Oncologia (Prof.ssa Chiaramonte)

ONCOGENI

Sono i principali geni a mutare con gli oncosoppressori

Passaggi della trasmissione del segnale proliferativo che possono essere alterati:

- fattori di crescita

- recettori per i fattori di crescita

- proteine intracitoplasmatiche che trasducono il messaggio

- fattori trascrizionali

- regolatori positivi del ciclo cellulare

Sono stati scoperti analizzando i virus trasformanti

Il primo oncogene scoperto è stato src ⇾ sarcoma di Rous, colpisce i polli

Avian erytroblastosis ⇾ erB

Simian sarcoma ⇾ sis

I virus trasformanti sono stati scoperti in tumori di origine animale

tutti gli oncogeni virali hanno un corrispettivo cellulare, sono una forma mutata dei proto-oncogeni

Dei virus possono integrarsi all’interno del genoma cellulare vicino a un oncogene

formazione di un virus che porta al suo interno oltre a tutto ciò che serve per il suo

ciclo cellulare, anche l’oncogene ⇾ trascritto

si ha quindi overespressione

v-sis

è un fattore di crescita che codifica per le catene B del PDGF ⇾ fattore di crescita derivato dalle piastrine

tendenzialmente composto da due diverse catene, che possono essere composte da due delle quattro isoforme A, B, C, D

PDGF-AB è la forma principale, viene prodotta dalle piastrine e rilasciata nel siero con la coagulazione

Espresso dai fibroblasti, cheratinociti, neuroni, cellule endoteliali ed epiteliali

Fattore mitogeno per le cellule mesenchimali (sarcomi) e gliali (gliomi, over-espressione di PDGF-A)

Se la cellula esprime anche i suoi recettori, si crea un loop di stimolazione autocrina

⇾ mancanze di controllo dei check-point, instabilità genetica

Stimolazione autocrina e stimolazione paracrina sulle cellule endoteliali

La via di PDGF nella tumorigenesi è frequentemente deregolata per overespressione del ligando e del recettore

Over-espressione di PDGF-A correla con il grado di malignità nel glioma

Mutazioni di PDGF sono riscontrabili nel 90% dei casi di dermofibrosarcoma

espressione de-regolata di PDGF dovuta a un cromosoma ad anello sovrannumerario o a una traslocazione t(17;22) la

quale genera una proteina di fusione COL1A1-PDGFB

⇾ PDGF sul cromosoma 22 posto a valle del gene COL1A promotore del collagene nei fibroblasti

In seguito a modificazioni post-traduzionali avviene la formazione della catena B del PDGF

sviluppo del dermofibrosarcoma, perché il collagene viene espresso costitutivamente ad alti livelli dai fibroblasti

sfruttato il suo promotore, così avviene un’alta produzione di PDGF ⇾ intensa stimolazione della proliferazione

Recettori tirosin-chinasici

Hanno tre diversi domini:

- dominio extracellulare che determina la specificità per il ligando

solitamente è glicosilato

- dominio transmembrana per ancoraggio alla membrana plasmatica

costituito da una sola α-elica

- dominio citoplasmatico suddiviso in ⇾ dominio tirosin-chinasico

⇾ dominio di regolazione

I ligandi possono essere dimerici come il PDGF o monomerici come l’EGF

Il legame ligando-recettore induce nel recettore:

- la dimerizzazione

- l’attivazione mediante autofosforilazione in tirosine

- legame e fosforilazione di proteine che contengono domini SH2 e PTB

- legame di altre proteine adattatrici che trasducono il segnale a valle

Questi eventi inducono l’attivazione di altre proteine e messaggeri secondari, domini

fosforilati permettono il legame di altre proteine

Dimerizzazione avviene quando il ligando si lega al recettore

Alterazione dei recettori per PDGF ⇾ elevata espressione di PDGF

nel caso del glioma, avviene l’amplificazione della catena α del recettore, la quale provoca una segnalazione più intensa

Traslocazione 5-12

proteina di fusione ⇾ PDFG receptor e fattore trascrizionale TEL

Translocated Ets Leukemia Protein

TEL dimerizza, determina una dimerizzazione costitutiva indipendente dalla presenza del

ligando ⇾ segnalazione costitutiva

la parte N-terminale del recettore è costituita da un fattore trascrizionale che può

associarsi a se stesso dimerizzando

Leucemia mielomonocitica cronica

Ligandi e recettori della famiglia di EGF

Epidermal Growth Factor ⇾ fattore di crescita dell’epidermide

regolazione della crescita, proliferazione e differenziazione cellulare

Vi sono una serie di ligandi che legano i rispettivi recettori

chiamati anche ERBB da eritroblastosi 1- ERBB1o EGFR

2- ERBB2 O HER2/Neu

3- ERBB3

4- ERBB4

I recettori sono tirosin-chinasici e possono dimerizzare formando omo o eterodimeri

diverse opzioni per gli eterodimeri: 1/2, 2/3, 2/4 che riconoscono ligandi differenti

Presentano un dominio citoplasmatico contenente siti di fosforilazione in tirosina

residui fosforilati fungono da siti di legame per proteine che trasducono il segnale

Il ligando non partecipano direttamente all’interazione tra i recettori

La porzione extracellulare contiene 4 domini:

I e III sono coinvolti nel legame al ligando

II media la dimerizzazione

IV inibisce la dimerizzazione mediante legami molecolari con il dominio II che, se legato, ha una conformazione con sito di

dimerizzazione inaccessibile

Il ligando induce cambiamenti conformazionali che eliminano l’interazione inibente tra il dominio II e il IV permettendo la

dimerizzazione

Normalmente i recettori sono in uno stato conformazionale chiuso ⇾ legame tra IV e II

Tutti i recettori ERBB sono attivati dal legame con il ligando, eccetto ERBB2

- non ha ligandi

- è costitutivamente attivo perché i domini II e IV non interagiscono ripiegandosi

- è sempre disponibile alla dimerizzazione

sempre disponibile senza che vi sia la necessità che venga attivato da un ligando (manca primo livello di controllo)

per questi motivi è il partner preferito degli altri ERBB ⇾ per dimerizzazione

ERBB3

deve essere attivato dal legame del ligando, presente in conformazione chiusa

non ha attività chinasica efficiente, richiede un partner alternativo ⇾ no omodimeri ERBB3

sei siti di legame fosforilabili, legame a valle con la subunità p85 di PI3K

Effetti biologici mediati da ERBB/EGFR Il pathway più frequentemente deregolato nel cancro è PI3K/AKT

Importante la via di Ras e AKT

Diverse alterazioni del pathway degli ERBB:

- deregolazione dei ligandi

- deregolazione dei recettori

- deregolazione dei ligandi

nelle cellule tumorali i recettori ERBB spesso sono iperattivati da un’alterata produzione di ligandi

IGF, IGFα Possono avvenire mutazioni nei geni per i ligandi stessi

esempio: una singola sostituzione 61A-G nel 5’ non tradotto di EGF induce una

iperproduzione di EGD nel melanoma e carcinoma epatocellulare

Il pro-ligando è processato da metalloproteasi

tumore alla mammella ⇾ correlazione tra alti livelli di ADAM17 e alta attività di EGFR

Mutazioni nei geni per i ligandi possono determinare iper-produzione dei ligandi

Mutazioni di proteine che provocano l’attivazione dei ligandi che sono presenti come pro-ligandi e vengono sottoposti

a clivaggio da parte della metalloproteinasi ADAM17 che è espresso ad alti livelli

Recettori accoppiati a proteine G

attivano l’espressione delle proteasi ADAM

iperespressione di GPCR nel carcinoma della prostata, associata ad attivazione cronica di EGFR

Metalloproteasi possono essere regolate dai recettori accoppiati alle proteine G, attivazione e incremento dell’

espressione delle metalloproteasi ⇾ che a loro volta attivano i pro-ligandi

iper-espressione dei recettori legati alle proteine G

Influenza ormonale

il legame dell’estradiolo al recettore degli estrogeni stimola l’attivazione di MMP che libera ligandi di ERBB

l’estradiolo normalmente provoca fluttuazioni nella crescita durante il ciclo mestruale e in gravidanza

recettori per gli estrogeni stimolano l’attivazione delle metalloproteasi che hanno un’azione indiretta

attivazione dei recettori da parte dell’estradiolo ⇾ fisiologico ma può portare a ulteriore disregolazione

La componente stromale mesenchimale fornisce buoni apporti di ERBB mediante stimolazione paracrina

la cellula tumorale può educare lo stroma, aumento della produzione di fattori favorevoli alla crescita del tumore

Vie a valle mutate ⇾ RAS mutato (attiva le MAP chinasi) possono attivare l’iper-produzione di alcuni ligandi come

TGFα, uno dei ligandi di EGFR/ERBB1

- deregolazione dei recettori

l’elevata segnalazione di EGFR è correlata a una prognosi infausta

EGFR/ERBB1 segnala ad alti livelli in diversi tumori ⇾ 80/100% dei tumori testa e collo

⇾ 80% dei carcinomi del polmone a cellule squamose

⇾ 50% dei glioblastomi

⇾ carcinoma della mammella, vescica, prostata e rene

Eritroblastosi aviaria ⇾ portata da retrovirus che ha acquisito erbB dal pollo, portato nelle cellule sane

Gene ERBB1 Nel glioblastoma sono frequenti delezioni nel dominio

extracellulare

- completa delezione del dominio extracellulare ⇾ v-erb, oncogene virale della leucemia eritroblastica aviaria

attivazione costitutiva ad alto livello

- delezione di EGFR vIII nei domini I e II spesso associata ad amplificazione genica

Effetto secondario della progressione tumorale, può essere determinata dalla formazione di

porzioni extracromosomiche nche si chiamano double minutes libere nel nucleo, oppure dalla

formazione di regioni che si ripetono all’interno del cromosoma

Correlata con una prognosi infausta

Entrambe rendono l’attivazione del recettore ligando-indipendente

Mutazioni missense nel dominio extracellulare forniscono un meccanismo alternativo di attivazione di EGFR

Mutazioni del dominio tirosin-chinasico

Attività tirosin-chinasica del recettore diventa indipendente dal ligando

Vi sono dei siti preferenziali di mutazione, hot-spot mutazionali

ricorrenti in questo caso nel tumore polmonare

Gene ERBB2

ERBB2 in conformazione aperta, partner preferito dagli altri ERBB per la dimerizzazione

ma può funzionare anche come omodimero, ma è meno efficace

Viene overespresso in molti tumori: carcinoma della mammella, del polmone a cellule squamose, del pancreas, colon,

esofago, endometrio e cervice uterina

Overespressione frequentemente determinata da amplificazione genica ⇾ rende la segnalazione di ERBB meno

dipendente o totalmente indipendente dagli stimoli esterni, dal ligando

no mutazione del gene, ma amplificazione genica

Fattore prognostico negativo

Correla con dimensioni del tumore, elevata frazione di crescita, diffusione ai linfonodi, alto grado (anaplasia), aneuploidia,

mancanza di recettori per ormoni steroidei (recettori per estradiolo)

indipendenza da stimolazioni esterne che attivano la via di ERBB

forte livello di anaplasia: presenza di alterazioni nella morfologia, nei fusi mitotici, …

Elevati livelli di ERBB2 hanno effetti oncogenici

Associazione ad altri recettori

- segnalazione più potente

- segnalazione su vie a