Kémia | Biokémia » Dr. Csala Miklós - A rosszindulatú daganatok biokémiája

A rosszindulatú daganatok biokémiája Csala Miklós Tumor kialakulásának stádiumai normális szövet malignus tumor tumorsejt kialakulása benignus tumor betörés a vérbe vagy nyirokba áttétképződés sejtizolálás „primer” sejtek krízis tenyésztés médiumban (szérum jelenlétében) a sejtek többsége elpusztul „megállapodott” sejtek „Immortalizált” sejtvonal, egy rétegben benövi a felszínt, szérum (GF) jelenlétében korlátlan számú osztódásra képes. mutáció, transzfekció „transzformált” sejtek Több réteget képeznek, elvándorolnak, és új kolóniákat alkotnak, szérum (GF) jelenlétét nem igénylik. Kísérleti állatba injektálva expanzív növekedésű tumort képez, amely nem metasztatizál. Kísérleti állatba injektálva infiltratív növekedésű tumort képez, amely metasztatizál. Onkogének keresése „megállapodott” sejtek segítségével „transzformált” sejtek izolált DNS

daganatsejtekből izolált DNS (fajspecifikus ALU szekvenciákkal) λ fág DNS könyvtár transzfektált E. coli „megállapodott” sejtek replika hibridizációja ALU szekvenciával „transzformált” sejtek klónozott „onkogén” Akut transzformáló retrovírusok mint a rákkutatás eszközei akut transzformáló retrovírus genomja R P gag „megállapodott” sejtek infekció „transzformált” sejtek pol env onc R Peyton Rous az első tumorkeltő állati vírus (Rous szarkóma vírus) felfedezéséért (1911) Nobel-díjat kapott 1966-ban. A retrovírusok genomja mindig beépül a gazdasejt DNS-ébe Akut transzformáló vírusok mint a rákkutatás eszközei c-src egészséges sejt proto-onkogénje retrovírus genomja R P gag pol env Rous szarkóma vírus (RSV) onkogént tartalmazó genomja R P gag pol env R onc R v-src „megállapodott” sejtek transzfekció „transzformált” sejtek intronok nélküli mutáns szekvencia

A c-src gén terméke egy mitogén hatást közvetítő szabályozott „nem receptor” protein tirozin kináz mitogén jelátvitel (más fehérjék foszforilációja) N SH3 SH2 KIN mitogén stimulus (GF-receptor felől) REG C kináz aktivitás fehérje-fehérje kölcsönhatások szabályozás (Tyr-P) foszforiláció gátol növekedési faktor (pl. EGF, HGF) extracelluláris mátrix integrinek P integrin adhéziós hely adaptor és szerkezeti fehérjék sejtcilus beindulása és tovább haladása aktin citoszkeleton migráció túlélés (apoptózis gátlása) A v-src gén terméke egy mitogén hatást közvetítő szabályozhatatlan, hiperaktív protein tirozin kináz mitogén jelátvitel (más fehérjék foszforilációja) mutáció N SH3 SH2 KIN REG C kináz aktivitás folyamatos szabályozás (Tyr-P) fehérje-fehérje kölcsönhatások foszforiláció/gátlás nem lehetséges Milyen fehérjéket kódolnak a proto-onkogének? 1 2 3 1.

Növekedési faktorok (GF) – sis PDGF 2. Növekedési faktorok receptorai (GFR) – erbB EGFR 3. Jelátvivő fehérjék – src (kináz), ras (GTP) 4. Transzkripciós faktorok – myc, jun, fos 5. Magi receptorok – erb-A TR 6. Sejtciklus pozitív szabályozói – bcl-1 ciclin D 7. Apoptózis negatív szabályozói – bcl-2 3 3 5 5 7 6 4 4 Hogyan válhat egy proto-onkogén onkogénné? abnormális (hiperaktív) fehérje túltermelt normális fehérje másik kromoszóma túltermelt normális fehérje abnormális (hiperaktív) fehérje v. a) pontmutáció b) génamplifikáció c) kromosz. transzlokáció DNS proto-onkogén d) lokális DNSátrendeződés inzerció e) inzerciós mutagenezis deléció v. v. inverzió vagy transzpozíció abnormális (hiperaktív) fehérje virális DNS túltermelt normális fehérje Receptor tirozin-kinázok onkogén túlműködése NORMÁLIS MUTÁNS AMPLIFIKÁLT GF EC tér membrán citoszol inaktív

aktív állandóan aktív sok aktiválható receptor A Ras kis GTP-kötő fehérje onkogén mutációja NORMÁLIS Ras proto-onkogén MUTÁNS Ras onkogén DNS CCG GGC CAG GTC RNS GGC GUC Ras fehérje Gly Val A Ras kis GTP-kötő fehérje onkogén mutációja MUTÁNS Ras onkogén termék erre a lépésre képtelen aktív Ras GTP GTP GAP GEF GDP inaktív Ras GDP P DNS DNS-törések keletkeznek a közbülső fragmentum megfordul Pajzsmirigykarcinómában gyakori TRK onkogén kialakulása lokális génátrendeződéssel a DNS-végek egyesülnek TRK onkogén tropomiozinra jellemző szerkezet a gén terméke egy fúziós fehérje tirozin-kináz (receptorból) TPM: tropomiozin NTRK: nagy affinitású NGF-receptor Krónikus mieloid leukémiára (CML) jellemző BCR-ABL onkogén kialakulása kromoszomális transzlokációval: A „Philadelphia kromoszóma” Philadelphia kromoszóma BCR-ABL onkogén BCR-ABL fúziós fehérje (p210) helycsere

Gleevec BCR: „breakpoint cluster region” ABL: „Abelson” tirozin kináz fokozott proliferáció, gátolt apoptózis, gátolt DNS-repair A tumorkeltő DNS-vírusok onkogénjeinek sajátossága szükséges a vírus replikációjához a gazdasejt egyik génjének fomológja egy korábbi gazdasejtből került a vírus genomjába transzformáló hatékonysága közvetlen (elsődleges) hatása akut transzformáló retrovírus v-onc onkogénje tumorkeltő DNSvírus onkogénje nem igen igen nem igen nem nagyon nagy (≈ 100%) egy szabályozó túlműködése alacsony (<< 1%) egy szabályozó csökkent működése A tumorkeltő DNS-vírusok által gátolt fehérjék: „tumorszuppresszor” fehérjék vírus onkogén gátolt fehérje SV40 nagy T antigén Rb és p53 poliómavírus nagy T antigén Rb papillómavírus E6 p53 E7 Rb E1A Rb E1B p53 adenovírus nagy T E7 E1A nagy T E7 E1A Rb Rb E2F sejtciklus génjeinek expresszióját

gátolja E2F sejtciklus génjeinek expresszióját aktiválja nagy T p53 p53 E6 p53 E6AP p53 ubiquitinálódik proteaszóma lebontja p53 szuppresszorként működik aktivátor helyett E1B p53 inaktív A p53 tumorszuppresszor védi a sejtet az onkogénekkel szemben (is) Röntgen, UV, mutagén vegyület, hipoxia onkogének aktiválódása (pl. Ras, BCR-ABL, E2F, MYC) apoptózis p53 által szabályozott gének indukciója DNS-sérülés sejtciklus feltartóztatása A p53 tumorszuppresszor hatásai több oldalról támadják a tumor kialakulását vaszkularizáció gátlása ciklusleállás p53R2 apoptózis MLH1 PMS2 DNS-repair A kontrollált proliferáció egyensúlya GF-ek és jelátvivőik differenciálódást kiváltó faktorok és jelátvivőik apoptózis inhibitorai apoptózis aktivátorai sejtciklus aktivátorai sejtciklus inhibitorai GF-ek és jelátvivőik differenciálódást kiváltó faktorok és jelátvivőik apoptózis

inhibitorai apoptózis aktivátorai sejtciklus aktivátorai rák túlműködés, túltermelődés (domináns) alulműködés, hiány (recesszív) sejtciklus inhibitorai TUMORSZUPPRESSZOROK PROTO-ONKOGÉNEK Transzformációhoz vezető genetikai károsodások és környezeti tényezők