Kreft II: Oncogen/tumor suppressor mekanisme, eksperimentell tiln

1
Kreft II Oncogen/tumor suppressor mekanisme,
eksperimentell tilnærming

• Mutasjoner som forårsaker tap av
  cellesykluskontroll
• Onkogener
• Cyclin D1
• Tumor suppressorer
• p16
• Rb
• TGFb-signalisering og cellevekst
• Mutasjoner som påvirker genom stabilitet
• p53
• DNA reparasjonsmekanismer
• Telomerase og immortalisering av celler
• DNA mikroarray i lymphom klassifisering og
  overlevelsesanalyser

2
Mutasjoner som forårsaker tap av
cellesykluskontroll

• cellers overgang fra ikke-delende til delende og
  progresjon gjennom syklus er nøye kontrollert for
  å sikre DNA replikasjon og koordinering av
  cellesyklus
• cellesyklus består av G1, S, G2 og M, og
  reguleres av cycliner og cyclin-avhengige kinaser
  (Cdks) og Rb protein
• viktig kontrollpunkt overgang G1 til S
  restriksjonspunkt
• extracellulære stimuli regulerer uttrykk av
  cyclin D1,D2,D3 som assosierer med Cdk4/6 som
  resulterer i katalytisk aktive kinaser
• fravær av mitogener fører til akkumulering av p27
  eller p16 som hemmer Cdk-aktivitet og fører til
  G1 arrest

3

• Rb binder E2F transkripsjonsfaktorer og hindrer
  derved E2F-mediert transkripsjonsaktivering
  nødvendig for DNA syntese
• Cdk4-cyclinD fosforylering av Rb frigjør aktiv
  E2F
• tap/endring av uttrykk av enten cyclin D1, p16
  eller Rb er nok for uhindret progersjon gjennom
  cellesyklus

4
Onkogener Cyclin D1

• overuttrykk av cyclin D1 enten som
  genamplifikasjon eller kromosomal translokasjon
  fører til cellesyklus progresjon uavhengig av
  extracellulære stimuli
• observeres i forskjellige kreftformer, bl.a.
  brystkreft

5
Tumor suppressorer p16 og Rb

• tap av p16 vil etterligne overuttrykk av cyclin
  D1 og føre til hyperfosforylering av Rb og
  frigiving av transkripsjonsfaktoren E2F
• tap av Rb fører til transformert cellevekst
  grunnet konstant aktivering av E2F
• observeres i mange kreftfromer, bl.a. i
  retinoblastoma hos barn

6
TGFb-signalisering og cellevekst

• Tumor derivert vekstfaktor, TGFb skilles ut av de
  fleste celletyper og har mange biologiske
  funksjoner
• TGFb hemmer vekst av bl.a. epitel- og
  immunsystem-celler
• tap av TGFb mediert veksthemming karakteriserer
  mange kreftformer
• TGFb har to reseptorer, typeI og typeII som
  dimeriserer ved ligand binding, har intern
  ser/thr-kinase aktivitet
• ligand aktivert typeI reseptor fosforylerer ser i
  Smad proteiner som entrer kjernen og aktiverer
  transkripsjon av forskjellige protein, inkludert
  p15
• p15 erstatter p27 i Cdk4-cyclin D komplekset, som
  igjen binder til og hemmer Cdk2-cyclin E
  komplekset som er nødvendig for inngang i S fasen
• TGFb indusert uttrykk av p15 arresterer derfor
  celler i G1

7

• overuttrykk av protooncogenet cyclin D1 eller tap
  av tumorsuppressorgenene p16 eller Rb kan føre
  til uregulert passage gjennom cellesyklus
  restriksjonspunktet seint i G1
• TGFb induserer uttrykk av p15 som fører til
  arrest i G1 og dessuten syntese av extracellulære
  matrix proteiner
• tap av TGFb reseptorer eller Smad4 ødelegger TGFb
  regulert vekstkontroll

8
Mutasjoner som påvirker genom stabilitetp53 og
DNA reparasjonsmekanismer

• DNA i kreftceller inneholder insersjoner,
  delesjoner og punktmutasjoner i sentrale vekst-
  og cellesyklus-kontrollerende gener
• de fleste kreftceller mangler dessuten ett eller
  flere DNA-reparasjonssystemer, noe som tillater
  mutasjonsakkumulering
• kreftceller er ofte defekte i sentrale
  kontrollmekanismer for deteksjon av ødelagt DNA,
  som normalt hindrer deling av celler eller
  induserer apoptose

9

• p53-proteinet er essensielt for kontroll og
  cellesyklus arrest av celler med ødelagt DNA i G1
• mutasjon i p53 sees i mer enn 50 av humane
  krefttilfeller
• p53-proteinet er uttrykt i lave konsentrasjoner i
  celler fordi det er ekstremt ustabilt og hurtig
  nedbrytbart
• mus som mangler p53 utvikles normalt, men er
  predisponert for å utvikle flere former tumorer
• p53 aktiveres under stressede betingelser (varme,
  UV-lys etc) ved fosforylering
• p53 har mange funksjoner, hvor transkripsjonsaktiv
  ering er mest relevant som tumor suppressor

10

• alle p53-mutasjoner hindrer proteinets
  DNA-binding
• p53 induserer cyclin kinase-hemmeren p21 som
  binder og og hemmer mammalske G1Cdk-cyclin-komplek
  ser, noe som fører til at celler med ødelagt DNA
  blir arrestert i G1 inntil skadene er reparert
• hvis p53 akkumulerer, dvs at skaden ikke
  repareres, induseres proteiner som fører til
  apoptose
• p53 er også viktig for overgangen G2 til M, men
  detaljert mekanisme enda uviss
• den aktive formen av p53 er tetramer og mutasjon
  i ett allel nok til å ødelegge all p53-aktivitet,
  dvs. dominant negativ mutasjon

11
Proteiner kodet i DNA virus kan hemme p53
aktivitet

• HPV er istand til å indusere stabil
  transformasjon og forbigående vekststimulering av
  kultiverte celler
• HPV protein E7 binder og hemmer Rb, mens E6
  hemmer p53
• HPV E6/7 er tilstrekkelig for å transformere en
  celle i fravær av mutasjon i regulatoriske
  proteiner
• SV40, lite transformerende papovavirus fra ape
  danner to tidlige protein, Large T og small t
  antigen, som translokerer til kjernen og binder
  p53 og Rb, noe som fører til funksjonshemming

12
Defekter i DNA reparasjonssystemer forsterker
mutasjoner og er assosiert med visse kreftformer

• kobling mellom carcinogenese og mangel av
  DNA-reparasjon er foreslått da individ med
  nedarvede defekter i spesielle reparasjonssystemer
  har en dramatisk økt risiko for utvikling av
  visse krefttyper
• Xeroderma pigmentosum er en autosomal recessiv
  sykdom og individ med denne sykdommen utvikler
  hudkreft av typen melanom og squamos cell
  carcinomas ved eksponering til UV-stråler i
  sollys
• årsaken er mangel på reparasjon av UV-skader
  (bl.a.TT-dimer) eller mangel til å fjerne store
  substutuerende grupper på DNA-baser
• andre eksempler på mangel på DNA reparasjon og
  kreft i mennesket, se tabell 24-1.

13
Telomerase og immortalisering av celler

• telomere sekvenser er fysiske endestykker i
  lineære kromosom og består av multiple
  repetisjoner av TTAGGG
• funksjon av telomere sekvenser er å hindre
  ufullstendig replikasjon av endestykket i
  lagging tråd i DNA
• kjønnsceller og normalt hurtig delende somatiske
  celler, så som stamceller har egen telomerase som
  forlenger DNA-tråden, mens mesteparten av humane
  somatsike celler ikke har telomeraseaktivitet
• normale telomere sekvenser tillater et visst
  antall celledelinger 30-40, mens tap fører til
  kromosomfusjoner og celledød
• tumorceller har overkommet telomerproblemet ved å
  uttrykke egen telomerase
• aktuell cancerterapi er hemmere mot telomerase

14
DNA mikroarray i lymphom klassifisering og
overlevelsesanalyser

• Genuttrykksanalyser ved hjelp av DNA mikroarray
  kan skjelne mellom patologisk like tumorer
• systematiske analyser av genuttrykk i diffuse
  large B-cell lymphomas (DLBCLs) den mest vanlige
  typen av non-Hodgkins Lymphoma indikerer at disse
  tumortypene kan deles inn i to subtyper
• -germinalt senterlike B celler
• -in vitro activerte B celler
• klassifisering av tumorer inn i de enkelte
  grupper kan utnyttes prognostisk, til å forutsi
  høyere/lavere risk for spredning