Genetica dei Tumori

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Genetica dei Tumori

• Il cancro è una malattia genetica a livello
  cellulare
• mutazioni in uno o più geni (uno o entrambi gli
  alleli)
• mutazioni sporadiche e in alcuni casi ereditate
• ipotesi multifattoriale

• Ereditarietà
• Più evidente nelle rare forme familiari
  (ereditarietà mendeliana-penetranza incompleta)
• Rischio superiore alla media in alcune famiglie
  anche in assenza di un chiaro pattern di
  ereditarietà

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Genetica del cancro
Normal cells
Ignorare i segnali darresto
Aggirare la necessità di fattori di crescita
Ignorare i segnali di inibizione da contatto
Acquisire Instabilità genetica/genomica
Bypassare Apoptosi
Sfuggire al sistema immunitario
Colonizzare tessuti distanti
Rompere le barriere tissutali
Tumour cells
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(No Transcript)
4
Retrovirus e cancro
Ciclo vitale Retrovirus
5
(No Transcript)
6
(No Transcript)
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Scoperta degli oncogeni Trasformazione cellule
in coltura
Cells in culture and in vivo exhibit
contact-inhibition
Cancer cells lack contact inhibition feedback
mechanisms. Clumps or foci develop.
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ISOLARE NUOVI ONCOGENI
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proteine codificate da Oncogeni e associazione
con tumori umani
1-Increased numbers in 20 of breast cancers
2- RAS Activated by mutations in 20-30 of
cancers
3. Abl Kinase Activated by chromosomes
translocation
4. Src Kinase Activated by mutations in 2-5
of cancers
6. Checkpoint Protein
5. p53 Protein Mutated or deleted in 50 of
cancers
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Meccanismi di attivazione degli oncogeni
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Amplificazione di c-myc e N-myc
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Traslocazione cromosomica 9 / 22 Formazione del
cromosoma Philadelphia
cromosoma Philadelphia
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Traslocazione 8 / 14 e analoghe spostamenti di
c-Myc
14
Mutazione puntiforma del protoncogene RAS
15
Progressione neoplastica
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(No Transcript)
17
(No Transcript)
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Modello multi hit e cancerogenesi
Gene APC Familial Adenomatous Poli
APC codifica per una proteina di 240 kD espressa
in molti tessuti Mutazioni di APC producono
proteine troncate.

• La mancanza di APC causa accumulo di b-catenina

• b-catenina attiva la trascrizione della cyclin D1

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2-hit Ipotesi di Knudson
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pRB tiene bloccata la fase S del ciclo
21
pRB
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DNA repair genes Geni codificanti proteine
coinvolte nella riparazione del DNA Base
excision, nucleotide excision, mismatch repair,
riparazione post-replicativa Mutazioni di
questi geni nella linea germinale sono
responsabili di parecchie Sindromi a carattere
ereditario Sindrome di Bloom, ataxia
telangiectasia, sindrome di Cockayne, HNPCC,
cancro mammario
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Mutazione in geni del mismatch repair e Cancro

• La perdita/mutazione di entrambi gli alleli ha
  come effetto la deficienza nella riparazione
  degli errori di replicazione (fenotipo
  RERReplication Error Repair), incrementando il
  livello di mutazioni in geni critici e
  predisponendo indirettamente alla formazione di
  tumori
• Il fenotipo RER si riflette in microsatellite
  instability (MSI or MIN)
• Il fenotipo MSI/RER è anche riscontrato in altri
  tumori non ereditari

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A Genetic Model for Colorectal Tumorigenesis
Error-Prone DNA Repair MSH2, MLH1, PMS1, PMS2
Inactivating Mutation Type II TGFß Receptor
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BRCA1/BRCA2 e Cancro

• I geni BRCA1/2 (familial breast Cancer) sono
  considerati responsabili di una parte
  significativa di cancro mammario ereditario.
• BRCA1 rischio aumentato di 5-50 volte di
  contrarre tumore mammario, tumore alle ovaie
  nelle donne e tumore al colon e alla prostata in
  maschi.
• BRCA2 aumentato rischio di contrarre tumore
  mammario, tumore alle ovaie anche nei maschi
• Tumore mammario spesso bilaterale.

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Geni oncosoppressori
Oncogeni

• Geni trasformanti di Retrovirus
• Geni cellulari mutati (ras) o deregolati
• (c-myc) attivanti la proliferazione
• Geni di virus a DNA (HPVE6 HPVE7
• adenovirus E1A E1B che inattivano geni
• (pRB, p53) cellulari

• - signal transduction (TGF?-RII, NF-1, APC)
• - ciclo cellulare (CDKIs, p53, RB, BRCA1/2)
• - Trascrizione (PML. p53, WT-1)
• - stabilità Gen./DNA repair
• (hMSH2, hMLH1, BRCA1/2)

Meccanismi di attivazione/inattivazione

• Mutazioni punto (CDS, promoter, splice)
• Micro-inserzioni/delezioni
• Delezioni Genomiche (interstiziali, cromosomiche)
• Traslocazioni cromosomiche
• Epigenetiche (ipermetilazione (CG) promotore)

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Pathways leading to cancer
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and
Gatekeepers
Caretakers

• Geni determinanti la suscettibilità
• a sviluppare tumori
• -enzimi riparazione DNA
• - Porta a instabilità genomica
• Aumenta la probabilità di
• mutazione di un gene
• Gatekeeper
• - Causa indiretta di cancro

Classici geni tumor suppressor (TS) che regolano
la corretta proliferazione e divisione
cellulare - La loro mutazione ha come effetto la
perdita del controllo del ciclo cellulare
Gatekeeper pathway
Caretaker pathway
CANCER
G
S
S
S
HNPCC, BRCA
S
S
S
S
G
S
APC, p53, NF-1, Rb
S
S
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p53 Guardian of the Genome

• Localizzato sul cromosoma 17(p13) il gene
  oncosoppressore più comunemente mutato (mutazioni
  punto, delezioni) nel cancro (gt50) che codifica
  per un fattore di trascrizione coinvolto nella
  regolazione del ciclo cellulare
• Ruoli molteplici nel mantenimento della stabilità
  genetica mediante induzione di arresto in G1/S,
  DNA repair, G2/M checkpoint, Apoptosis.
• P53 mutanti nulli in topo hanno una elevata
  suscettibilità alla formazione di tumori come gli
  individui affetti dalla sindrome di Li-Fraumeni.

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p53 domini proteici e hot spots mutazionali
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La proteina p53

• deregolata (incremento) da stimoli cellulari e
  proteine sensor (ATM, Chks, p14) inattivato da
  proteine virali (HPV E6)
• Degradata dalla protein HDM2 (Mdm2)
• Induttore tracrizionale tra gli altri di p21,
  MDM2, GADD45, BAX, Puma etc.
• Scoperta di omologhi di p53 p73 (1p36) - mostra
  attività p53-like p63 - coinvolto in sviluppo di
  specifici tessuti

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Carcinogenesi indotta da instabilità genomica per
mancato funzionamento del pathway controllato da
p53
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Più del 50 dei tumori possiedono una proteina
p53 anormale o mancante - colon, breast,
bladder, lung, liver, blood, brain, esophagus and
skin   il gene p53 sembra essere molto incline a
mutazioni geniche ed è stato suggerito che p53
possa essere un mediatore tra insulti ambientali
e lo sviluppo del cancro
Cancro del fegato Le popolazioni residenti in
SUD-Africa e nellla regione di Qidong in Cina
hanno in comune il rischio dellesposizione a 2
fattori ambientali con attività mutagena
Aflatossina B1 e virus dllepatite B. le
mutazioni indotte sul gene p53 sono specifiche
transversioni TgtG nello stesso codone
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(No Transcript)
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• Sindrome familiare Li-Fraumeni
• - Gli individui affetti da questa sindrome
  sviluppano tumori in età giovanile e in
  molteplici organi
• - 50 sviluppano tumori dalletà di 30 anni
• - 90 mostrano un cancro a 70 anni
• Gli individui affetti da questa sindrome hanno il
  gene p53 mutato nella linea germinale e tutte le
  cellule mostrano un allele di p53 mutante, è
  sufficiente la mutazione/perdita dellallele
  wild-type in una cellula di qualsiasi tessuto per
  leventuale sviluppo di tumori in quel tessuto.

GEN MOL Di Leonardo 2009
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TP53
p53 Pathway
Danno al DNA
Cell stressors (hypoxia, riduzione pool
nucleotidico)
segnali iperproliferativi
ATM, ATR
p14 ARF
?
p21/PCNA, GADD45
Bax
Apoptosis
arresto del ciclo cellulare, DNA repair
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Regolazione del ciclo cellulare eucariotico
Go
Cicline
Le Cicline sono subunità regolative che oscillano
durante il ciclo cellulare
Cyclin-dependent kinases (CDK)
Le chinasi ciclina dipendenti (CDK) sono
regolatori cruciali del ciclo cellulare. Le CDK
sono proteine che fosforilano proteine proprie
del ciclo cellulare solo quando sono associate a
specifiche cicline.
Cyclins and CDK proteins
Linterazione tra CDK e cicline è responsabile
della corretta regolazione della progressione nel
ciclo cellulare.
Stop
Inibitori che a loro volta regolano lattività
catalitica dei complessi Cyc-CDK.
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(No Transcript)
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Overview of cell cycle controls
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Checkpoints e il controllo del ciclo cellulare
Checkpoints sono distribuiti lungo il ciclo
cellulare e sono costituiti da sistemi di
sorveglianza per mezzo dei quali la cellula
discrimina se procedere alla fase successiva o
ARRESTARE la progressione cellulare.
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G1/ S checkpoint
cyclin D1
Cdk4
P
P
p27
P
P
pRB
p21
P
P
P
P
P
pRB
pRB
pRB
Inhibited
E2F
E2F
E2F
p21
p27
S, G2, and M phase genes
E2F
cyclin E
Cyclin E Cyclin A Cyclin B DHFR TK
Cdk2
P
42
THE END