณn

rRNA

Nucleolo

mRNA, snRNA 5S rRNA, tRNA

Nucleoplasma Nucleoplasma

Factores de transcripci贸n

Factores de transcripci贸n basales y proximales

Factores de transcripción Elementos Basales Promotor Basal Secuencia TATA

Secuencia Inr Síntesis de ARN

Aprox. -15 a -25

5’-

TATANAA

NYYANT/AYY

-3

+1

GEN

-3’

+5

Son secuencias que definen el punto de inicio de la transcripción y imprescindibles. La más habitual es la “caja TATA” aproximadamente entre -15 a -25. Otra secuencia basal frecuente es la “iniciadora Inr”, situada sobre el propio origen, entre -3 y +5.

Factores de transcripción Elementos Proximales Promotor BASAL

Promotor PROXIMAL Secuencia GC

Secuencia CAAT

Secuencia TATA

Secuencia GC

Secuencia Inr Síntesis de ARN

Aprox. -15 a -25

5’-

GGGCGG

- 120

- 90

TATANAA

GGGCGG

CCAAT - 60

- 30

NYYANT/AYY -3

+1

GEN

-3’

+5

Estos están cercanos al promotor basal, pero más alejado corriente arriba del origen, comúnmente entre las posiciones -30 y -200. Suelen ser de mayor tamaño que el promotor basal. No especifican la posición de inicio, sino determinan la frecuencia con la que se produce el inicio de la transcripción. Los más característicos son la “caja CAAT ”, entre -60 y -80 y la “caja CG” se encuentra en múltiples copias a los lados de “caja CAAT ”.

Promotor BASAL

Promotor PROXIMAL Secuencia GC

Secuencia CAAT

Secuencia TATA

Secuencia GC

Secuencia Inr Síntesis de ARN

Aprox. -15 a -25

5’-

GGGCGG

- 120

- 60

- 90

SP1

TATANAA

GGGCGG

CCAAT

NYYANT/AYY

- 30

-3

+1

GEN

+5

SP1 FTIIB

CTF Ó NF1

FAT TBP

Genes constitutivos (housekeeping)

FTII D

-3’

Factores de transcripción regulables Elementos distales La expresión de algunos genes sufren una regulación aun más compleja, que dependen de secuencias situadas a gran distancia del punto de inicio, incluso a miles de pares de bases, corriente arriba o corriente a bajo. Esto ocurre especialmente en los GENES INDUCIBLES aquellos que no se expresan continuamente en la célula, sino cuya expresión sufre una regulación amplia y precisa como respuesta a diversas señales (hormonas esteroideas y tiroideas). Aunque no suelen contemplarse como tales, estas secuencias son parte del gen

Factores de transcripci贸n regulables.

Elementos de respuesta

Elementos de respuesta Receptores Intracelulares

Factor de transcripción CREB CREB (“cAMP response element-binding”, en inglés) es una proteína que actúa como factor de transcripción. Se une a ciertas secuencias de ADN llamadas "elementos de respuesta a AMPc" (cAMP Response Element, en inglés), mediante los cuales incrementa o reduce la transcripción "corriente abajo" (downstream) regulada por estos genes.

Entre los genes cuya transcripción está regulada por CREB se encuentran: C-Fos, la neurotrofina BDNF (Brain-derived neurotrophic factor, en inglés), Tirosina Hidroxilasa, y múltiples Neuropéptidos (como la somatostatina, encefalina, Factor de crecimiento nervioso, y la Hormona de Liberación de Corticotropina).

“A su vez, el papel de CREB en los procesos de aprendizaje y plasticidad neuronal en el cerebro ha sido bien descrito”.

Factor de transcripción CREB La unión de CREB al ADN está mediada por el dominio de “Cremallera de leucina”, como se describe en la imagen.

Hormonas Neurotransmisores

Transportado al espacio extracelular

L λ β Subunidad regulatoria

α α GDP

R PKA

AMPc Subunidad catalítica

AMPc ATP

GTP

Fosfodiesterasa

R C

R C

5’-AMP

C Núcleo

Fosforilación de enzimas citosólica

CREB

CREB

TGACGTCA

PO4

PO4 CREB TGACGTCA

CREB

Incremento de la transcripción

Familia de transcripción AP-1 (c-Fos y c-Jun) La Proteína Activadora 1 (AP-1) es un factor de transcripción heterodimérico, compuesto por proteínas pertenecientes a las familias de c-Fos, c-Jun, ATF y JDP. Regula de la expresión de genes relacionados con la respuesta a diversos estímulos, como: citoquinas, factores de crecimiento, estrés e infecciones virales o bacterianas. AP-1 controla, de este modo, diversos procesos celulares incluyendo diferenciación, proliferación y apoptosis.

AP-1 presenta la capacidad de activar la transcripción de los genes que contienen elementos de respuesta a 12-O-tetradecanoilforbol-13acetato (TPA), caracterizados por la secuencia 5'-TGAG/CTCA-3'.

AP-1 se une al ADN por medio de una región de su secuencia rica en aminoácidos básicos, mientras que la estructura dimérica está formada por una cremallera de leucina.

Familia de transcripci贸n AP-1 (c-Fos y c-Jun) genes r谩pidos y genes lentos

Receptores para hormonas lipof铆licas, como factores de transcripci贸n activados por ligando

Receptores para hormonas lipofílicas, como factores de transcripción activados por ligando • Generalidades Son proteínas intracelulares solubles (nucleares o citoplasmáticas) que actúan como receptores de moléculas lipófilas entre las que se encuentran algunas hormonas. La hormona que pasa a través de la membrana plasmática, normalmente por difusión pasiva, alcanza el receptor e inicia la cascada de señales.

Los ligandos deben tener un peso molecular bajo y ser parcialmente lipídicos.

Esta familia de receptores comprende un gran número de factores de transcripción, cuya función es regular el crecimiento, el desarrollo, el metabolismo celular y el mantenimiento de la homeostasis por medio del control de la expresión génica.

Todos estos receptores son dianas importantes de fármacos bien conocidos, así como en el desarrollo de nuevos fármacos para el tratamiento de enfermedades como la diabetes, el cáncer y la hipercolesterolemia.

Receptores para hormonas lipofílicas, como factores de transcripción activado por ligando • Clasificación  Receptores de hormonas esteroideas  Receptores de mineralcorticoides (MR) y de glucocorticoides

(GR)  Receptores de estrógenos (ER) y progesterona (PR)  Receptores de andrógenos  Receptores de hormonas tiroideas, ácido retinoico y vitamina D  Receptores de hormonas tiroideas  Receptores de ácido retinoico:  Receptores de retinoide X (RXR)  Receptores del ácido retinoico (RAR)  Receptores de vitamina D  Receptores implicados en el metabolismo lipídico  Los receptores hepáticos X (LXR)  El receptor PPAR

Los receptores intracelulares reconocen a la hormona, la fijan, y pasan a su configuración activa. Muchos de estos receptores forman, en ausencia de la hormona, un gran complejo con algunas proteínas que facilitan el doblaje adecuado de las proteínas y que reciben el nombre de chaperonas.

Receptores de hormonas esteroideas Una vez que llega la hormona y se une al receptor formando un complejo hormona-receptor, las chaperonas se disocian. El complejo hormona-receptor viaja al núcleo. Una vez en el núcleo, el complejo hormona-receptor se fija al material genético; dicha fijación tiene lugar en puntos concretos en los que interactúan con secuencias específicas.

El complejo hormona-receptor se fija al material genético; dicha fijación tiene lugar en puntos concretos en los que interactúan con secuencias específicas, a través de dominios de interacción denominados “dedos de Zinc”

Receptores para hormonas lipofilicas, como factores de transcripción activado por ligando • El factor NF-KB El NF-kB (factor nuclear potenciador de las cadenas ligeras kappa de las células B activadas) es un complejo proteico que controla la transcripción del ADN. La regulación defectuosa del NF-kB está relacionada con el cáncer, enfermedades inflamatorias y autoinmunes, shock séptico, infecciones virales o un desarrollo inmune inadecuado. También está implicado en procesos de plasticidad sináptica y de memoria.  El NF-κB es ampliamente utilizado por las células eucariotas como regulador de los genes que controlan la proliferación celular y la supervivencia celular.  NF-κB regula genes anti-apoptóticos (sobre todo la TRAF1 TRAF2) y por tanto, controla la actividad enzimática de las caspasas.  NF-κB activado crónicamente en enfermedades inflamatorias, tales como la enfermedad inflamatoria intestinal, la artritis, sepsis, gastritis, asma y arterosclerosis entre otros. Es importante señalar que los reguladores clave de la NF-κB se asocian con una elevada mortalidad, especialmente en enfermedades cardiovasculares y esquizofrénicas.

BDNF Receptor PIP2

DGA

Muchos de estos genes diana de NF-κB son: los receptores de glutamato (AMPA y NMDA), los factores de crecimiento (BDNF, NGF), citoquinas (TNFalfa, TNFR), quinasas (PKAc) y las proteínas de unión sináptica (PSD-95).

IP3

PKC P NFkB

IkB

IkB NFkB

DEGRADADO

Núcleo NFkB

Incremento de la transcripción

Receptores para hormonas lipofilicas, como factores de transcripción activado por ligando •

Receptores a hormonas lipofílicas no esteroideas –

Receptores de hormonas tiroideas

–

Receptores de ácido retinoico:  Receptores de retinoide X (RXR)

 Receptores del ácido retinoico (RAR) –

Receptores de vitamina D

Estas en contraste, las hormonas Tiroideas y el ácido retinoico, entran de manera directa al núcleo, donde sus receptores ya están unidos al elemento de respuesta, la interacción con este lo disocia, permitiendo la unión de activadores y que el gen se transcriba

Receptores para hormonas lipofilicas, como factores de transcripci贸n activado por ligando

Regulación postranscripcional (RNA)

Modificación (CAP y poliA) Procesamiento de intrones (splicing) Transporte al citoplasma

Vida media siRNA

Adición de la caperuza (CAP) al 5’

CAP Grupo Metilo

Guanina

Cap Metilada-no transcrita

Uni贸n trifosfato

Bases transcritas

Adición de la cola poliA al 3’

Señal de poliadenilación

Endonucleasa

Sitio de corte

PoliA polimerasa

Splicing

Secuencias consenso en las uniones exón-intrón para ‘corte y empalme’

Autoprocesamiento

Procesamiento por espliceosoma

Regulación post-transcricional: “Splicing Alternativo”

Regulación post-transcricional: “Splicing Alternativo”

Genes

Tamaño de gen Tamaño de ARNm (kb) (kb)

Números de intrones

Insulina

1,7

0,4

2

Colageno

38

5

50

Albumina

25

2,1

14

Fenilalanina hidroxilasa

90

2,4

12

Distrofina

2000

17

50

Patrones de maduraci贸n del hnRNA de la tropomisoina

tropomiosina de ratas: 1 mRNA = 14 formas de la prote铆na troponina T muscular: 1 mRNA = 64 formas de la prote铆na Drosophila: macho/hembra depende de una maduraci贸n de tra

Reorganizaci贸n de genes: inmunoglobulinas

Reorganizaci贸n de genes: inmunoglobulinas Cadenas ligeras: genes V: 150 genes J: 5 uniones V-J: 100 cadenas pesadas: genes V: 80 genes D: 50 genes J: 6 unionesV-D-J: 100

Inmunoglobulinas: 291 genes = 18x109

Transporte al citoplasma

Después de la transcripción y corte y empalme en focos situado profundamente en el nucleoplasma, se plantea la hipótesis de que GANP se une a mRNPs maduros a través de NXF1. Una vez GANP se une a la mRNP, funciona como un mensajero para agilizar la entrega de mRNPs a la membrana nuclear, donde la mayor concentración de repeticiones FG en nucleoporinas desplaza a GANP del mRNP, lo que permite la exportación a través del poro Nuclear al citoplasma.

Reclutamiento

Exportación

Nucleoplasma

Nucleoplasma

Citosol

Citosol

GANP (Proteína Nucleolar Asociada a Centro Germinal)

Control de la Traducción Capacidad y frecuencia de transducción

Una vez el ADN a alcanzado el citoplasma, el control de su traducción se ejerce esencialmente en la iniciación, haciendo de esta la etapa limitante. Principalmente se regula el complejo de preiniciación 80S, la actividad de factores de inicio elF-2 y elF-4E, o bien través de la influencia de estructuras secundarias, en el mARN, por ejemplo regiones de doble hebra intramolecular, que pueden enmascarar los sitios de unión del ribosoma y el codón de inicio

Ausencia de hierro

mARN Ferritina

mARN receptor de ferritina mARN es estable y traducido

Traducción Bloqueada No hay síntesis de Ferritina

Síntesis de Receptor

Exceso de hierro

mARN Ferritina

mARN es traducido Síntesis de Ferritina

mARN receptor de ferritina mARN es degradado No se Sintetiza el Receptor

Control de la Traducci贸n Capacidad y frecuencia de transducci贸n

siRNA siRNA: small interfering RNA

Dicer RISC: RNA-induced silencing complex

microRNA SĂ­ntesis

microRNA Funci贸n

Modificaciones Postraduccionales (eucariotas) La síntesis proteica no termina con la liberación del polipéptido del complejo de traducción. Ese mensaje unidimensional debe transformarse en tridimensional para dar a la proteína nativa responsable de su función.

1. Trafico o destino de las proteínas hacia las diferentes localizaciones, subcelulares o extracelulares, para el ejercicio de su función.

2. Maduración y procesamiento del polipéptido (modificaciones químicas de aminoácidos y eliminación de fragmentos del polipéptido.

3. Plegamiento correcto del polipéptido hasta alcanzar su conformación biológica activa.

4. Degradación

Modificaciones Postraduccionales (Péptido Señal) 1. Trafico o destino de las proteínas hacia las diferentes localizaciones, subcelulares o extracelulares, para el ejercicio de su función.

Todas las proteínas comienzan su síntesis en el citosol (excepto las codificadas en las mitocondrias). La clave de este proceso son secuencias señal que forman parte de la proteína naciente, las cuales suelen ser regiones continuas de 15 a 60 residuos, casi siempre ubicados a los extremos de la cadena y luego son eliminados por proteólisis.

NÚCLEO

MITOCONDRIAS CITOSOL

RETICULO ENDOPLASMATICO VESÍCULAS DE TRANSPORTE

PEROXISOMAS APARATO DE GOLGI

CLOROPLASTOS

LISOSOMAS VESÍCULAS DE TSECRECIÓN

SUPERFICIE CELULAR EXOCITOSIS

Modificaciones Postraduccionales (Péptido Señal) 1. Trafico o destino de las proteínas hacia las diferentes localizaciones, subcelulares o extracelulares, para el ejercicio de su función.

La clave de este proceso son secuencias señal: Presenta uno o más residuos con carga positiva (Lys o Arg), seguidos de 5 a 15 aminoácidos hidrofóbicos y de unos pocos residuos relativamente polares y de cadena corta, especialmente Gly y Ala. Ejemplo de péptido señal en la preproinsulina humana Cadena lateral corta 25

20

15

Hidrofóbico

10

Carga positiva 5

1

---Val-Phe-Ala-Ala-Ala-Pro-Asp-Pro-Asp-Pro-Gly-Trp-Leu-Ala-Leu-Leu-Ala-Leu-Leu-Pro-Leu-Leu-Arg-Met-Trp-Leu-Ala-Met-NH2

Punto de corte para la eliminación de la secuencia señal (y convertir la preproinsulina en proinsulina)

Modificaciones Postraduccionales (Péptido Señal)

Prelisozima

Preproalbumina

Fosfatasa Alcalina

Proteína unidora de Maltosa

Secreci贸n de prote铆nas en eucariotas

Modificaciones Postraduccionales (Modificación de Aminoácidos)  Unión de sustituyentes a los aminoácidos.

• Acetilación • Carboxilación

• Fosforilación • Hidroxilación • Metilación

 Incorporación de glúcidos: glicosilación.  Modificaciones con lípidos.  Formación de puentes disulfuro.

Modificaciones Postraduccionales (Procesamiento proteolítico) Activación de proenzimas proteolíticas Varias proteasas digestivas, se sintetizan de forma inactiva, como la tripsina, como precursores o proproteínas, denominados zimógenos.

De este modo se protege a las células donde se sintetizan y se reserva su función para el tubo digestivo.

Residuos de aminoácidos Pre-pro-proteína pretripsinógeno 1

15-16

23-24

247 Eliminación del péptido señal

Pro-proteína tripsinógeno

1

8-9

232 Digestión por enteroquinasa

Proteína ACTIVA tripsina 1

224

Modificaciones Postraduccionales (Procesamiento proteolítico) Activación de precursores de hormonas peptídicas Residuos de aminoácidos Pre-pro-proteína preproinsulina

1

54-55

24-25

89-90

110 Eliminación del péptido señal

30-31

Pro-proteína proinsulina 1

65-66

86

Cadena A

Proteína ACTIVA insulina 1

130

60

86

Digestión por otras proteasas (“Prohomona convertasas PC2 y PC3”)

Cadena B

Péptido C (no funcional) 31

65

Dos enlaces disulfuro mantienen unidas las dos cadenas

Preprote铆na: Modificaci贸n de la proinsulina a insulina

Modificaciones Postraduccionales (Plegamiento de proteínas) El plegamiento de la cadena polipeptídicas, tiene a lugar en unos segundos, se realiza simultáneamente al tráfico a una parte de la maduración del polipéptido, por lo que maduración y plegamiento están íntimamente ligados.

Carabinas: interactua con regiones hidrofobicas

Proteínas de choque térmico: interactua con regiones hidrofobicas

Degradación de proteínas  Degradación lisosómica (Bajo pH, catepsinas).  Degradación citosólica (ubiquitina, E1 enzima activadora de ubiquitina, E2 enzima portadora de ubiquitina y E3 ubiquitina proteína ligasa; Proteosoma).

E2 E2

E2

Ub

1

3

Ub

ATP

2

E1

Ub

Ub E3

E1

E3

E1

Ub

Ub

4 E2 E3

Ub

Ub

Ub

Impronta genĂŠtica

El desarrollo normal de los mamíferos requiere de la expresión de los dos alelos heredados por ambos padres durante la fertilización. Sin embargo, algunos genes son transcritos por sólo uno de los alelos parentales, es decir, tienen expresión monoalélica en ciertos tejidos y/o etapas del desarrollo y a ello se le llama impronta genómica.

No involucra al genoma completo, se limita a regiones específicas de algunos cromosomas, se ha propuesto que en el humano cerca del 1% de los genes autosómicos se encuentran improntados. Los genes improntados están localizados en grupos de genes (clusters) controlados por elementos controladores de impronta (ICE), las cuales son pequeñas secuencias de DNA ricas en dinucleótidos CpG. Los ICE son regulados por metilación en uno de los alelos parentales durante la gametogénesis. De manera que la impronta es regulada a través de la modificación estructural de la cromatina (modificaciones epigenéticas).

El síndrome de Prader Willi y Angelman

Estos dos síndromes son los ejemplos típicos de impronta genómica, se produce por alteraciones en una de las regiones cromosómicas en las que se han detectado genes “improntados”, la 15q11-13. Los rasgos clínicos de estos dos síndromes son diferentes, sin embargo, ambos son debidos a anomalías (microdeleciones en la mayoría de los casos) en la misma región del cromosoma 15, q11-q13. La diferencia estriba en origen materno o paterno del material genético alterado o ausente. En el síndrome de Prader-Willi (SPW) falta (o está inactivado) el material genético de esta región del cromosoma 15 procedente del padre, en el síndrome de Angelman (SA) falta (o está inactivado) el material genético de la madre para esa misma región.

Cรกncer Bases moleculares

Bases moleculares del Cáncer Enfermedades génicas caracterizadas por la proliferación celular descontrolada con formación de tumores. Se conocen más de 100 tipos de cáncer aunque los más frecuentes son los de pulmón, mamas y colorectal que juntos corresponden al 44% del total de casos. Pueden ser benignos o malignos. Los benignos se localizan en un tejido y carecen de la capacidad para invadir a otros (metástasis). Los malignos invaden el tejido adyacente y pueden colonizar a otros lugares del cuerpo. Los cánceres se clasifican según el tejido y el tipo celular. Los carcinomas provienen de tejidos derivados del ectodermo o el endodermo, los sarcomas provienen de tejidos derivados del mesodermo y las leucemias y linfomas aunque son también derivadas del mesodermo se clasifican por separado porque su clínica tratamiento es muy diferente.

Bases moleculares del C谩ncer Mecanismos de transformaci贸n de una c茅lula tumoral

Equilibrio entre proliferaci贸n y muerte celular

normal

ESTIMULOS DEL CICLO CELULAR

Muerte Genética del APOPTOSIS cáncer celular

PROLIFERACIÓN FRENOS DEL CICLO CELULAR

3 causas independientes de proliferación excesiva

Situación normal: Equilibrio entre proliferación, reposo y muerte

A Excesiva estimulación del ciclo celular: Proliferación desmedida

Ejemplo: mutación de un protooncogen a su forma activa (oncogen)

B Reducción del freno del ciclo celular: Proliferación desmedida

Ejemplo: mutación de un gen supresor de tumores a una forma inactiva

C Bloqueo de la apoptosis: muerte celular reducida, mayor proliferación

Ejemplo: mutación de un gen inductor de apoptosis a una forma activa

Genética del cáncer

Bases moleculares del Cáncer Genes responsables del cáncer Tres tipos de genes: • Oncogenes: son la forma mutada de los protooncogén, promueven proliferación celular . Muy conservados evolutivamente. Patrón autosómico dominante.

GANANCIA DE FUNCIÓN. • Genes supresores de tumores (TS): Inhiben la proliferación celular. Patrón autosómico recesivo. PERDIDA DE FUNCIÓN. • Genes mutadores: genes que aumentan la tasa de mutación del conjunto del genoma Metáfora del autobús • Acelerador = protooncogén • Freno = TS genes • Saboteador = genes mutadores

Bases moleculares del Cáncer Oncogenes Gen normal protooncogén

Gen mutado oncogén

MUTACIÓN

EXPRESIÓN

EXPRESIÓN

Proteína normal

Proteína anómala (oncoproteína)

Hay estimulo

Proteína actúa

Hay estimulo

Proteína actúa

NO hay estimulo

La proteína NO actúa

NO hay estimulo

La proteína ACTÚA

Función normal: Control positivo de proliferación o control negativo de apoptosis

Actividad excesiva y no regulada

CANCER

Bases moleculares del Cáncer Oncogenes Pueden distinguirse cinco clases de oncogenes:  Factores de crecimiento secretados (ej. sis  PDGF).

 Receptores de superficie celular (ej. erbB  EGF).  Componentes del sistema de transducción de señales intracelular (ej. ras  proteína G monomérica).  Proteínas unidoras de ADN (ej. myc, fos y jun).  Componentes de la red de ciclinas, quinasas dependientes de ciclinas he inhibidores de quinasas implicadas en el ciclo celular (ej. bcl-1  ciclina D1, cdk1  quinasa dependiente de Cdk1, mdm-2  antagonista de p53 y bcl-2  proteína mitocondrial que bloquea la caspasas)

Bases moleculares del Cáncer Oncosupresores Gen normal Gen oncosupresor, gen supresor de tumores o antioncogén

Gen oncosupresor mutado

MUTACIÓN

EXPRESIÓN

EXPRESIÓN

Proteína normal (oncosupresora)

Proteína anómala (NO oncoproteína)

Hay estimulo

Proteína actúa

Hay estimulo

NO hay estimulo

La proteína NO actúa

NO hay estimulo

Función normal: Control negativo de proliferación o control positivo de apoptosis

Proteína NO ACTÚA

La proteína No actúa

No hay actividad

CANCER

Bases moleculares del Cáncer Oncosupresores Pueden distinguirse cinco clases de oncosupresores: 1. Factores inhibidores del crecimiento celular (ej. dcc  proteína de adhesión celular).

2. Receptores de señales para hormonas secretadas o señales de desarrollo que inhiben la proliferación celular (ej. gen para el receptor TGF-β).

3. Proteínas que intervienen en la transducción de señales (ej. nf1  neurofibromina proteína que estimula actividad GTPasa de Ras).

4. Factores de transcripción (ej. Rb y p53).

5. Enzimas que participan en la reparación del ADN.

Células tumorales e inicio del cáncer • Los cambios genéticos que subyacen a la oncogénesis alteran varias propiedades fundamentales en las células.

• Evadir controles de crecimiento normal • Impulso para proliferar

• Cambios de adhesión a células vecinas • Inmortalidad • Invasión y metástasis

Est铆mulos de progresi贸n por el ciclo celular y oncogenes que lo alteran

VEGF se単al que promueve la angiogenesis

Receptor VEGF

Se単ales intracelulares

Via de se帽alizaci贸n de ErbB

Ras

Grb2 Sos Grb2

Shc

Sos

PI3K

Akt

PTEN mTOR

p27

FKHR

Cyclin D1, E Progreci贸n del ciclo celular

Raf

GSK3

MEK1/2 BAD

MAPK

Sobrevivencia

Proliferaci贸n

Mutaciones hereditarias en los genes supresores de tumores

Las personas con mutaciones hereditarias tienen una predisposición para ciertos cánceres.

Estas personas heredan la mutación de la línea germinal en un alelo del gen; una segunda mutación somática del segundo alelo facilita la progresión tumoral.

Retinoblastoma Hereditario vs Esporádico

Los niños con Retinoblastoma hereditario heredan una única copia defectuosa del gen Rb, Los niños desarrollan tumores en la retina al comienzo de la vida y casi siembre en ambos ojos.

El esporádico heredan dos alelos Rb normales cada uno ha sufrido una mutación somática, se desarrolla en edad avanzada y afecta por lo general un ojo.

Forma hereditaria de cáncer de colon

Personas que heredan una mutación en la línea germinal en un alelo APC desarrollan miles de pólipos en colon precancerosos, están expuestos a desarrollar cáncer de colon antes de los 50 años.

Cáncer de mama hereditario

Una predisposición en mujeres que heredan un alelo mutante de BRCA1 o BRCA2, que ambos son genes supresores de tumores tienen un 60% de probabilidad de desarrollar cáncer de mama antes de los 50 años.

Puntos clave hasta el momento

• ¿Qué son oncogenes y protooncogenes?

• Los tipos de mutaciones involucradas en la transformación de genes normales a malignos.

• La herencia del cáncer

P53 Es un sensor esencial para la regulación del punto de control que detiene células con ADN dañado en la fase G1 del ciclo celular.

Su alteración se da en un 50% de los cánceres humanos.

El P53 favorece la expresión de otros genes supresores de tumores como p21.

驴Los genes apopt贸ticos pueden funcionar como protooncogenes o supresores de tumores?

Apoptosis • Muerte celular programada

• Intervienen varias proteínas conocidas como caspasas • Existen dos vías una intrínseca en la cual interviene la mitocondria • Una vía extrínseca donde actúa la radioterapia y la quimioterapia.

Apoptosis • Muchas señales incluidos los errores en la mitosis, el daño al ADN, exceso de células no necesarias la desencadenan • Los genes cuyos productos proteicos generen apoptosis se comportan como genes supresores de tumores, ejemplos PTEN (Enfermedad de Cowden) • P53 (Enfermedad de Li-Fraumenni)

Telomerasas • Telómero

• Telomerasas • Células inmortales • Senescencia/envejecimiento

Angiogénesis • Formación de nuevos vasos para irrigar al tumor.

• Descubierto por Judah Folkman • Mecanismo de invasión tumoral y metástasis • Existen ya fármacos que actúan inactivando el VEGF

El tumor maligno necesita sangre para crecer

CĂŠlulas tumorales

Capilar

Induce la angiogĂŠnesis, estimulando el crecimiento de nuevos vasos

VEGF

AngiogĂŠnesis

La angiog茅nesis y vascularizaci贸n sustentan el crecimiento del tumor y metastasis

Vascularizaci贸n

Metastasis

El bloqueo de VEGF puede causar la muerte del tumor

Muerte de tumor

Bloqueo de vascularizaci贸n