Oncologia generale

B

- traslocazione t(8;14)(q24;q11) → causa la T-ALL (leucemia linfoblastica acuta a cellule): l'ORF

di Myc viene posta a valle dell'enhancer del gene TCRα, iperespresso nelle cellule T.

Amplificazione di Myc

Si trova in altre tipologie di tumori quali carcinoma alla mammella, del polmone, neuroblastoma..

4 Maggio

Geni che regolano positivamente il ciclo cellulare

Il ciclo cellulare è regolato da CDK e cicline come eterodimeri: la funzione chinasica è gestita dalla

CDK mentre la ciclina ha una funzione regolatrice positiva sulla funzione della CDK, la quale non

funziona se non in abbinamento ad una ciclina.

L'azione enzimatica delle chinasi è regolata su molti livelli, le cicline invece hanno come regolazione la

trascrizione: recepiscono una segnalazione ed in seguito a stimolazione mitogena vengono trascritte in

maniera differente a seconda delle fasi del ciclo; ogni fase è infatti caratterizzata da un dimero CDK-

ciclina:

- fase G1 → CDK4/CDK6-CycD nella fase precoce, CDK2-CycE nella fase tardiva

- fase S → CDK2 – CycA

- fase G2 → CDK1-CycA / CDK1-CycB nella fase tardiva, nell'ingresso in mitosi

Anche le CDK hanno necessità di essere trascritte lungo il ciclo cellulare ma la ricezione degli stimoli

mitogeni avviene soprattutto a livello delle cicline.

In seguito a trasduzione del segnale viene innescata la trascrizione di due tipi di geni:

geni di risposta precoce → come Myc, sono fattori trascrizionali che attivano la trascrizione di

• altri geni

geni di risposta tardiva → mediano l'ingresso nel ciclo, comprendono il fattore trascrizionale

• E2F (fondamentale per l'ingresso nella fase S e per la prosecuzione del ciclo, attiva la sintesi dei

dNTPs e la trascrizione dei geni per la replicazione del DNA) ed i geni per le cicline e per le CDK,

in particolare CycD e CDK4.

E2F da solo non è in grado di funzionare poiché viene legato da Rb, uno dei principali oncosoppressori,

che lo sequestra e ne impedisce l'azione di attivazione trascrizionale poiché richiama corepressori, fattori

di acetilazione e blocca quindi la trascrizione degli altri geni.

Nel momento in cui vengono trascritte CDK4 e CycD, E2F viene attivato: il complesso CDK4-CycD è in

grado di fosforilare Rb a bassi livelli, inducendone il cambiamento conformazionale e impedendogli di

legare E2F che quindi può almeno in parte trascrivere i geni più responsivi, tra cui CDK2 e CycE.

il complesso CDK2-CycE rinforza la fosforilazione di Rb che diventa ora iper-fosforilato e si stacca in

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modo definitivo da E2F; questo passaggio è determinante per il superamento del “punto di restrizione”

del ciclo cellulare.

E2F è quindi libero ed inizia a trascrivere tutti i fattori in sequenza (geni per la replicazione del DNA

ecc..).

L'attività trascrizione di E2F è quindi legata all'iper-fosforilazione di Rb e l'attività di Rb è a sua volta

regolata in senso negativo da una fosfatasi PP2A che rimuove i fosfati; comunque finché E2F continua a

trascrivere i geni, Rb permane iper-fosforilato.

In un punto nel ciclo cellulare alla fine dell'anafase però viene espressa la proteina APC, una proteina

necessaria all'ubiquitinazione delle cicline le quali vengono quindi degradate determinando

un'inattivazione delle CDK che non possono più funzionare; se le CDK sono inattive allora Rb non viene

più fosforilato e la PP2A agisce rimuovendone i fosfati su Rb: in questo modo terminata la mitosi, la

cellula rientra nella fase G1 in modo da permettere il blocco della cellula nella fase G0 a meno che non

arrivi un altro stimolo mitogeno che riavvii il ciclo.

APC (Adenomatous Polyposis Coli ) è un oncosoppressore che determina una poliposi adenomatosa del

colon che può sfociare in un adenocarcinoma, ed è uno dei geni mutati che in forma ereditaria possono

dare origine a questa patologia.

Mutazioni nei regolatori del ciclo cellulare

L'asse CycD-CDK4/6-Rb è genericamente deregolato nei tumori perchè coinvolge quel punto di

restrizione che se deregolato permette ai tumori di proliferare in maniera incontrollata.

Un esempio è la iper-espressione della CycD1 in diversi tumori:

- linfoma a cellule mantellari e mieloma multiplo → CycD viene posta sotto il controllo dei geni

per le catene α delle immunoglobuline e viene quindi espressa ad alti livelli

- adenomi parotidei → t(11;11)(q13;p15), il gene viene posto sotto controllo dell'enhancer

dell'ormone paratiroideo che in quel contesto è espresso ad elevati livelli.

La CycD1 iper-espressa determina facilmente il passaggio nel punto di restrizione poiché la sua

espressione induce l'attivazione delle CDK e quindi si hanno livelli di Rb fosforilato sempre molto

elevati.

Un'altro tipo di alterazione può avvenire a carico delle CDK4, ad esempio:

- amplificazione → nei melanomi

- mutazione → perdita del dominio di legame agli inibitori delle CDK (es. p16 che ha un ruolo di

regolazione negativa/controllo) che determina il mantenimento di un effetto chinasico.

Oncosoppressori

Sono geni che controllano negativamente la crescita. La loro inattivazione (su entrambi gli alleli di

solito) causa l'insorgenza di neoplasia.

Gli oncosoppressori agiscono lungo tutta la via di trasduzione del segnale.

Esempi sono NF1 (regolatore negativo di Ras), GSK3-β (viene regolato da Akt che regola negativamente

Notch e Myc), FBW7, PP2A.

La segnalazione mitogena oltre ad avere punti di controllo regolati durante la trasduzione del segnale ha

punti di controllo che mediano gli stimoli negativi che arrivano nella cellula a livello delle varie fasi del

checkpoint, in particolare: p21, p16, p27 sono inibitori delle CDK in quanto le legano e ne bloccano la

funzionalità; questi fattori agiscono a vari livelli: p16 e p21 bloccano CDK4 e CDK6, p27 blocca CDK2.

Altri inibitori sono p14 che ha un effetto di regolazione di p53 che a sua volta regola p21.

Le CDK presentano diversi livelli di regolazione: 18

1. presenza di cicline a loro volta stimolate da mitogeni

2. ricezione di stimoli inibitori mediata dagli inibitori delle chinasi CDK (CKI) → recepiscono vari

stimoli negativi come TGF-β, segnalazioni mitogene eccessive (es. Myc o Ras), un danno

genotossico cellulare (recepito da p53 che lo trasmette a p21) o vecchiaia (p16)

3. presenza di fosforilazioni attivatorie/inibitorie → quando viene percepito un danno genotossico si

ha l'inibizione dell'azione di una fosfatasi CDC25 che si occupa di rimuovere la fosforilazione

inibitoria delle CDK. Ci sono due modi con cui la cellula percepisce il danno genotossico ed

inibisce il ciclo cellulare:

le proteine chinasi ATM ed ATR riconoscono il DNA danneggiato e vi si posizionano, si

1. stabilizzano e formano un tetramero che ha un'attività di fosforilazione sulle proteine Chk1

e Chk2 (chinasi del checkpoint) che a loro volta trasducono il segnale: fosforilano CDC25

e la inattivano in modo che essa non possa più eliminare il fosfato inibitorio e quindi la

CDK non funziona più

ATM/ATR in modo diretto o Chk-mediato fosforilano p53 (un tetramero) che viene quindi

2. stabilizzata e può attivare la trascrizione di una serie di geni tra cui p21; Rb non viene

fosforilato e quindi la cellula non supera il punto di restrizione.

p53 e CDC25 controllano l'integrità del genoma a tutti i livelli del ciclo:

p53 → induce la trascrizione del principale effettore che media il blocco del ciclo, ovvero p21 che

• funziona a livello della fase G1, a livello più avanzato bloccando CDK2, nella fase S sempre su

CDK2 e anche sulla CDK1 in fase G2;

CDC25 → funziona in parallelo tranne nella fase precoce di G1 dove agisce solo p53.

• Retinoblastoma

Il retinoblastoma è un tumore maligno raro della retina (incidenza 1 su 20mila) associato ad una perdita

di funzione di Rb; può essere sia sporadico (acquisito nella fase adulta) che ereditario e acquisito con

eredità autosomica dominante, ovvero una sola mutazione di un allele predispone notevolmente

l'individuo al tumore, ma comunque è necessaria una seconda mutazione affinché il tumore si sviluppi.

Il trattamento, se preso per tempo, può non essere invasivo e consiste in radiazioni protoniche che hanno

la capacità di avere un picco di intensità di penetrazione dei protoni nel tessuto che poi decade in modo

da non colpire il tessuto circostante; se però il tumore è già esteso non si può agire.

Il retinoblastoma si manifesta nell'infanzia per le forme ereditarie e nella fase di tarda infanzia per le

forme sporadiche; non viene acquisito nella forma adulta. Circa il 40% dei casi sono ereditari ed acquisiti

molto precocemente, il 60% invece viene acquisito per via sporadica.

In base a studi statistici relativi alla modalità di acquisizione e all'età di insorgenza è stata proposta la

“teoria dei due colpi” di Knudson che definisce la modalità con cui gli oncosoppressori riescono a dar

luogo ad un tumore: un tumore dovuto alla mutazione di oncosoppressori si manifesta infatti quando il

gene mutato viene colpito due volte. Quindi in caso di mutazioni ereditarie il tumore si manifesta prima,

poiché “il primo colpo” è già stato acquisito dall'individuo alla nascita ed egli ne deve acquisire solo un

altro affinchè il tumore si manifesti; nel caso di mutazioni acquisite invece ne sono necessarie due quindi

la comparsa è più tardiva.

Nel momento in cui viene passata la mutazione a carico del primo allele, la probabilità di sviluppare

tumore è estremamente elevata: queste mutazioni nella maggior parte dei casi hanno una penetranza

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completa quindi spesso danno sviluppo a più tumori in contemporanea, tuttavia anche se c'è

l'associazione ad altri tipi di tumore è preponderante lo sviluppo di retinoblastoma.

Quando la seconda mutazione si sviluppa in cellule che “riescono a tollerarla” si ha la formazione di altri

tipi di tumori, spesso bilaterali e con sviluppo precoce.

Nella forma sporadica invece le due mutazioni consecutive vengono acquisite sulla linea somatica e

colpiscono la stessa cellula e quindi si ha lo sviluppo di un singolo tumore, unilaterale.

In realtà di solito il secondo allele non viene perso per una seconda mutazione ma per una perdita di

eterozigosità, ovvero il secondo allele viene sostituito da quello mutato oppure viene perso il secondo

allele ed espresso solo quello mutato: in entrambi i casi comunque si ha una perdita di funzione dell'allele

sano.

La perdita di eterozigosità può avvenire per:

- delezione della porzione terminale o delezione interstiziale

- ricombinazione per crossing over → l'allele sano viene pe