Patologia molecolare Mackay

OVARICO.

Il 60% delle donne con BRCA-1 mutato, svilupperà il carcinoma alla mammella entro il 75° anno

di età. ONCOSOPPRESSORE BRCA-2

Gene simile per funzione a BRCA-1, ma diverso strutturalmente. Anche BRCA-2 interagisce con

RAD51, promuovendo la riparazione del DNA. Tale interazione, però, non è diretta, ma per farla

avvenire c’è bisogno della formazione del complesso BRCA-1/PALB-2/BRCA-2.

Come per BRCA-1, anche BRCA-2 per essere attivato deve essere fosforilato da ATM.

Anche BRCA-2 mutato è associato a CANCRO DELLA MAMMELLA e OVARICO, ma in

percentuale minore rispetto a BRCA-1 (il 45% delle donne con mutazione su entrambi gli alleli di

BRCA-2, sviluppa un cancro alla mammella entro il 75° anno di età, contro il 60% di BRCA-1).

ONCOSOPPRESSORE E-CADERINA

La caderina E è una glicoproteina integrale di membrana che media l'adesione tra le cellule

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epiteliali in presenza di Ca e promuove l’apoptosi cellulare, qualora due cellule adiacenti si

stacchino. È codificata dal gene CDH-1. L'adesione promossa dalle caderine è un'adesione

omotipica, ovvero fra cellule uguali.

In condizioni normali, la E-caderina lega la β-catenina citoplasmatica. Il tutto unisce e

stabilizza i citoscheletri di due cellule adiacenti.

Se due cellule adiacenti unite si staccano, in condizioni normali, le due cellule staccate vanno

incontro ad apoptosi, al fine di impedire la loro migrazione e la crescita in posti dove non

appartengono e, di conseguenza, dove non hanno alcun ruolo fisiologico  l’apoptosi post

perdita di contatto tra le cellule previene la METASTATIZZAZIONE.

Quando il gene per la E-caderina viene mutato, non si ha più l’apoptosi post-inibizione da contatto

 le cellule staccate migrano ed invadono i tessuti adiacenti  metastatizzazione.

Uno dei tumori correlati con la perdita del gene per la E-caderina è il CARCINOMA GASTRICO

EREDITARIO DIFFUSO, caratterizzato proprio da alta invasività dei tessuti adiacenti.

ONCOSOPPRESSORE VHL (Von Hippel Landau)

Il gene VHL è responsabile della degradazione del fattore trascrizionale HIF1, il quale viene

attivato in caso di ipossia.

Quando vi è eccesso di ossigeno nella cellula (iperossia), VHL lega varie proteine, in

particolare elangine B e C, formando il complesso VEC. VEC lega i fattori trascrizionali HIF

per destinarli al proteasoma per la degradazione. Quando non vi è ipossia, HIF deve essere

degradato, in quanto altrimenti promuoverebbe l’attivazione di VEGF e quindi angiogenesi (che è

uno dei fattori che promuovono lo sviluppo tumorale).

Quando VHL è mutato, non interagisce più con le proteine sopracitate e non si forma più il

complesso VEC. Come risultato finale, si avrà un accumulo di HIF nella cellula e quindi viene

promossa l’angiogenesi.

La mutazione più frequente che colpisce VHL è la metilazione delle isole CpG (poste vicino al

promotore). Quando le isole CpG sono metilate, la trascrizione del gene viene inibita o il gene

viene poco espresso.

Mutazioni di VHL sono legate sia a tumori ereditari, che a tumori sporadici. La forma ereditaria è la

sindrome di Von Hippel Landau, una malattia caratterizzata dallo sviluppo di diversi tumori

(feocromocitoma, emangioblastoma, tumori del pancreas, carcinoma renale…).

ONCOSOPPRESSORE TIMP  induce l’apoptosi ed è inattivato dalla metilazione delle

isole CpG. La sua inattivazione è stata trovata nel neuroblastoma e nel carcinoma della

mammella

ONCOSOPPRESSORE RASSF-1A  stabilizza i microtubuli, promuove l’apoptosi, inibisce

la motilità e l’invasività delle cellule tumorali, regola il ciclo cellulare (modulando

l’espressione delle cicline A1 e D1), etc… È inattivato dalla metilazione delle isole CpG.

ONCOSOPPRESSORE SUPER-OSSIDO DISMUTASI 2

La superossido dismutasi 2 è un enzima che si trova nel mitocondrio. Il gene che la codifica si

trova sul cromosoma 6. È un importante antiossidante e permette la vita delle cellule anche in

condizioni di iperossia (quando vi è troppo ossigeno  radicale superossido). Tale enzima catalizza

la reazione che trasforma il superossido (tossico per le cellule) in perossido di idrogeno

(essendo anche il perossido di idrogeno pericoloso per la cellula, questo viene smaltito

successivamente dall’enzima catalasi).

La mancanza del gene che codifica per la superossido dismutasi 2 si ha, di solito, per DELEZIONE

del cromosoma 6 e si è visto che soggetti che non hanno questo enzima, sviluppano diverse forme

di cancro, come il carcinoma epatocellulare.

miRNA COME ONCOSOPPRESSORI/ONCOGENI

I miRNA sono delle piccole molecole di RNA non codificante (18-24 nucleotidi) a singola

catena.

La formazione dei miRNA

Tali RNA nascono nel nucleo come lunghi RNA a doppio filamento , che nel nucleo subiscono

splicing, capping e aggiunta della coda di poli-A (quindi si sviluppano e maturano come normali

mRNA).

Successivamente, sempre nel nucleo, vengono tagliati in pezzi più corti da DROSHA e

PASHA, e vengono chiamati pre-miRNA.

A questo punto, ossia più corti e sempre nella forma a doppio filamento, vengono portati nel

citoplasma da proteine trasportatrici dette ESPORTINE.

Nel citoplasma si agganciano a DICER (che è una RNAasi), che le taglia in pezzi ancora più

piccoli (in questo stadio, i miRNA sono ancora a doppio filamento).

A questo punto, il complesso microRNA-DICER viene inglobato da un complesso detto RISC

(che sta per “complesso di silenziamento indotto da RNA”). All’interno di RISC, il doppio

filamento di microRNA viene svolto in due filamenti. Uno verrà scelto per rappresentare il

microRNA maturo, mentre l’altro viene rapidamente degradato.

Il miRNA maturo, a questo punto, si lega all’estremità 3’ di un mRNA bersaglio antiparallelo,

causandone la repressione della traduzione o la degradazione.

Funzione dei miRNA

I miRNA si legano all’estremità 3’ UTR di mRNA bersaglio, causandone:

• Repressione della traduzione

• Degradazione

Tramite queste funzioni, i miRNA possono agire sia come oncosoppressori (se silenziano gli

oncogeni), sia come oncogeni (se silenziano gli oncosoppressori). Il fatto di agire come

oncogeni o come oncosoppressori dipende dal fatto che l’azione dei miRNA è di tipo cellula-

specifica. Inoltre, un miRNA può avere più mRNA bersaglio (inducendo nei diversi mRNA,

risposte diverse) e un mRNA bersaglio può legare diversi miRNA (quindi in un mRNA si

possono verificare effetti diversi in base a dove il miRNA si lega).

I miRNA funzionano in maniera simile agli small interference RNA (siRNA), che inducono

degradazione del mRNA bersaglio.

In generale, i miRNA regolano:

• Ciclo cellulare e proliferazione  i miRNA indotti da E2F inibiscono il ciclo cellulare,

tenendo bassi i livelli dei regolatori del ciclo cellulare e i bersagli di E2F stessi (es. ciclina E)

• Apoptosi

• Differenziamento cellulare  es. differenziamento dei granulociti (PMN) e dei monociti

(MN): i miRNA si legano ad NF1A (il quale inibisce il differenziamento dei PMN e dei MN),

inattivandolo. Ne consegue che i PMN e i MN possono differenziarsi in tranquillità.

• Sviluppo cellulare

Mutazioni dei miRNA

I miRNA sono soggetti a inibizione/delezione, poiché i geni che li codificano sono spesso situati

vicino a:

• Siti fragili

• Siti genomici associati a neoplasie maligne

Spesso a mutare non sono i geni che codificano per i miRNA, ma quelli che codificano per le

proteine che servono a farli maturare (es. mutazioni su DICER). In particolare avremo che:

• miRNA sovraespressi  riducono l’espressione degli mRNA bersaglio (siano essi

oncogeni o oncosoppressori)

• miRNA sottoespressi  si hanno in seguito a metilazione/delezione del locus miRNA in

questione. Portano all’espressione abnorme di un gene bersaglio (sia esso oncogene o

oncosoppresore)

miRNA nel dettaglio: miRNA 145

miRNA 145 è un miRNA codificato da un gene che si trova sul cromosoma 5. La sua espressione

è indotta da p53 ed ha come bersaglio l’oncogene Myc  miRNA 145 funge da

oncosoppressore, inibendo Myc stesso e tutti gli alti geni Myc-dipendenti.

Inoltre, miRNA 145 inibisce anche l’angiogenesi (stoppando l’espressione del gene

angiogenetico FLI-1) e il processo di metastatizzazione del tumore mammario (stoppando geni

come ADAM-17, MUC-1 etc…).

Purtroppo, il locus di tale gene è situato vicino ad un sito fragile e spesso viene silenziato o

poco espresso. La sua perdita o bassa espressione è stata correlata a vari carcinomi sporadici

della mammella (ma si hanno anche in altri tipi di tumore, come tumori del colon, della prostata,

della vescica, dell’ovaio, dell’ipofisi e delle cellule B)

miRNA nel dettaglio: miRNA 9

miRNA 9 è un miRNA la cui espressione è indotta dagli oncogeni Myc e N-Myc. Al contrario del

precedente, miRNA 9 funge da oncogene, in particolare:

• Aumenta la motilità e l’invasività cellulare  inibendo il gene che codifica per la E-

caderina

• Aumenta l’angiogenesi e la metastatizzazione  aumentando l’espressione di VEGF

(fattore di crescita mitogeno endoteliale, che stimola l’angiogenesi)

In seguito a ciò, si deduce che l’inibizione di miRNA 9 riduce il processo metastatico.

V-onc NELLA TUMORIGENESI (retrovirus acuti)

I v-onc sono una classe di geni caratteristici dei virus a RNA (retrovirus) ad azione

trasformante acuta. Tali virus sono caratterizzati da uno spiccato potere oncogeno e dalla

comparsa precoce di tumori, appunto perché nel loro genoma sono contenuti questi v-onc.

I v-onc non sono altro che un omologo iperattivo e mutato di altri geni non patogeni (e quindi

non mutati) presenti normalmente nel genoma di tutte le cellule normali studiate. Gli omologhi

non patogeni sono noti come “c-onc” o “protooncogeni”. La funzione di questi c-onc è quella di

promuovere la divisione e il ciclo cellulare e di conseguenza, la proliferazione e sono attivi

solo in determinati momenti della vita della cellula. Al contrario, i virus che trasportano v-onc,

veicolano degli oncogeni veri e propri, che invece sono sempre attivi e che una volta entrati

nell’ospite, vanno a trasformarlo rapidamente e in modo diretto.

Tra v-onc e c-onc vi è una fondamentale differenza: i c-onc sono costituiti sia da introni, che da

esoni, mentre i v-onc solo da esoni.

Si ritiene che i v-onc derivino dagli c-onc, in seguito all’acquisizione (tramite trasduzione), da

parte dei v-onc, delle sequenze codificanti degli c-onc (che negli c-onc sono opportunamente

attivate solo quando servono, mentre nei v-onc sono sempre attive ed è proprio questo fatto