GEN

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GENÉTICA DO CÂNCER

• ONCOGENES E GENES SUPRESSORES DE TUMOR

2
INTRODUÇÃO

• A regulação do número de células somáticas é um
  processo sofisticado, sendo sujeito a defeitos
  nesse processo.
• O acúmulo de mutações em uma linhagem somática
  que inibem a morte celular e aceleram a
  proliferação desordenadamente é o fator causador
  do câncer.

3
INTRODUÇÃO

• A proliferação celular é controlada pelo ciclo
  mitótico celular e morte celular é controlada
  pela apoptose.
• Sinais extracelulares, aliados a receptores
  protéicos, estão ligados a essas duas
  maquinarias, regulando essas vias.

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CICLO CELULAR
5
CICLINAS E CDKs

• Os complexos CDK-ciclina são os responsáveis pela
  transição de uma fase para a outra do ciclo
  celular.
• As CDKs são cinases que fosforilam proteínas
  envolvidas no ciclo celular.
• As ciclinas prendem a proteína-alvo para que a
  CDK possa fosforilá-la.

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TRANSIÇÃO DO CICLO CELULAR
CDK
CDK
CICLINA
CICLINA
PROTEÍNA ALVO
P
PROTÉINA ALVO
TRANSIÇÃO DO CICLO CELULAR
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AÇÃO DAS CDK-CICLINA

• Exemplo CDK-Ciclina de G1
• Enzimas que produzem desoxirribonucleotídeos
• Proteínas com papel na duplicação do cromossomo
• Subunidades do próximo complexo CDK-Ciclina

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• COMO A FOSFORILAÇÃO DE PROTEÍNAS PELO COMPLEXO
  CDK-CICLINA CONTROLA O CICLO CELULAR?

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ALVOS DE CDK

• A fosforilação inicia uma cadeia de eventos que
  ativa fatores de transcrição de genes cujos
  produtos são necessários para a seqüência do
  ciclo celular.

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ALVOS DE CDK
CDK2-Ciclina A
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Desativação de CDK-Ciclina

• Os mRNA de ciclina e a própria proteína são
  altamente instáveis, sendo facilmente degradados.
• As proteínas fosforiladas são desfosforiladas por
  enzimas presentes na célula.

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Checkpoints

• Só permite que a célula prossiga para o próximo
  estágio do ciclo celular quando a fase anterior
  estiver concluída com sucesso.
• Quando algo errado é verificado, ativam proteínas
  que inibem a atividade das CDK-ciclinas.

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p53

• A p53 reconhece o mau pareamento no DNA e ativa
  a p21.
• A p21 se liga a CDK-ciclina e impede sua
  atividade de cinase.
• Para reativá-la, sinais independentes fosforilam
  o complexo.

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• APOPTOSE
• POR QUE É IMPORTANTE TERMOS MECANISMOS DE
  AUTODESTRUIÇÃO?

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APOPTOSE

• A perda de uma célula somática é desprezível, uma
  vez que os tecidos possuem células-tronco para
  reserva.
• Quando anomalias celulares são detectadas, a
  maquinaria de apoptose ativa a destruição da
  célula.

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EVENTOS DA APOPTOSE

• Membranas de organelas se rompem
• DNA cromossômico é fragmentado
• Célula torna-se esférica
• A célula se rompe corpos apoptóticos
• Remoção por células fagocíticas

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CASPASES

• Proteases específicas de aspartato contendo
  cisteína
• Corta proteínas alvo, que iniciam a apoptose
• Caspases Iniciadoras e Executoras

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VIA DE APOPTOSE
ATIVAÇÃO DA CASPASE INICIADORA
CASCATA DE CLIVAGEM DAS CASPASES EXECUTORAS
EVENTOS DA APOPTOSE
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ATIVAÇÃO DA CASPASE INICIADORA
LIGAÇÃO DO CITOCROMO C COM A PROTEÍNA APAF
VAZAMENTO DO MATERIAL MITOCONDRIAL
DANO CELULAR
BCL-2 E BCL-X
ATIVAÇÃO DA CASPASE INICIADORA PELA LIGAÇÃO DO
COMPLEXO
ATIVAÇÃO DA CASCATA DE CASPASES
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• COMO AS CASPASES EXECUTORAS PROVOCAM A APOPTOSE?

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AÇÃO DAS CASPASES

• Além de ativar caspases seguintes
• Inativa a proteína seqüestradora da DNA
  endonuclease
• Ativa a proteína de clivagem da actina
• Da mesma forma, as caspases são responsáveis pela
  degradação das organelas e fragmentação da célula

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Sinais Extracelulares
23
Sinais endócrinos possuem longo alcance
maioria possui uma molécula pequena, são chamados
hormônios são liberados no sistema circulatório.
Sinais parácrinos atuam apenas localmente
maioria são proteínas são os sinais que iniciam
a proliferação e a morte celular.
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Modos de sinalização intercelular. (a) Sinais
endócrinos entram no sistema circulatório e podem
ser recebidos por células alvo distantes. (b) Os
sinais parácrinos atuam localmente e são
recebidos pelas células próximas.
25
Receptores Transmembranares e Ligandos Proteicos
26
Receptores transmembranares
Possuem uma parte fora da célula (domínio
extracelular) , uma parte média (domínio
transmembranar) e uma parte dentro da célula
(domínio citoplasmático).
27
Exemplos de receptores transmembranares. (a) Um
receptor q passa pela membrana celular sete
vezes. (b) Receptor de tirosina cinase, que tem
um único domínio transmembranar. O sítio ativo da
tirosina cinase está no domínio citoplasmático.
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Ligandos Proteicos

• podem agir como sinais que regulam o ciclo
  de divisão ou a apoptose da célula.
• se unem ao domínio extracelular do receptor
• os complexos ligando-receptor liberam
  sinais químicos no citoplasma da célula iniciando
  uma cascata de transdução de sinal.
• ligandos dímeros se unem a dois monômeros
  receptores

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Cascatas de Transdução de sinal
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união do ligando ao receptor mudança na
conformação de uma proteína mudança na
conformação de uma outra proteína modificação
de ativadores e repressores transcricionais
alteração na atividade de muitos genes
cada proteína alterada atua como um sinal
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Uma via de sinalização de RTK
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Controles Extracelulares do Ciclo Celular
33
Positivos promovem a divisão celular
pela ação de mitógenos (fatores de
crescimento). ativam um receptor de
tirosina cinase que leva à expressão dos genes de
ciclina D de G1
Negativos inibem a divisão celular em
tecidos totalmente intactos
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Controles Extracelulares da Apoptose
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• Positivos
• o comando de autodestruição geralmente
  vem de uma célula vizinha.
• Negativos
• bloqueiam a ativação da apoptose
  (fatores de sobrevida)

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Controle extracelular positivo da apoptose. A
interação receptor-ligando leva à ativação de uma
molécula (Apaf), que por sua vez causa a
proteólise e ativação da caspase iniciadora. Uma
série de caspases sofrem então proteólise e são
ativadas, levando ao final à apoptose da célula
37
Câncer
38

• A maioria dos agentes carcinogênicos
  também é mutagênica.
• Vários alelos que aumentam a
  suscetibilidade ao câncer foram clonados e
  mapeados.
• As mutações que estão freqüentemente
  associadas a tipos particulares de cânceres foram
  identificadas.

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• Células cancerosas
• rápida taxa de divisão
• habilidade de invadir novos territórios
  celulares
• alta taxa metabólica
• forma anormal.

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• Mutações promotoras de câncer
• aumentam a habilidade de uma
  célula se proliferar
• diminuem a suscetibilidade de uma
  célula a apoptose
• aumentam a taxa geral de mutação
  da célula ou sua longevidade.
• Os tumores surgem de uma seqüência de
  eventos mutacionais.

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Várias etapas de progressão para a malignidade em
cânceres de cólon e cérebro.
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• Mutações oncogênicas
• mutações dominantes de ganho de função.
• o gene em sua forma normal é chamado de
  proto-oncogene.
• Mutações nos genes supressores tumorais
• mutações recessivas de perda de função.
• genes que codificam proteínas que param o
  ciclo celular ou induzem a apoptose.

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Classes de oncogenes
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• Proto-oncogenes induzem o ciclo celular
  ou inibem a via apoptótica.
• O produto proteico expresso por um
  oncogene é chamado de oncoproteína.
• Expressão desregulada contínua da
  oncoproteína

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Mutação de ponto de um transdutor de sinal
intracelular
46

• Oncoproteína estruturalmente modificada por
  mutação de ponto.

Propaga continuamente um sinal que promove a
proliferação celular
47
Oncoproteína Ras.
48
Deleção de domínio protéico de uma tirosina
cinase receptora de mitógeno
49
Receptor de um fator de crescimento alterado
Não é necessário a presença do fator para que se
inicie a via de proliferação celular.
50
Mutação oncogênica que afeta a sinalização entre
as células.
51
Proteína De Fusão Envolvendo Um Transdutor De
Sinal Intracelular
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• Rearranjo cromossômico na CML, o cromossomo
  Philadelphia, que é diagnóstico da leucemia
  mielóide crônica, é uma translocação entre os
  cromossomos 9 e 22. A translocação produz uma
  proteina hibrida Bcr1-Abl que não tem controles
  normais para repressão da atividade da tirosina
  cinase da proteína codificada por c-abl. É
  mostrado apenas um dos dois cromossomos
  recompostos da tranlocação recípocra.

53
Oncoproteína estruturalmente alterada devido a
fusão gênica.
Oncoproteína propaga continuamente seu sinal de
crescimento adiante na via, independente de um
sinal anterior ( upstream) estar presente.
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Fusão Gênica Causando MáExpressão De Um Inibidor
De Apoptose
55
Há oncogenes que produzem oncoproteínas idênticas
em estrutura a proteínas normais.
Vários oncogenes causadores de má expressão estão
associados a translocações cromossômicas
diagnósticas de vários tumores de linfócito B.
Os rearranjos cromossômicos fazem com que um gene
perto do ponto de quebra seja ligado no tecido
errado.
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Rearranjo cromossômico no linfoma folicular. A
translocação funde o elemento acentuador de um
gene codificante de um anticorpo no cromossomo
14, com unidade de transcrição de um gene no
cromossomo 18 que codifica Bcl-2, um regulador
negativo de apoptose. Este gene de fusão faz com
que a proteína Bcl-2 seja produzida nas células
produtoras de anticorpo, evitando assim que
qualquer sinal de autodestruição induza apoptose
nestas células.
57
Classes de genes supressores tumorais
58

• Funções normais
• Complementares a dos proto-oncongenes
• Codificam reguladores negativos do
  ciclo celular
• Codificam reguladores positivos de
  apoptose
• Participantes indiretos do câncer,
  com um papel normal no reparo de DNA danificado
  ou no controlo da longevidade

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A Retirada De Uma Proteína Que Inibe A
Proliferação Celular
60
Retinoblastoma
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• Características
• Câncer da retina que afeta tipicamente
  crianças novas.
• Formas
• Retinoblastoma Não Hereditário
• Retinoblastoma Binocular Hereditário (HBR)

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• Retinoblastoma Não Hereditário

Gene (RB) que codifica a proteína Rb mutou.
As células da retina que não tem o gene RB
funcional proliferam descontroladamente.
O câncer é uma característica recessiva (rb) ao
nível celular ambos alelos do gene que codifica
a proteína Rb devem ser inativados, seja pela
mesma mutação ou por uma mutação diferente em
cada.
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A maioria dos pacientes tem alguns tumores
localizados em um local do olho ( condição
esporádica).
Não há caso de retinoblastoma na família.
A pessoa afetada não transmite o câncer para sua
prole.
Mutações rb surgem em uma célula somática cujos
descendentes populam a retina.
Mutaçoes surgem por acaso em épocas diferentes no
curso do desenvolvimento na mesma linhagem
celular.
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Retinoblastoma Binocular Hereditário (HBR)
Pacientes têm muitos tumores,nas retinas de ambos
olhos.
Embora rb seja um alelo recessivo ao nível
celular, a análise genética padrão descreveria o
HBR como transmitido de modo autossômica
dominante.
Mutação na linhagem germinativa inativa uma das
cópias 2 cópias do gene RB em todas as células da
retina em ambos olhos. O único gene RB normal
restante adquire mutação rb em pelo menos 1 das
celulas da retina.
65
(No Transcript)
66
O que ocorre na ausência da proteína Rb?
67
(No Transcript)
68
A Retirada De Uma Proteína Que Inibe A
Proliferação Celular E Promove A Apoptose
69
O gene p53 é supressor tumoral, em que ao sofrer
mutação está relacionada a muitos tipos de
tumores.
A proteína p53 ativa é um regulador
transcricional que é inativado em resposta ao
dano ao DNA.
P53 tipo selvagem ativado Evita a
progressão do ciclo celular até que o dano do DNA
seja reparado. Em alguns casos induz a
apoptose.
70
Sem p53
Ciclo celular progride mesmo que DNA danificado
não tenha sido reparado. A progressão do ciclo
celular na mitose eleva a freqüência geral de
mutações, rearranjos cromossômicos, e
aneuploidia, aumentando a chance do surgimento de
outras mutações que promovem a proliferação
celular ou bloqueiam a apoptose.
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Mutações nulas são mutações recessivas nos genes
supressores tumorais que normalmente funcionam
nas vias de reparo do DNA, e assim interferem no
reparo do mesmo. Mutações nulas promovem
indiretamente o crescimento do tumor elevando a
taxa de mutação, tornando mais provável uma série
de mutações em oncogenes e supressores tumorais,
pertubando a regulação normal do ciclo celular e
morte celular programada.
72
Aplicação dos enfoques genômicos à pesquisa do
câncer, diagnóstico e terapias
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Enfoques genômicos para identificar mutações
promotoras de tumor.
74
(No Transcript)
75
Enfoques genômicos para diagnóstico de câncer
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Método Sintomas específicos de
câncer. Exame microscópico da célula
e morfologia tissular. Tecnologia de
microarranjos. OBS Tumores que parecem iguais a
Microcópio óptico podem ter bases moleculares
muito diferentes.
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(No Transcript)
78
As complexidades do câncer
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Imprinting genético Hiperexpressão da telomerase
80
Obrigado!
81
Bibliografia

• GRIFFITHS et.al. Introdução à genética. Rio
  de Janeiro Guanabara Koogan. 8ª Ed. 2006.
• COMMUNITY EYE HEALTH JOURNAL.
• Retinoblastoma. Disponível em lthttp//w
  ww.cehjournal.org/extra/ts04_21.htm gt. Acesso em
  !8/04/08.