Přednáška

arland Science 2007 Aktivace proteinu Ras vyžaduje uvolnění GDP a navázání GTP Neaktivní protein Ras váže GDP, aktivní GTP.
Neaktivní Ras je aktivován působením proteinu SOS, který způsobí uvolnění GDP a navázání GTP (SOS = GEF - guanine nucleotide exchange factor). Tento aktivní stav trvá jen krátce, než je GTP hydrolyzován na GDP. Onkogenní mutace mohou způsobit, že Ras není schopen GTP hydrolyzovat a zůstává neustále aktivní. Příklady buněčných onkogenů Hanahan D, Weinberg RA. The hallmarks of cancer. Cell. 2000;100:57-70, Adapted IV. Kináza Raf I. II. III. IV. B-Raf serin/threonin kináza, která se podílí na přenosu mitogenních signálů v buňce
mutován v různých typech nádorů, např. karcinomu ovarií, štítné žlázy, kolorektálním karcinomu a zejména v asi 70 % případů maligního melanomu
k mutacím v genu B-raf dochází již v ranné fázi vývoje maligního melanomu (jsou přítomny v asi 80% benigních névů) Lynda Chin Nature Reviews Cancer 3, 559-570 (August 2003) Příklady buněčných onkogenů Hanahan D, Weinberg RA. The hallmarks of cancer. Cell. 2000;100:57-70, Adapted V. Nereceptorové tyrozin kinázy I. II. V. III. V. IV. Nereceptorové tyrozin kinázy – Abl, Src Weinberg RA. The biology of cancer, Garland Science 2007 Tzv. Filadelfský chromozóm je detekován ve více než 95% případů chronické myeloidní leukémie (CML).
Reciproční translokace mezi chromozomy 9 a 22 vede k tvorbě fůzního proteinu Bcr-Abl, který si zachovává svoji kinázovou aktivitu, ale tato aktivita není správně regulována. www.antigenics.com/diseases/cml.html Příklady buněčných onkogenů Hanahan D, Weinberg RA. The hallmarks of cancer. Cell. 2000;100:57-70, Adapted VI. Transkripční faktory I. II. V. III. V. IV. VI. VI. VI. Weinberg RA. The biology of cancer, Garland Science 2007 Exprese transkripčních faktorů je v nádorových buňkách často zvýšena genovou amplifikací homogenně se barvící oblast na chromozómu (“homogeneously staining region”)
autonomně se replikující acentrické fragmenty chromozomů (“double minutes“) Příklad amplifikace onkogenu myc (žlutě) v lidské nádorové buňce. Homogenně se barvící oblast označena šipkou. Při detekci onkogenů v genomu nádorové buňky pomocí specifických sond můžeme vidět Weinberg RA. The biology of cancer, Garland Science 2007 Amplifikace genu N-myc a prognóza neuroblastomu A B A: Gen N-myc je amplifikován v asi 40% případů neuroblastomu dětí.
B: Prognóza onemocnění je velmi dobrá u dětí, které mají v buňkách neuroblastomu jen minimální nebo vůbec žádnou amlifikaci genu N-myc. Naopak pacienti s výraznou amplifikací genu N-myc mají výrazně horší prognózu. Weinberg RA. The biology of cancer, Garland Science 2007 Nadměrná exprese genu c-myc u Burkittova lymfomu V genomu buněk Burkittova lymfomu je exprese genu c-myc řízena regulačními sekvencemi DNA, které normálně zajišťují silnou expresi těžkého řetězce imunoglobulinu. Příčinou je reciproká translokace mezi chromozómy 8 a 14. Maligní nádor B-lymfocytů
Nejčastější dětský nádor v rovníkové Africe
Na vzniku choroby se podílí chronická infekce virem Epsteina-Barrové (EBV = lidský herpesvirus 4, způsobuje infekční mononukleózu) a současně parazity způsobujícími malárii 2. Růst v přítomnosti inhibičních signálů Hanahan D, Weinberg RA. The hallmarks of cancer. Cell. 2000;100:57-70, Adapted Inaktivující mutace v receptoru pro TGFβ (TGFβR) nebo ztráta nádorového supresoru Rb činí buňky necitlivými k těmto inhibičním signálům V normální tkáni působí také antiproliferační signály, které zajišťují vnitřní rovnováhu a udržování buněk v G0. Také tyto signály působí přes receptory v buněčné membráně, které jsou napojeny na intracelulární signální dráhy. Hanahan D, Weinberg RA. The hallmarks of cancer. Cell. 2000;100:57-70 3. Schopnost neomezené replikace
Buňky musí překonat senescenci a ztrátu funkce telomer Weinberg RA. The biology of cancer, Garland Science 2007 Normální buňky mají omezený replikační potenciál,
tzn. že se nemohou dělit do nekonečna Např. lidské fibroblasty se v kultuře intenzivně dělí po asi 60 generací a pak se dělit přestanou a vstoupí do stavu,kterému se říká (replikativní) senescence, kdy sice zůstávají životaschopné po velice dlouhou dobu, ale buněčný cyklus navždy opustily. Weinberg RA. The biology of cancer, Garland Science 2007 A B A: Pre-senescentní lidské fibroblasty, které se normálně dělí
B: Senescentní buňky změní tvar a začnou produkovat některé markery senescence, například zvláštní formu β-galaktosidázy, enzymu, jehož přítomnost můžeme v buňkách snadno detekovat pomocí chromogenního substrátu (modré zbarvení buněk) Senescence vede k výrazné změně morfologie buňky Weinberg RA. The biology of cancer, Garland Science 2007 Např. fibroblasty v kultuře začínají produkovat dva důležité inhibitory cyklin-dependentních kináz, které jsou schopny inhibovat dělení buněk: p21 a p16 K senescenci zřejmě vede postupné zvyšování exprese některých nádorových supresorů Uměle indukovaná exprese proteinu p16 ve fibroblastech vede u těchto buněk ke stejným změnám, jaké pozorujeme při replikativní senescenci.

Nádorové buňky obvykle inaktivují signální dráhy v nichž p21 a p16 působí (p53, Rb) a zřejmě právě tímto způsobem dokáží senescenci zabránit Weinberg RA. The biology of cancer, Garland Science 2007 Počet dělelní buněk také omezuje délka jejich telomer Telomery jsou tvořeny několika tisíci opakováními krátké sekvence DNA (6 bp)
Funkcí telomer je ochrana konců chromozomů (A)
DNA polymeráza nedokáže účinně replikovat konce chromozomů a tak dochází při každém rozdělení buňky ke ztrátě asi 50-100 bp z konce telomer
Příliš krátké telomery nedokáží plnit svou ochrannou funkci a chromozomy začínají fůzovat (B) a vstupují do stavu, kterému se říká anglicky crisis.
Fůzované chromozomy se nedokáží oddělit během mitózy a dochází ke zlomům, které vedou k velkým změnám karyotypu a obvykle končí programovanou smrtí buňky (apoptózou) Weinberg RA. The biology of cancer, Garland Science 2007 Krátké telomery mohou vést k opakovaným fůzím a zlomům chromozomů Duesberg P, Chromosomal Chaos and Cancer, Scientific American 2007 May;296(5):52-9. Příklad karyotypu normální a nádorové buňky Buňky mohou krizi přežít, pokud aktivují produkci telomerázy, enzymu, jehož funkcí je prodlužování telomerické DNA
Telomeráza je silně exprimována v embryonálních buňkách, ale během diferenciace tkání dochází, až na několik málo výjimek, ke ztrátě její exprese
Telomerázová aktivita je přítomna v 85-90% vzorků lidských nádorů! Telomeráza 4. Inhibice apoptózy Apoptóza forma programované buněčné smrti
Koordinovaný proces, který zahrnuje aktivaci skupiny specifických proteáz (emzymů štěpících proteiny), kterým se říká kaspázy (angl. caspases)
Charakteristické morfologické změny buňky – kondenzace chromatinu, svraštění jádra i celé buňky, fragmentace jádra, „blebbing“. Buňka se nakonec rozpadne na menší fragmenty obalené membránou, které jsou p