Oncologia Molecolare - Schemi riassuntivi

Riparo del DNA: SSB, BER, NER e MMR

Thomas (Aziz Sancar) (Paul Lindahl) Modrich

Alterazioni del DNA e riparo

Distorsioni nella doppia elica (es. del DNA in seguito a BUV); rimozione di 12-25 nucleotidi e riparo delle singole basi.

Alterazioni spontanee del DNA a carico di replicazione; sintesi nuovo filamento.

Alterazioni DS (sensore: H2AX fosforilato da ATM).

(es. C->U; 5mC->T)

HR NHEJ riconosce Ripristino.

Ripristina integrità fisica del DNA, ma non quella informativa.

NER

1. Riconoscimento: (GG-NER e TC-NER) XPC-Rad23-NER; centrina2 (elica poco distorta->XPE).

2. Srotolamento: complesso con XPB e XPD (elicasi).

3. Incisione: complesso ERCC1-XPF-XPG incide, XPA/RPA stabilizza.

4. Riparo: Pol ε, ligasi + PCNA.

Difetti associati a tumori: Xeroderma Pigmentosum.

BER

Short-Patch: singola base; Pol β.

Long-Patch: pezzo di elica; Pol δ.

Difetti accelerano cancro (es. carenza di Uracil DNA).

MMR

E.Coli: MutS, MutL, MutH; nell’uomo, proteine simili (MLH1, MSH2 e PCNA).

Ripristino filamento parentale e: copia del cromatidio fratello (G2) o del cromosoma omologo (G1).

Riparo delle rotture a doppio filamento

RAD50-MRE11-NSB1 (complesso MRN) lega estremità rotte del DNA, poi coopera con BRCA1 e BRCA2 per invasione e riparo.

Telomeri e telomerasi

TERT: stampo a RNA lega TTAGGG-3’ e allunga (transcrittasi telomero inversa); diskerina stabilizza complesso.

Uomo: TERT OFF -> telomeri: 9-15 kb.

Topo: TERT ON -> telomeri: fino a 100 kb.

Assenza/difetti shelterine o telomerasi, stress oncogenico, ROS, UV → telomero disfunzionale.

Shelterin (proteggono il DNA telomero).

Innescata risposta danno telomero - P53 P53+.

Fusione cromosomi (e H2AX) mediata da NHEJ (o ALT) → tumore → Blocco ciclo.

P53 p21.

Senescenza/apoptosi (o sikB invecchiamento).

Chk1/2 Cdc25.

Topi TPP1- p53+ displasia → adrenocorticale.

Topi TPP1- p53- normali, ma aumento → carcinomi.

Nucleo: allungamento telomeri + regola infiammazione (NF-kB) +TER Induce angiogenesi.

VarieT Mitocondrio: protegge dai ROS, inibisce apoptosi, tumori funzioni: genera small RNA.

Azione stabilizzante su β-catenina → stimola proliferazione staminali.

RAS-Akt pathway

GFR PTEPDK NPIP (defosforila 3 1p110 PIP → p85 2 PI3K) p5.

PI3K AkPIP MDM3Ras 3t 2Grb -So2 SINTESIs GD NF TSCPRa 1 1TSC PROTEIs- 2 (inibitori mTOR) GT CAP FOXOMutazioni Ras: Ra14-3-3 Ikkcodone 12 Gly → fVal/Ser p27 (inibitore codone 61 Gln → Arg BADciclo) FasL NF-kBMAPK.

Mutazioni impediscono cambiamento conformazionale in switch1 switch2 e associati a idrolisi EGTP SI→ Ras sempre attivo.

NOBcl-XLconformazionale in proliferazione e apoptosi.

Oncosoppressori p53 e RB

ONCOSOPPRESSO p53RB RI.

p53 indotto da: oncogene o stress replicativo, danno ai telomeri, stress ossidativo, ipossia, mancanza di nutrienti.

Retinoblastoma: ipotesi del secondo colpo di Knudson (1971) oncosoppressore?

p21, SKP2 p27, Blocco ciclo (p21).

p16 Riparo DNA (GADD45).

Metabolismo.

Apoptosi (PUMA, NOXA, caspasi).

Senescenza Autofagia.

TP53 family: p53, p63, p73 Tetramero sottrae anche proteina funzionante!

Se danno/stress molto forte.

RB family: RB HIPK2 p130 p107 shRNA S46.

INK4/ARF: “gene della senescenza”.

RB unico in grado di revertire senescenza APOPTOSI!

• p21-P (da Akt) rimane nel citoplasma, inibisce caspasi e blocca apoptosi.
• p53 induce trascrizione miR-34, che inibiscono cicline-Cdk e Bcl2.
• p53 è localizzato anche nei centrosomi del fuso mitotico → p53-.

Perché retinoblastoma? → cellule precursori del cono!

Apoptosi e necrosi

Apoptosi

APOPTOSI: vescicole e porzioni citoplasmatiche rilasciate come corpi apoptotici → no infiammazione.

Caratteristiche principali: esposizione di fosfatidilserina da interno a esterno (eat me signal) + taglio del DNA ad opera di deossiribonucleasi attivate da caspasi (CAD) in frammenti di 180 bp o multipli di 180 bp (→ attivazione di p53).

IF: annexina5 + fluoroforo che lega fosfatidilserina.

Necrosi

NECROSI: entrata di acqua, rigonfiamento, alterazioni di ATP e lisi della cellula con fuoriuscita di sostanze → infiammazione.

Caratteristiche principali: innalzamento dei livelli di Ca²⁺ cellulare → attivazione delle calpaine → queste liberano dai lisosomi le catepsine che mediano la morte cellulare; possibile attivazione di caspasi + fuoriuscita di DAMPs, tra cui citochine e HMGB1.

HMGB1: fattore non sequenza-specifico che aiuta lo svolgimento del DNA; nella necrosi si verifica la degradazione del DNA con rilascio di HMGB1 nell’ambiente.

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