Transcript 6\. predavanje

Biološka karcinogeneza
Prof. dr. sc. Nada Oršolić
Zavod za animalnu fiziologiju
C Biološka karcinogeneza

Zloćudna preobrazba stanice može biti posljedica
aktivacije određenih dijelova staničnog genoma

Aktivacijski čimbenici mogu ući u stanicu tijekom
virusne infekcije (20%) ili se neprimjereno
aktiviraju geni koji su neaktivni (protoonkogeni)
odnosno inaktiviraju se antionkogeni (5%)
Onkogeni virusi





U morskih polipa, riba, vodozemaca, ptica i u
sisavaca tumori se mogu razviti kao posljedica
virusne infekcije
Cjepiva kao preventiva
Virusi koji mogu izazvati tumor- onkogeni virusi
Onkogeni učinak mogu imati RNA (oncorna virusi
ili retrovirusi, sadrže enzim reverznu –povratnu
transkriptazu) i DNA virusi
DNA-virusi – svi dvolančani osim parvovirusa koji
je jednolančani
Posljedice virusne infekcije odnos virus-domaćin
1. Citocidni virusi -litički
- uzrokuju smrt stanice
2. Ne-citocidni virusi –ne-litički (trajne
infekcije)
– uspostavlja dinamičku ravnotežu sa inficiranom
stanicom, umnožavaju se, stanica normalno obavlja
svoje funkcije, odgovorni za stalne infekcije
3. Onkogeni tumorski virusi
– transformiraju inficirane stanice (12-48 h)
Citocidni virusi
Inhibicija metabolizma stanice domaćina
Toksični učinak virusnih proteina na stanicu
Poremećaj permeabilnosti stanične membrane
Oštećenje membrane, lizozoma (oslobađanje hidrolotičkih enzima)
Sinteza heat shock proteina
Indukcija apoptoze
Produkcija velikog broja virusa u jednoj stanici
Imunobiološka liza stanica
Citopatogeni učinak virusa
Morfološke promjene
stanica
a) uvećanje stanice
– balonirajuća
degeneracija
b) mnogojezgrene,
džinovske stanice
c) formiranje
sincicija
d) inkluziona
tjelešca
Ne-citocidni virusi - nedostatak ranih
proteina koji inhibiraju metabolizam stanice
domaćina-stalna prisutnost
Antigenske varijacije virusa (gp120)
Prisustvo nedovoljne količine neutralizirajućih protutijela i/ili interferona
Prisustvo defektnih interferirajućih čestica- DI
Imunološka tolerancija (genetski čimbenici, prenatalne infekcije,
molekularna mimikrija virusa)
Smanjena ekspresija MHC I i II
Smanjena ekspresija akcesornih molekula uključenih u imunološko
prepoznavanje
Onkogeni virusi
RNA (Retrovirusi)
DNA (Papovaviridae, Adenoviridae,
Herpesviridae, Poxviridae, Hepadnaviridae)
Tipovi virusnih infekcija


Akutne-produktivne infekcije
Perzistentne infekcije-trajne infekcije (ne
napuštaju domaćina, nukleinska kis. virusa
ugrađena u DNA)
 Neproduktivne :
 latentne infekcije (herpes virusne infekcije)
 Produktivne:
 kronične infekcije (Hepatitis B i Hepatitis C)
 spore ili “slow” infekcije (HIV/AIDS)
Trajna virusna infekcija

Latentna virusna infekcija- nukleinska kiselina virusa ostaje u stanici, najčešće
ugrađena u staničnu DNA (primjerice, u tijeku infekcije sa HIV, herpes simplex
virusom i virusom varicella zoster).



Kronična virusna infekcije - stalna nazočnost virusa u tijelu domaćina tijekom dužeg
vremena bez vidljivih znakova ili simptome bolesti (ne javljase klinički akutna
reaktivacija); stalna opasnost za širenje virusa na osjetljive osobe.
Onkogene (tumorske) infekcije su posljedica infekcije tumorskim virusima (primjerice
Epstein Barrov virus (EBV) uzrokuje nazofaringealni karcinom i Burkittov tumor;
Virus hepatitisa B i Virus hepatitisa C uzrokuju karcinom jetre; Herpes simpleks tip 2
i HPV uzrokuju karcinom grlića maternice, HIV uzrokuje Kaposijev sarkom, itd.


Latentne virusne infekcije- reaktiviraju se slabljenjem imunološkog odgovora.
Ovi virusi perzistiraju u napadnutim stanicama u kojim pokreću proces onkogeneze.
Spore virusne infekcije imaju veoma dug inkubacioni period, koji može da bude više
mjeseci ili godina. Spore virusne infekcije manifestuju se teškom kliničkom slikom i
većinom imaju smrtan završetak (subakutni sklerozirajući panencefalitis – kasna je
komplikacija ospica).
Isti virus može se ponašati različito!

Ovisno od vrste stanice koju virus inficira i
stanja u kome se ona nalazi, isti virus
može da se ponaša i kao:



Citocidni
Necitocidni
Transformirajući

Primjer: herpes virusi
Razlike između DNA i RNA virusa
DNA virusi
 DNA
virusi
se
umnožvaju u stanicama
svojih
prirodnih
domaćina
ali
ne
prouzrokuju tumore u
njima
 DNA
virusi inaktiviraju
stanične
antionkogene
(tumorsupresor
gene,
p53, RB)
RNA virusi
 RNA virusi prouzrokuju
tumore u svom
prirodnom domaćinu
(transformiraju permisive i
nepermisive stanice)

RNA virusi pretežno
aktiviraju prtoonkogene
Značajke virusom transformiranih
stanica
Nazočnost virusnog genoma (cijelog ili dijela)
Morfološke promjene (promjene citoskeleta i oblika stanica)
Gubitak kontaktne inhibicije (besmrtne, višeslojni rast)
Smanjena potreba za faktorima rasta
Promjene u sastavu plazmatske membrane (manje glikolipida i fibronektina više oligosaharida-povećanje
aglutiniranosti)
Promjene u karakteristikama prijenosa preko stanične membrane
Ekspresija tumorskih antigena (virus specifični tumorski antigeni)
Kromosomske promjene (delecije, translokacije, duplikacije djelomične ili kompletne)
Fenotipske značajke transformirani
stanica
1. Promjene
u citoskeletu
-citoskelet se sastoji od nasumice isprepletanih mikrofilamenata nepovezani
sa transmembranskim izvastaničnim matriksom-promjena u obliku stanice
2. Promjene u staničnoj membrani
- povećana sekrecija proteaza, izražena aglutinacija stanica
3. Promjene u izvastaničnom matriksu
– smanjena količina fibronektina vodi smanjenoj adhezivnosti stanica
Virusi
Omotač
Kapsida

Virusni genom
Virusni genom
Proteinski omotač-kapsida
Virusni omotač (stanični lipidni dvosloj,
virusni proteini matriksa, virusni
glikoproteinski izdanci)

Zrela infektivna virusna čestica - virion


Građa virusa
DNA
ili
+
kapsida
= nukleokapsida
kapsida
=
=
Minimalni
virus
RNA
DNA
ili
RNA
+
nukleokapsida +
omotač
=
Virus sa
omotačem
DNA virusi



Papova virusi – kružna molekula DNA
Herpesvirusi, adenovirusi, poksvirusi linearna DNA
Virusna ovojnica


Proteinska-Kapsida
Membranska –proteinski sloj obložen dvoslojnim
lipoproteinskim omotačem
Virusni genom


Veirusni genom se sastoji od :
Replikacijskih dijelova (na krajevima genoma, LTR) kojima se ubacuje u stanični
genom

Infekcijskih dijelova (sredina, pol, gag, env), specifečni virusni geni koji određuju
enzime kojih nema u stanici domaćina

Specifečni virusni geni:

pol- sinteza enzima povratne transkriptaze
gag-sinteza unutrašnje proteinske građe virusa
env-sinteza građe virusne membrane



Između infekcijskog i replikacijskog dijela neki virusi imaju poseban gen odgovoran za
zloćudnu preobrazbu inficirane stanice-virusni onkogen (v-onc)

Gubljenjem replikacijskog dijela virus gubi sposobnost
umnažanja
Gubljenjem infekcijskog dijela virus ostaje ugrađen u stanični
genom i ne može ga napustiti

Značajke reproduktivnog ciklusa
Infektivni ciklus virusa
Inicijacija infekcije
Virusno umnožavanje
ili replikacija
Sastavljanje ili zrenje
virusa
Izlaženje virusa iz
stanice
• Inicijacija infekcije
• Prihvat viriona za staničnu strukturu (receptor, glikoprotein) te
vezanje specifičnim virionskim proteinom (antireceptor)-ovisi o
konc. iona
• Penetracija virusa: prijenos virionske čestice kroz staničnu
membranu, endocitozom, stapanjem (fuzijom) virusne ovojnice s
staničnom membranom
• -ovisi o energiji
• Svlačenje virusa
• Virusno umnožavanje ili replikacija
• Kodiranje i organizacuja virusnih gena,genska ekspresija,replikacija
virusnih gena te sastavljanje
• Sastavljanje ili zrenje virusa
• Reproduktivni ciklus virusa traje najkraće 6-8 sati (pikorna
virusi),
• najdulje 72 sata
Ulazak virusa u stanicu
– goli virioni – izravna
penetracija
– virioni s ovojnicom fuzija s membranom
- fagocitoza
Virusi djeluju direktno i indirektno




RNA virusi: integracija u genom i nastanak
rearažmana, aktivacija ili stišavanje staničnih
gena i dr.
Onkogeni direktno narušavaju signalne puteve
DNA onkogeni virusi: stanicu imortaliziraju ili
narušavaju stanični ciklus da bi potakli sintezu
njihove DNA.
Za vlastito umnožavanje rabe sustav za sintezu
DNA i proteina stanica domaćina
DNA virusi







HERPESVIRIDAE
HEPADNAVIRIDAE
ADENOVIRIDAE
PARVOVIRIDAE
PAPILLOMAVIRIDAE
POLYOMAVIRIDAE
POXVIRIDAE
Genom virusa može biti dvolančana ili
jednolančana DNA i RNA:




ds DNA (double stranded – dvolančana
DNA)
ss DNA (single stranded – jednolančana
DNA)
ds RNA (double stranded – dvolančana
RNA)
ss RNA (single stranded – jednolančana
RNA)
ss RNA

U jednolančanih RNA virusa (ss RNA)
genom se može u procesu replikacije
dvojako ponašati, pa prema tome su i
označene kao

ss RNA + - pozitivna i
ss RNA – negativna.

Jednolančani RNA virusi




Pikornavirusi -1 (+) linearna
Togavirusi- 1 (+) linearna
Rabdovirusi- 1 (-) linearna
Paramiksovirusi- 1 (-) linearna
Sinteza DNA virusa:dvolančana
DNA (ds DNA)





umnažanje slično normalnoj replikaciji DNA i
translaciji proteina u stanici
u staničnoj jezgri oba lanca virusne DNA
služe kao kalup za replikaciju
DNA se prepisuje u mRNA, a proteini
kapsomere sintetiziraju se u citosolu
kapsomere se vraćaju u jezgru i spontano
udružuju s virusnom DNA
herpes i papiloma virusi
Slijed reakcija tijekom replikacije
herpesvirusa
Roditeljska DNA
Stanični transkripcijski
čimbenici
2
mRNA
Proteini “vrlo rani”
3
mRNA
5
Nasljedna DNA
Virusno potomstvo
6
mRNA
4
Proteini “rani”
7
Strukturni proteini
“kasni”
Sinteza DNA virusa:jedno lančana
DNA (ss DNA)




Enzimi domaćina sintetiziraju novi
komplementarni lanac DNA koji zajedno
s ss DNA virusa tvori ds DNA
ds DNA se prepisuje u mRNA itd.
ss DNA se pakira u nove virione
Parvovirusi (eritem)
Slijed reakcija prilikom replikacije
virusa hepatitisa B
Virionski enzimi
Genomska
kružna DNA
DNA popravak
DNA
(+)lanac RNA
Genomska RNA
Genomska DNA
(virusno potomstvo)
protein
Replikacija RNA virusa

1.Virusni genom je RNA+ kada se u procesu replikacije ponaša kao
mRNA (informaciona RNA).

RNA+ nakon oslobađanja proteina kapside u stanici se veže
za poliribosome i započinje sintezu ranih proteina tj. enzima koji će
katalizirati sintezu virusnih genoma potomaka.

2. RNA- genom imaju oni virusi čiji je genom komplementaran
informacijskoj RNA, tj. za aktiviranje genoma neophodan je enzim
RNA transkritptaza ugrađen u kapsidi koji će omogućiti transkripciju
RNA- u iRNA tj. RNA+.
3. retrovirusi koriste reverznu transkriptazu za sintezu DNK iz RNK

Sinteza RNA virusa-pozitivna
jednolančana RNA (+ ss RNA)





+RNA djeluje izravno kao mRNA i upravlja
sintezom virusnih proteina
-RNA lanac se prepisuje s +RNA pomoću
virusne RNA polimeraze
-RNA služi kao kalup za sintezu ss +RNA
genoma koji se pakira u nove virione
prepisivanje RNA RNA jedinstveno za
viruse
poliovirus
Slijed reakcija tijekom replikacije
jednolančanih (+) RNA virusa
(+) lanac
roditeljska RNA
1
Protein kodiran čitavim
genomom
prevođenje
2
Virusna transkriptaza
(-) lanac RNA
3
(+) lanac RNA
4
Virusno potomstvo
Umnožavanje virusa hepatitisa C
Sinteza RNA virusa-Retrovirusi





Također ss RNA genom, ali ne djeluje izravno kao
mRNA
na kalupu +RNA reverzna transkriptaza sintetizira
DNA intermedijar
DNA intermedijar je kalup za sintezu novih +RNA
molekula koje djeluju kao mRNA i virusni genom za
nove virione
DNA intermedijar može se ugraditi u genom
domaćina djelovanjem enzima INTEGRAZE – nastaje
PROVIRUS
HIV
Slijed reakcija tijekom replikacije
retrovirusa
1
Roditeljska RNA
2
Linearna DNA
Integrirana DNA
Virionska tRNA enzimi
5
3
Virusni proteini
4
(+) nasljedna RNA
(+) mRNA
6
7
Virusno potomstvo
1, 2 uspostavljanje infekcije; 3-7-reproduktivna infekcija (proizvodnja virusa)
Razmnožavanje HIV virusa
Sinteza RNA virusa-negativna
jednolančana RNA (- ss RNA)



+RNA sintetizira se pomoću virusnog
enzima RNA-ovisne RNA transkriptaze
koja se otpušta iz kapside prilikom
ulaska virusa u stanicu domaćina
+RNA služi kao mRNA i kao kalup za
sintezu novih kopija –RNA koje se
pakiraju u zreli virion
virus gripe, rabies
Slijed reakcija tijekom replikacije
jednolančanih (-) RNA virusa
(-) lanac
roditeljska RNA
1
(+) mRNA
Virionski enzimi
3
(+ lanac RNA
4
(-) lanac
nasljedna RNA
5
Virusno potomstvo
Virusni proteini
Sinteza RNA virusa-dvolančana
RNA (ds RNA)




+ lanac služi kao mRNA za sintezu proteina
jedan od sintetiziranih virusnih proteina je
karakteristična RNA polimeraza koja
proizvodi još ds RNA
svaki lanac služi kao kalup za sintezu
komplementarnog lanca
rotavirus (diareja)
Sklapanje životinjskih virusa

DNA virusi - sklapanje viriona u jezgri i
otpuštanje u citoplazmu

RNA virusi – sklapanje u citoplazmi

Broj proizvedenih viriona ovisi o tipu virusa i
veličini i stanju stanice domaćina
Razmnožavanje virusa:
a) prijanjanje za stanicu – receptori na kapsidi ili vanjskoj ovojnici
b) prodiranje u stanicu
c) razgradnja kapside i oslobađanje virusne nukleinske kiseline
d) proizvodnja virusnih proteina
e) replikacija nukleinske kiseline (faze d i e) također obuhvaćaju inhibitore stvaranja stanične RNA i
proteina.
f) sklapanje virusnih jedinica
g) izlaženje iz stanice: – goli virusi izlaze odjednom svi i razaraju stanicu
– virusi s lipidnom ovojnicom izlaze pomalo i ne uništavaju stanicu
Posljedice:
Posljedice ulaska virusa u stanicu
1. umnažanjem virusa dolazi do raspada (lize stanica) i
inficiranja novih stanica
2. virus može ostati skriven u staničnom genomu (spolna
stanica) te omogućiti prijenos u potomke (vertikalni
prijenos)
3. aktivacija transformacijskog gena (onkogena)
promjena stanice u zloćudnu i nastanak tumora (zloćudna
preobrazba).
Onkogeni virusi čija se genomska informacija ugrađuje
u genom stanica domaćina kao kritični događaj u
staničnoj transformaciji
Virusi
DNA virusi
-papovavirusi (polioma, SV40)
-adenovirusi
-hepadnavirusi (hepatitis B)
Retrovirusi
(Rous sarcoma)
Dio koji se ugrađuje u
genom stanice domaćina
Cjeli virusni genom ili dijelovi
Rijetko cijeli genom obično dijelovi
Obično ulomci ili rekombinirani
virus
Obično kompletna DNA kopija
haploidnog RNA-genoma virusa
VIRUSI UDRUŽENI SA HUMANIM
MALIGNITETIMA
DNA virusi
Papovavirusi
Papilloma virus
karcinom cerviksa uterusa
Hepadnavirusi
Hepatitis-B virus
hepatocelularni karcinom
Herpesvirusi
Epstein-Barr virus
Burkitt-ov limfom
nazofaringealni karcinom
RNA virusi
Retrovirusi
HTLVI
adultna T-stanična leukemija
HIV-1
Kaposijev sarkom
Egzogeni i endogeni virusi






Egzogeni virusi -inficiraju samo somatske stanice
Endogeni virusi - inficiraju somatske i spolne stanice, ostaju
ugrađeni u genom i uzrokuju spontane infekcije
Potpuni virusi - imaju sve genetske obavijesti nužne za
umnožavanje
Nepotpuni virusi – ne umnožavaju se sami, izgubili
sposobnost sinteze glavnih bjelančevina viriona te imaju
potrebu za pomoćničkim virusom
Ekotropni virus - inficiraju samo stanice vrste (primjerice, miši
virus inficira samo mišje stanice a ne od mačke)
Ksenotropni virus - ne inficiraju stanice iste vrste nego drugih
vrsta (primjerice, mišji virus ne inficira mišje stanice ali inficira
mačje)
Stanična infekcija virusom može
biti:




Produktivna
Restriktivna (neprijemljiva stanica ukojoj virus opstaje
sve dok stanica bude prijemljiva)
Abortivna (stanice nisu premjeljive ili defektni virus
kojem nedostaju određeni geni)
Latentna (posljedica prisustnosti virusnog genoma ali
ne i infektivne virusne čestice u prolazno prijemljivim
stanicama); stanica ne propada ali virusi mjenjaju
ekspresiju i funkciju gena te preobrazbu u malignu
NEPOTPUNI
DOMAĆINI I NAJTIPIČNIJI VIRUSI
PTICE(ROUSOV SARKOMSKI
VIRUS)
PTICE(BRIANOVA VRSTA
ROUSOVOG)
MIŠEVI (RAZL. SARKOMSKI
VIRUSI)
MAČKE
PRIMATI
POTPUNI
PTICE(VIRUSI MIJELOBLASTOZE
RAZVRSTAVANJE VIRUSA
VIRUSI RNA
TIP C
EGZOGENI
SARKOMSKI VIRUSI POTPUNI
ONCOORNAVIRUSI
RETROVIRUSI
VIRUSI LEUKOZA
NEPOTPUNI
ENDOGENI
EKOTROPNI VIRUSI
KSENOTROPNI
VIRUSI
TIP B
ERITROBLASTOZE)
MIŠEVI(VIRUSI GROSSOVE,
FRIENDOVE
MOLONEYEVE, RAUSCHEROVE
LEUK.)
MAČKE
MIŠEVI(POS. VRSTA FRIENDOVA
VIR.)
LJUDI(HTLV I i II- HUMANI T
LINFOTROPNI VIRUSI)
MIŠEVI
MAČKE
PRIMATI
MOŠEVI
MAČKE
PRIMATI
EGZOGENI
MIŠEVI( VIRUS TUMORA DOJKE)
ENDOGENI
RAZLIČITI SISAVCI
MIŠEVI
VIRUSI DNA
Onkogeni virusi i njihovi domaćini
PAPOVA-VIRUSI
TIP A
LJUDI ( PAPILOMA VIRUSI)
KUNIĆ (SHOPEOV PAPILOMA VIR)
RAZLIČ. VRSTE ŽIV
TIP B
MAJMUNI(VIRUS SV-40)
RAZLIČITE VRSTE( VIRUS POLIOMA)
ADENO-VIRUSI
LJUDI
MAJMUNI
PSI
PTICE
HERPES- VIRUSI
TIP A
LJUDI (VIRUS HERPES SIMPLEX)
TIP B
LJUDI ( VIRUS VARICELLE)
TIP C
PERAD ( VIRUS MAREKOVE BOLESTI)
LJUDI( EPSTEIN-BAROV VIRUS)
HEPADNA-VIRUSI
LJUDI( HEPATITIS B VIRUS)
Onkogeni




-Prvi onkogen pronađen istraživanjem Rous
sarcoma virusa
gag, pol, env -geni odgovorni za virusnu
replikaciju
src –za onkogenu transformaciju
Stanično podrijetlo src gena
Transformacija stanica Rousovim
virusom sarkoma


A: virus aktivan na permisivoj temperaturi (sposobnost
proizvoditi virus nakon unosa nukleinske kiseline)
B: virus inaktivan na nepermisivoj temperaturi; normalni
fenotip
Stanice transformirane
Rous sarcoma virusom
34oC
Onkogen v-src - osjetljiv na
temperaturu
Funkcionalan na 34oC
Inaktiviran na 39oC
v-src  v-SRC
c-src  SRC
39oC
Podrijetlo src onkogena
Virusna RNA
v-onkogen
Infekcija stanica domaćina
Reverzna transkriptaza
Virusna DNA
c-onkogen
Integrira se u stanice domaćina
replicira
Prepiše (transkripcija)
Translacija
Proteinski produkt
Kako virusi sudjeluju u onkogenezi?
1. Poticanje kromosomskih poremećaja i
mutacija koji mogu aktivirati stanične onkogene
2. Unos virusnog onkogena u stanicu
3. Poticanje staničnih onkogena djelovanjem
regulacijskih dijelova (LTR) virusnog genoma
Virusi mogu služiti kao vektori za onkogene koji će
transformirati ponašanje stanice
Tumorski RNA-virusi (retrovirusi)
• Rous sarcoma virus (RSV) - sarkom u pilića
• HTLV-1 - leukemija i limfom u odraslih
Tumorski DNA-virusi
• simian virus 40 (SV40) (majmun)
• virus polioma (miš)
• adenovirus
• humani papiloma-virus (HPV)
• Epstein-Barrov virus (EBV)
Transformacija
• Abnormalnosti plazmatske membrane
• Poremećaji adherencije
- smanjena adherencija - zaokruživanje
- lučenje aktivatora plazminogena proteoliza ekstracelularnog matriksa
• Poremećeno dijeljenje i rast
- smanjena potreba za faktorima rasta
- gubitak kontaktne inhibicije
- može rasti bez matriksa
- imortalizacija
- izaziva tumor kad se ubrizga u životinju
Retrovirusi slučajno “pokupe” onkogen
• Slijed proto-onkogena može insercijom u retrovirus biti oštećen
ili trunkiran - nastaje protein s abnormalnim djelovanjem
• Insercija retrovirusne kopije DNA bilo gdje u genomu (slučajno)Insercijska mutageneza
• Ako se dogodi unutar proto-onkogena - abnormalna aktivacija
• Proto-onkogen se može ubaciti pod kontrolu snažnog
retrovirusnog promotora - pretjerano stvaranje onkogena
Helperski (pomagački) učinak - najčešće
ubačeni onkogen ošteti strukturni gen retrovirusa
(najčešće gag) pa je za stvaranje transformirajućeg
virusa potrebna ko-infekcija s netransformirajućim
virusom koji će omogućiti rast.
gag
pol
env
LTR
LTR
retrovirus bez onkogena
integracija
viralnog
genoma u DNK
domaćina
viralna RNK
pakovanje
retrovirusa
protoonkogen ‘’pokupljen’’
iz genoma domaćina
gag
LTR
pol
gag
env
LTR
LTR
pol
v-onc
40 različnih retrovirusnih
onkogena!
Retrovirusni onkogen
(proizvod)
Virus
Izvorne životinje
Abl (nuklearna tirozin
kinaza)
virus Abelsonove leukemije
miš
Akt (signalna molekula)
AKT8
miš
Jun (jezgin protein)
virus ptičjeg sarkoma-17
domaća kokoš
Raf (signalna molekula)
3611 sarkomi glodavaca
miš
rasH (G-proteini)
Harvejev virus mišjeg
sarkoma
Štakor, miš
Sis (faktor rasta)
virus Simianovega sarkoma majmun
Src (tirozinske kinaze)
Rousov sarkomski virus
domaća kokoš
Tumorski DNA virusi aktiviraju replikaciju stanične DNA tako što
blokiraju ključne tumor-supresorske gene
Papilomavirus - karcinom cerviksa
Virus hepatitisa B - karcinom jetre
Epstein-Barr virus - Burkitov limfom
• Large T SV40 - veže Rb i p53
• Geni E6 papilomavirusa stvara
kompleks s p53-posreduje u njegovoj
razgtradnji
• Geni E7 papilomavirusa – inaktiviraju
pRB -ekvivalentni large T antigenu
SV40
• E1A adenovirusa veže p53
• E1B adenovirusa veže RB
Humani papilomavirus
Virus SV40
Proizvodi transformirajućih gena
tumorskih DNA virusa
Vrst virusa
Proteinski proizvod
Funkcija
Veliki T-antigen
Srednji T-antigen
Mali T-antigen
Transkripcija i/ili replikacija
Prijenos signala s membrane
?
-SV-40
Veliki T-antigen
Mali T-antigen
Transkripcija i/ili replikacija
?
Adenovirusi
E1A
E1B
Transkripcija i/ili replikacija
?
Papilomavirusi
E5
E6, E7
Prijenos signala s membrane
Transkripcija i/ili replikacija
Poliomavirusi
-mišji poliomavirusi
Dugoročni učinak E6 a pogotovo E7
papilomavirusa na proliferaciju stanica



Kromosomska nestabilnost koja vodi do abnormalnnih
centrozoma i aneuploidije
Otpor prema apoptozi starenju i diferencijaciji
Invazivni rak posljedica dodatnih genetskih i
epigenetskih promjena
 Aktivacija telomeraza
 Izbjegavanje imunosnog odgovora
 Smanjenje aktivnosti tumorsupresor gena
 Povećana aktivnost onkogena
 Povećana aktivnost gena koji ukidaju apoptozu
Učinci onkoproteina E6 i E7
Učinci onkoproteina E6







Imortalizacija stanica
Vezivanje E6AP (engl. E6associated protein) i
razgradnja proteina (p53)
Inhibicija apoptoze)
Destabilizacija kromosoma
Poticanje ugradnje strane DNK
i mutageni učinci
Aktivacija telomeraze
Kočenje stvaranja interferona
Učinci onkoproteina E7






Imortalizacija stanica
Aktivacija ciklina E i A
Inaktivacija proteina Rb i pRb
sličnih proteina
Inaktivacija inhibitora ciklinovisnih kinaza
Poticanje ugradnje strane DNK
i mutageni učinci
Poremećaji broja i građe
kromosoma
VIRUSI UDRUŽENI SA HUMANIM MALIGNITETIMA
DNK virusi
Papovavirusi
Papilloma virus
karcinom cerviksa uterusa
Hepadnavirusi
Hepatitis-B virus
hepatocelularni karcinom
Herpesvirusi
Epstein-Barr virus
Burkitt-ov limfom
nazofaringealni karcinom
RNK virusi
Retrovirusi
HTLVI
adultna T-stanična leukemija
HIV-1
Kaposi sarkom
Kokarcinogeni mehanizam virusa!

Tumorski RNA-virusi (Rretrovirusi)-tumore induciraju samo
onkovirusi
Samo pojedine vrste virusa u određenoj taksonomskoj skupini DNAvirusa mogu inducirati tumore
Papilomavirusi (iznimka)-njihov rast uvijek povezan s indukcijom
benignih i malignih tumora
Tumorski virusi zajedno s drugim činiteljima djeluju kao kokarcinogeni u
nastanku tumora
Retrovirusi induciraju tumore u
različitih vrsta životinja -3 mehanizma
1. transformacija stanica unosom
staničnog onkogena - akutno
transformirajući retrovirusi
2. indukcija tumora integriranjem u
blizini staničnog onkogena- kronično
transformirajući retrovirusi
3. indukcija tumora pojačanom
transkripcijom djelovanjem vlastitih
dugačkih repetativnih završetaka LTR
Uloga slijedova NF-B u aktivaciji Tstanica virusima HTLV-1 ili HIV
HTLV-1
(gen tax, rex)
Aktivatori T limfocita(antigeni, mitogeni, TNF)
NF-B
Neinficirana stanica
Neinficirana stanica
IL-2 receptor
Rast T -limfocita
Leukemija
Stanica inficirana HIV-om
Oslobađanje HIV-a
Smrt T -limfocita
AIDS
Virus humane imunodeficijencije
(HIV)
Virus humane imunodeficijencije
kapsida
reverzna
transkriptaza

glikoprotein

1981. detektiran kao uzročnik
bolesti;
1983. izoliran (znanstvenici:Robert
Gallo, SAD, i Luc Montagnier,
Francuska)


RNA


omotač
.
HIV-1, HIV-2
Tropizam za CD4 populaciju
limfocita T
Mete infekcije pomoćničke stanice
T (CD4 i kemokinski receptor
CXCR4) i monociti/makrofagi
(CCR5)
6 regulacijskih gena: tat, rev, nef,
vif, vpr, vpu.
Aktivacija onkogena -je pretvaranja
protoonkogena u onkogene





Mutacije- promjene građe u regulatornom ili kodirajućem dijelu
gena, što mijenja nivo ekspresije ili promjene strukture kodirajućeg
proteina.
Delecija- gubitak dijela gena koja dovodi do gubitka ili sticanja
odreðene funkcije.
Amplifikacija – umnožavanje gena ili njegovih dijelova, koja dovodi
do prenaglašene ekspresije.
Translokacija – promjena položaja gena, koja ga dovodi u
funkcionalnu vezu sa susjednim genima.
Genska insercija- umetanje genetičkog materijala (virusa), koja
dovodi do djelovanja stranog genetičkog materijala, ili mijenja
aktivnost gena domaćina.
Mehanizmi aktivacije onkogena
Integracija onkogenog virusa
1. virus donosi virusni onkogen (vonc);
2.virus
ne
sadrži
v-onc
ali
regulacijskim dijelovima (LTR) potiče
aktivnost staničnog onkogena (conc)
Aktivacija c-onc bez sudjelovanja virusa
3.translokacija c-onc na kromosom
gdje dolazi pod utjecaj nekog
aktivnog gena
4. spaja se s nekim od gena pa
nastaje hibridni gen koji proizvodi
vrlo aktivnu hibridnu bjelančevinu;
5. amplifikacija c-onc
6. točkasta mutacija c-onc;
7.delecija
antionkogena
potiskuju aktivnost c-onc
koji
gag
pol
env
LTR
LTR
retrovirus bez onkogena
integracija
viralnog
genoma u DNK
domaćina
viralna RNK
pakovanje
retrovirusa
protoonkogen ‘’pokupljen’’
iz genoma domaćina
gag
LTR
pol
gag
env
LTR
LTR
pol
v-onc
NE-VIRALNA AKTIVACIJA PROTOONKOGENA
AB
A
B
kimerični gen
amplifikacija
normalna
stanica
point-mutacija
Tri načina na koji se proto-onkogen može pretvoriti u onkogen
tumor
Mutacije koje vode da proto-onkogeni
postanu tumorski onkogeni
Proto-onkogeni
Translokacija ili
transpozicija
Genska
amplifikacija
Točkasta mutacija
Nastali produkti
Unutar kontrolnog
elementa
Normalani raststimulirajući
protein u suvišku
Normalani raststimulirajući
protein u suvišku
Normalani raststimulirajući
protein u suvišku
Unutar gena
Hiperaktivni ili
degradacijski rezistentni produkt
GENSKA AMPLIFIKACIJA
Onkogen
Amplifikacija
Izvor tumora
c-myc
~20-fold
leukemia i karcinom pluća
N-myc
5-1,000-fold
neuroblastom
retinoblastom
L-myc
10-20-fold
male stanice raka pluća
c-abl
~5-fold
c-myb
5-10-fold
akutna mieloid leukemia
karcinom kolona
c-erbB
~30-fold
epidermoidni karcinom
K-ras
4-20-fold
30-60-fold
karcinom kolona
adrenokortikalni karcinom
kronična mieoloidna leukemia
75
Onkogeni i antionkogeni

Onkogeni su geni čija je aktivnost
povezana s zloćudnom preobrazbom
stanice

Virusni onkogeni – v onc slični staničnim
genima-proto-onkogenima
Onkogeni u zloćudno preobraženim
stanicama - stanični onkogeni-c-onc

Suradnja onkogena-dokaz u stupnjevitom
procesu razvoja tumora

Dvije skupne onkogena:

Onkogeni koji uzrokuju besmrtnost - produkti
gena smješteni u jezgri

Onkogeni koji uzrokuju morfološku preobrazbu produkti gena smješteni u citoplazmi
Niz događaja





Proto-onkogen
Mutacija
Onkogen
Onkoprotein
Karcinom
Potrebno je prosečno oko 90
akumuliranih mutacija da dođe do
pojave maligne neoplazme !!!!!
Na genetskoj razini zloćudna preobrazba je
poremećaj ravnoteže između aktivnosti
protuonkogena i antionkogena
Aktivacija onkogena
inaktivacija tumor-supresor gena
Zloćudna preobrazba
Aktivacija onkogena:
-Točkastom mutacijom
-Translokacijom
-Amplifikacijom
Inaktivacija tumor-supresor
gena:
-Točkastom mutacijom
-Delecijom
-Epigenetskim čimbenicima
Inaktivacija gena koji
sprečavaju pogreške u
genomu:
-Vodi genomskoj
nestabilnosti i povećanju
učestalosti mutacija gena
protoonkogen
proliferacija
tumor- supresorni gen
supresija proliferacije
normalni rast
tumor
tumor
normalni rast
protoonkogen
rast bez kontrole
mutacija jednog alela
protoonkogena
tumor-supresorni gen
normalni rast
inaktivacija oba alela tumorsupresorskog gena
tumor
Onkogeni i odgovarajuće mutacijske
promjene
ONKOGEN
PROMJENA
ONKOGEN
PROMJENA
abl
translokacija
L-myc
translokacija
erbB1
amplifikacija
N-myc
amplifikacija
neu/erbB2
amlifikacija
H-ras
točkasta
mutacija
gip
točkasta
mutacija
K-ras
točkasta
mutacija
gsp
točkasta
mutacija
N-ras
točkasta
mutacija
Onkogeni i vrste prouzročenog raka i
odgovarajući mutacijski mehanizmi
Onkogen
Povzročene vrste raka
akt
cdk4
kronična mieloidna leukemija, akutna
limfocitična leukemija
Rak dojki, jajnika i gušterače
melanom
c-myc
Burkittov limfom; plućni rak, rak dojki
N-myc
neuroblastom, plućni rak
Rak dojki; plućni rak, rak jajnika,
želuca
melanom, rak na debelom crijevu
plućni rak, rak na debelem crijevu,
štitnjače i gušterače
abl
PI3K
B-raf
rasK
Aktivacijski
mehanizam
translokacija
genska amplifikacija
točkasta mutacija
translokacija; genska
amplifikacija
genska amplifikacija
točkasta mutacija;
genska amplifikacija
točkasta mutacija
točkasta mutacija
Regulacija stanične proliferacije
Regulacija stanične proliferacije
Izravno - mehanizam (gen) koji određeuje
da li će stanica proći kontrolnu točku
staničnog ciklusa - povećanje broja stanica
Neizravno - regulacija konačne
diferencijacije ili ulaska u programiranu
staničnu smrt - smanjenje broja stanica
Dva puta mutacija
Stimulatorni gen postaje
hiperaktivan
Inhibitorni gen postaje
neaktivan
dominantan učinak - samo jedna kopija
treba biti mutirana
recesivan učinak - obje kopije
moraju biti inaktivirane ili
uklonjene delecijom
unešen u normalnu stanicu izaziva tumorsku
preobrazbu
mijenjaju norimalne stanične poruke i
procese
prekomjerna ili neprikladna ekspresija genaekspresija patološkoga genskog proizvoda.
promjenjeni gen = onkogen
normalni alel = proto-onkogen
kodiraju proizvode koji sputavaju
rast i osiguravaju negativnu
regulaciju staničnoga ciklusa
izgubljeni gen = tumorsupresorski gen
Najčešće mutacijske promjene u
humanim tumorima su:






missense ili nonsense mutacije,
kromosomske translokacije s rearanžmanima i
inverzijama,
amplifikacija dijela kromosoma u kojem je onkogen,
gubitak dijela ili cijelog kromosoma,
insercija dodatnog dijela DNA unutar regije onkogena te
ekspanzija ponavljajućih nukleotida uslijed greške u
DNA popravku.
Proteini kodirani onkogenima su dijelovi signalnog puta
koji regulira staničnu proliferaciju i diferencijaciju.
Onkogeneza kao mehanizam nastanka
raka

posljedica je brojnih okolišnih karcinogena koji zajedno s
stečenim i naslijeđenim mutacijama, na različitim razinama
pridonose deregulaciji ključnih staničnih funkcija

Prijelaz od normalnog gena s fiziološkom funkcijom do gena
s onkogenom
aktivnošću pripisuje se sljedećim
događajima:







Mutaciji zbog insercije genskog promotora
Točkaste mutacije u kodirajućem djelu gena
Translokacije djela gena ili kromosoma
Amplifikacije gena
Virusne transdukcije unutar ili u blizini gena
Transaktivacije gena (nazočnost transpozonskih elemenata)
Demetilacije
Onkogeni-nazivi

Onkogeni su označeni troslovnim skraćenicama prema
tumoru u kojemu su prvi put nađeni primjerice, ras je nađen
kod štakorskog sarkoma, a my6 u mijeloblastozi kokoši itd.

Geni homologni staničnim onkogenima nalaze se i u
onkogenim virusima; stanični onkogeni označavaju s c, a
virusni s v (c-ms,v-ras).

onkogeni se klasificiraju prema mjestu djelovanja njihovih
proizvoda u provođenju poruka i prema protoonkogenima od
kojih nastaju
Temeljem ciljnih mjesta onkogeni su
podijeljeni u razrede:
 (I) faktori rasta
 (II) receptori
 (III) prijenosnici
signala i
 (IV) faktori koji
sudjeluju u regulaciji
gena
Važniji onkogeni
Unutarstanična komunikacija i
djelovanje onkogena u stanici

Metabolički put uključuje stimulaciju receptora
na površini stanica izvanjskim faktorom nazvanim
faktor rasta.

Aktivacijom receptora podražaj se širi
unutarstaničnim metaboličkim putovima koji s
pomoću transkripcijskih faktora stimuliraju
aktivaciju određenih gena u jezgri, njihovu
transkripciju, a preko glasničke RNK stimulira se
sinteza proteina važnih za stanični rast.
Unutarstanična komunikacija i djelovanje
onkogena u stanici
Podjela onkogena
Podjela onkogena
Onkogeni
1.
PDGF/vsis
EGF
TGF-
Čimbenici rasta
2.Transmembranski receptori
PDGFreceptori
EGF receptori/erbB
Neu receptori/erbB2
CSF-1 receptori/v-fms
3.Citoplazmatske signalizirajuće
molekule
Nereceptorskr tirozin kinaze
Src kinaze ((blk, fgr, fyn, bcl, abl)
Serin/treonin kinaze: raf, mos,PKC, G-proteini,
heterotrimerni ili veliki proteini, monomerni ili mali
G-proteini/ras
4. Nuklearni proteini
Transkripcijski čimbenici (myc,fos, myb,rel)
Hormonski receptori za tiroidni hormon/v-erbA
Protuapoptotički geni
bcl2
Protuonkogeni
P53
RB
I: faktori rasta
fms
erb-B
kit
N-ras
H-ras
K-ras
IV: GTPvezujući
proteini
II: receptori za
faktore rasta sa
tirozin-kinaznom
aktivnošću
IIIA2: citoplazmatske
tirozin-kinaze
III-B: serin -treonin
protein kinaze
abl
raf
mos
mil
src
fes
yes
sis (PDGF)
III-A1: tirozin-kinaze
udružene sa membranom
V: nuklearni
proteini
myc
fos
jun
myb
I: faktori rasta
fms
erb-B
kit
II: receptori za
faktore rasta sa
tirozin-kinaznom
aktivnošću
N-ras
H-ras
K-ras
IV: GTPvezujući
proteini
sis (PDGF)
erb B (EGF)
fms(M-CSF)
src
fes
yes
III-A1: tirozin-kinaze
asocirane sa membranom
Tiroidni hormon
receptor (erbA)
Receptori za seroidne
faktore rasta
IIIA2: citoplazmatske
tirozin-kinaze
III-B: serin -treonin
protein kinaze
abl
raf
mos
mil
V: nuklearni
proteini
myc
fos
jun
myb
ONKOGENI:čimbenici rasta
i transmembrabnski receptori

čimbenici rasta su polipeptidni hormoni koji iz vanstaničnoga prostora
započinju prijenos signala



PDGF-platelet derived growth factor,
TGF-α- transforming growth factor –α i
EGF- epidermal growth factor), a B lanac PDGF je homologan proteinu koji kodira v-sis gen
majmunskoga (simian) sarkoma virusa .

čimbenici rasta vežu za specifične transmembranske receptore- signal
provodi kroz membranu u staničnnu citoplazmu.

transmenlbranski receptori sadrže proteinske kinaze, uglavnom tirozin
kinazu.

Kad se čimbenik rasta veže za receptor, dolazi do dimerizacije i aktivacije
tirozin kinaze koja katalizira fosforiliziranje u receptoru i na taj način provodi
signal rasta kroz membranu a onda se dalie fosforiliraiu unutarstaniče
molekule što čini kaskadu signala koja dovodi do stanične proliferacije,
diferencijacije ili apoptoze.

mutacija receptorske tirozin kinaze vodi aktivaciji i prelazu u onkogeni
fenotip.
Tirozin kinazna porodica




Tirozin kinaze se dijele obzirom na
staničnu lokaciju na:
membranske kinaze koje imaju
ekstracelularnu domenu (npr. c-erbB)
citoplazmatske kinaze vezane za
membranu (npr. c-src)
nuklearne kinaze vezane za jezgru (npr.
c-abl)
Onkogeni fenotip tirozin kinaze:
delecija ili točkasta mutacija u domeni
tirozin kinaze

delecija ili točkasta mutacija u domeni tirozin
kinaze
uzrokuje
promjenu
konformacije
receptora, pa se tirozin kinaza stalno aktivira i
katalizira fosforilaciju svojih substrata te na taj
način signalizira stanici da se dijeli i bez utjecaja
čimbenika rasta.

Isto se događa ako homologni v-erbB zamijeni
stanični receptor
Onkogeni fenotip tirozin kinaze:
amplifikacije gena koji kodira
receptorsku tirozin kinazu

amplifikacije gena koji kodira receptorsku tirozin
kinazu ponekad je povezan i s prekomjernom
ekspresijom čimbenika rasta (u čovjeka je
najčešća prekomjerna ekspresija EGF receptora
zbog amplifikacije njegova gena (glioblastom,
adenokarcinom dojke i jajnika do 30%)

karcinoma dojke i jajnika amplifikacijom onkogena
neu stvara prekomjernu ekspresiju receptora
tirozin kinaze - uzrok inicijacije i progresije tumora
i loš prognostički znak
Citoplazmatske signalizirajuće molekule

provode signale od membrane do stanične jezgre; mutacije ovih molekula, osobito
kinaza i G-proteina, mogu takoder izazvati proliferaciju stanica i bez izvanstaničnih
poruka činlbenika rasta.

To su tirozin kinaze koje nisu dio receptora, ali su vezane za membranu, primjerice
obitelj src kinaza (blk,fgr,fyn, hch, lck, lyn, src, yes).

Ove se kinaze razlikuju prema aminokiselinskoj slijedu i i specifičnosti prema
supstratu, imaju nekatalitičke sekvence, tzv. .src homologne regiije SH2 i SH3, preko
kojih se vežu na fosforilirane tirozinske ostatke i stvaraju stabile komplekse s drugiin
signalnim molekularna, pa i receptorima

Povećanje aktivnosti src kinaze nalazi se gotovo u 100% slučajeva karcinoma kolona
te benignih i malignih polipa, koji su preteče karcinoma kolona
Nereceptorska kinaza je i abl. C-abl je homologan s v-abl, produktom kodiranim
virusom Abelson leukemije.


C-abl se može jače aktivirati fuzijom preko amino-terminalnoga dijela proteina koji
aktivira GTP-azu, bcr, zbog kromozomske translokacije abl s kromozoma 9 na bcr
lokus na kromozoinu 22 - Philadelphia kromozom nađen u 90% slučajeva kronične
mijeloidne i akutne lirnfatične leukemije
Veliki i mali G-proteini

G-proteini posredno ili neposredno aktiviraju određene enzime
vezane na membranu ili ionske kanale.

Važni unutarstanični glasnici koji sudjeluju u aktivaciji ciljnih
proteina u stanici su kalcijevi ioni, ciklički adenozin monofosfat i
fosfolipidi.


Funkcija G-proteina je i povezivanje dvaju membranskih receptora.
G-protein je prijenosnik signala s enzimskog receptora na koji se
veže izvanstanični faktor rasta.

Heterotrimerni ili velik G proteini sastavljeni su od , ,  podjedinice

kod tumora mutacije s smanjenom aktivnošću GTP-aze i točkaste
mutacije u  podjedinici; zbog smanjene aktivnosti GTP-aze 
podjedinica ostaje dulje povezana s s adenil ciklazom, svaranje
više cAMP koji je mitogen.
G-Proteini

G - proteini = bjelančevina koja veže GTP i mijenja aktivnost
efektorskog enzima
 Mali G-proteini
 ne posreduju u prijenosu izvanstaničnih signala
 sudjeluju u unutarstaničnom nadzoru
 Heterotrimerni G-proteini
 3 podjedinice (alfa, beta, gama)
 Gsalfa - stimulacijska podjedinica
 Gialfa- inhibicijska podjedinica
 učinci:
 aktivacija/inaktivacija enzima koji proizvode 2. glasnike
 otvaranje ili zatvaranje ionskih kanala
Heterotrimerni G-protein
Drugi glasnici: cAMP, cGMP, IP3,DAG, Ca++
Drugi glasnici
cAMP kao drugi glasnik



vezanjem liganda (prvog glasnika) za receptor
ciljne stanice aktivira se stimulacijska Gsalfa
podjedinica G-proteina, koja pak aktivira enzim
adenilciklazu, a ona od ATP odcijepi cAMP (drugi
glasnik)
cAMP aktivira protein kinazu (PK) ovisnu o cAMPu
aktivna protein kinaza fosforilira specifične
unutarstanične proteine (enzime, kanale), a to
predstavlja konačni ili stanični učinak
cAMP kao drugi glasnik
Mali G-proteini


Mali G-proteini važni su regulatori mitogenih signala
Najpoznatija obitelj ras (kodiraju protein p21 kDa):






N-ras u čovječem neuroblastomu
Ki-ras kodiran virusom Kirsten sarkoma
Ha-ras kodiran virusom Harwey sarkoma
mutacija kodona 12, 13, ili 59 ili 61 aktivira ras kao onkogen
Mutacije nazočne u 30-50 karcinoma pluća i kolona i 90%
tumora gušterače
Točkaste mutacije koje inaktiviraju
aktivnost GTP-aze,
transformiraju ras; ostaje u aktivnom GTP vezanom obliku
Aminokiselinska supstitucija u proteinima obitelji
ras (inaktivacija GTP-aza)
Ras geni
pozicija amino kiselina
12
59
61
c-ras (H, K, N)
Gly
Ala
Gln
normalna stanica
H-ras
Gly
Val
Cys
Arg
Val
Gly
Gly
Ala
Ala
Ala
Ala
Ala
Ala
Ala
Leu
Gln
Gln
Gln
Gln
Lys
Arg
karcinom pluća
karcinom mjehura
karcinom pluća
karcinom pluća
karcinom kolona
neuroblastom
karcinom pluća
K-ras
N-ras
Tumor
Mišji sarkoma virus
H-ras
K-ras
Arg
Ser
Thr
Thr
Gln
Gln
Harvey soj
Kirsten soj
110
Nuklearni proteini

mitogeni signali aktiviraju transkripciju gena čiji proizvodi su
potrebni za diobu i diferencijaciju stanice.

Njihova se aktivnost također regulira fosforilacijom; tu spadaju
virusni onkogeni myc, fos, jun. myb, rel, ets koji djeluju u
promociji staničnoga ciklusa.

Zbog amplifikacije gena i prekomjerne ekspresije, delecije,
umetanja ili točkaste mutacije mogu se aktivirati geni potrebni
za rast stanice, mogu se eliminirati negativne regulacijske
domene čimbenika transkripcije ili se može smanjiti njihovo
vezanje s drugim proteinima koji mogu negativno regulirati
njihove aktivnosti.
PRENOŠENJE PROLIFERATIVNOG SIGNALA
faktor rasta
receptor
citoplazmatski
prenosilac
jezgrin
regulatorni
protein
Receptori vezani za G - proteine
G- protein
aktivirani
G-protein
aktivirani
enzim
Receptori vezani za enzime
ligand
inaktivni katalitički domen
aktivni katalitički domen
PRENOŠENJE SIGNALA PUTEM FOSFORILACIJE
signal
ATP
ON
OFF
ADP
P
signal
P
REGULACIJA Ras AKTIVNOSTI
neaktivan
Pi
Ras
GTP
GDP
GAP
GNRP
aktivan
Ras
GAP = GTPase -activating protein
GTP
GNRP = guanine nucleotide releasing protein
GDP
NE-VIRALNA AKTIVACIJA PROTOONKOGENA
AB
A
B
kimerični gen
amplifikacija
normalna
stanica
point-mutacija
tumor
Tri načina na koji se proto-onkogen može pretvoriti u onkogen
Ph’ kromozom
9
22
q11
q34
c-abl
Ph’
bcr
bcr-abl
Pretvorba proto-onkogena abl u onkogen kromosomskom translokacijom
(kronična mijeloična leukemija - Philadelphia kromosom)
c-abl
5’
Ib
3’
Ia
II
III
p145 kd ( tirozin-kinasa)
bcr
5,8kb
5’
3’
CML
BCR
ABL
b2
p210 kd
II
III
Fuzija kromosoma kao rezultat
degradacije telomera-amplifikacija gena

Cowel i Miller su predložili novo
objašnjenje
intrakromosomalne
amplifikacije – gubitak telomera dovodi
do formiranja dicentričkih kromosoma koji
ulaze u anafazu formiraju mostove,
fuziraju se, pucaju i ponovo formiraju
mostove što dovodi do amplifikacije.
Shematski prikaz uloge progresivnog
skraćivanja telomera u napredovanju CLL.
CLL proliferacije je izazvana
bilo genetskim ili okolišnim
podražajima. Stalne diobe
stanica,
kao
i
drugih
telomerni stresori izazivaju
progresivno
skraćivanje
telomera. Zbog inaktivacije
senescencije,
stanice
s
kritički
skraćenim
telomerama
vode
krizi;
stanju koje dovodi do
genomske nestabilnosti i
omogućuje daljnju klonsku
evoluciju i napredovanje
bolesti
Blood: 2010; 116 (11)
Kromosomska translokacija i
ekspresija myc gena
-Kromozomska translokacija s kromozoma 8 na imunoglobulinske
lokuse na kromosomima 2, 14 ili 22 uzrokuje prekornjernu ekspresiju
gena myc u slučaju Burkilt limfoma.
- prekomjerna ekspresija myc zbog genske amplifikacije nalazi se kod
raka želuca, kolona, pluća, mozga, jajnika i leukemije.
GENI ZA IMUNOGLOBULINE
Ig H
14 q32
Ig 
2 p12
Ig l
22 q11
BURKITT-ov LIMFOM
8
14
8
cm-IgH
II c-myc
22
III c-myc
8
t (8;14)
I c-myc
I c-myc
II c-myc
II c-myc
III c-myc
III c-myc
cl-IgL
t (8;22)
2
c-IgL
t (2;8)
Myc / Ig
III
II
J
E
c-myc
III
c-myc
II
cm
E
cm
E
Onkogeneza i onkogeni

Zloćudni tumori su bolesti gena.

Zloćudni rast je posredovan nesvrshovitim poticanjem rasta (onkogeni) ili
blokadom negativnih metaboličkih procesa (supresorski geni).


Klinička mogućnost očitovanja genskih promjena u prosjeku 5 do 20
godina.

onkogeni mijenjaju signalni put stimulacije rasta stanice od receptora na
membrani preko unutarstaničnoga signalnog puta do transkripcijskih
faktora jezgre.

Onkogeneza može nastupiti unutar kaskade metaboličkih procesa i putova
koji kontroliraju i reguliraju rast stanice.
Nesvrhoviti tumorski rast može biti posljedica i poremećene funkcije
tumorski supresorskih gena i apoptoze.

Tumorska stanica-promijene
odgovorne za malignost su u
jezgri
Kako i zašto mutacija uzrokuje rak?

Jedan od najvažnijih mehanizama nesvrhovitog tumorskog
rasta stanice je mutacija onkogena.

Većina mutacija mijenja stabilnost genoma te sprječava
popravak oštećenih gena; genom postaje osjetljiv za mnoge
nove događaje i promjene

Maligna transformacija tumorskih stanica je posljedica niza
događaja, od kojih svaki prestavlja dodatnu fenotipsku
aberaciju-tumorska stanica neovisno ostvaruje sposobnost
povećanja proliferacije, sposobnost prodiranja kroz tkivoinvazivnost ili sposobnost privikavanja ili zaobilaženja
obrambenog sustava.
Epigenetski čimbenici
Postojanje mutator fenotipa-genetska predispozicija za
karcinogene
očuvanja
genske
strukture-važnan
zaštitni
kontrolni
mehanizam.



Što je motiv progresije tumora?

Produženje životnog vijeka stanice povećava
vjerojatnost nagomilavanja mutacija

Drugi čimbenici, vanjski karcinogeni također
doprinose tumorskoj progresiji

Mnogi vanjski čimbenici nisu mutagene tvari, već
djeluju epigenetski, povećavajući rizik akumulacija
mutacija
Genetski sindromi s predispozicijom za maligni
rast-autosomska recvesivna svojstva
Sindrom
Nasljeđivanje
Neoplazme
Xeroderma
pigmentozum
Autosomsko recesivno
Razni tumori kože
Fanconijeva pancitopen. Autosomsko recesivno
Leukemije
Ataxia talangiectasia
Autosomsko recesivno
Leukem. karcinom
Bloomov sindrom
Autosomsko recesivno
Leukemije
Chediak-Higashi sindr.
Autosomsko recesivno
Limfomi
Wernerov sindrom
Autosomsko recesivno
Razne
Dysceratosis congenita
X-vezano recesivno
Rak ždrijela, jednjaka
Wiskott-Aldrich sindrom
X-vezano recesivno
Leuk limfomi
Sclerotylosis
Autosomsko recesivno
Epitelne, adenokarci
Tumor supresorski geni
Kodiraju proteine koji reguliraju stanični ciklus
Za zloćudnu preobrazbu mutacija oba alela =
recesivna mutacija
Gubitak funkcije ovih gena uzrokuje genomsku nestabilnost
čime nastaju mutirane stanice sa selektivnom prednošću rasta
RB i p53


Nefosforilirani produkt gena RB koči prijelaz stanica iz G0/G1 faze
staničnog ciklusa u S fazu vežući se na čimbenik transkripcije E2F
kojem onemogućuje poticanje transkripcije gena odgovornih za
staničnu proliferaciju.
Slično tome, divlji tip proteina p53 može zaustviti proliferaciju u G1
fazi kada je stanica izložena genotoksičnim tvarima (npr. lijekovima)
i mnogim oblicima staničnog stresa, poput iradijacije, hipoksije i
aktivacije onkogena. Razina jezgrinog p53 proteina se povećava i
proliferacija se zaustavlja ostavljajući vremena staničnoj mašineriji
za popravak DNA. Ukoliko je oštećenje obimnije, p53 inducira
apoptozu stanice.
Rb-gen
Produkt RB gena (110 kDa nuklearni fosfoprotein) nalazi se u
obiteljskom obliku retinoblastoma gdje veže s DNA.
Može biti u hiper- i hipofosforiliranu obliku.
Prije ulaska u S fazu i kroz G2, i M fazu staničnoga ciklusa, RB se
jače fosforilira na treoninskim i serinskim ostacima, a prije
ulaska u G1, fazu i kod zastoja staničnoga rasta se
defosforilira.
Smatra se kako hipofosforilirani oblik RB provodi negativnu regulaciju
progresije stančnoga ciklusa
U osoba s retinoblastonlom nalazi se delecija dugoga kraka
kromozorna 13, a takoder se neki virusni proteini mogu vezati s
hipofosforililanim oblikom RB i tako ga inaktivirati.
Tumor supresorski geni – proteini
regulacije staničnog ciklusa
p53
p27
p21
APC
DPC-4
WT-1
BRCA-1
BRCA-2
NF-1
NF-2
RB
VHL
Funkcionalna inaktivacija p53


Funkcionalna inaktivacija ili smanjena aktivnost
p53 najčešće je uzrokovana mutacijom u
jednom alelu uz istovremeni LOH (engl. loss of
heterozygosity), ali može također nastati i kao
posljedica visokih koncentracija nekih proteina u
stanici, poput primjerice proteina Mdm-2.
Mdm-2 veže p53 i gasi njegovu aktivnost putem
dva osnovna mehanizma:


poticanjem njegove razgradnje i
blokiranjem njegove transkripcijske aktivnosti
Funkcija p53
- zaustavljanje rasta
- zaustavljanje staničnog ciklusa
- apoptoza
- diferencijacija
- pospješenje popravka DNA
- “senescence”
Cyclin D–CDK4, cyclin D–
CDK6, and cyclin E–CDK2
regulate the G1-to-S
transition by
phosphorylation of the RB
protein (pRB).
Cyclin A–CDK2 and cyclin
A–CDK1 are active in the
S phase.
Cyclin B–CDK1 is essential
for the G2-to-M transition.
Two families of CDKIs can
block activity of CDKs and
progression through the
cell cycle. The INK4
inhibitors (p16, p15, p18,
and p19) act on cyclin D–
CDK4 and cyclin D–CDK6.
The others (p21, p27, and
p57) can inhibit all CDKs.
Tumor-supresorski geni
STANIČNI CIKLUS I TUMOR SUPRESOR GENI
Prolaz stanice kroz ciklus kontroliraju proteinski kompleksi koje sačinjavaju
kinaze i ciklini i ciklin-ovisne kinaze (CDK).
Ciklin D u ranom G1
Ciklin E u G1/M
Ciklin A u S
Ciklin B u G2/M
Svaki ciklin intereagira s
karakterističnom CDK
Za vrijeme G1 faze ciklin D kompleks reagira s CDK 4 i nastaje kompleks koji
fosforilira pRB.
Fosoforilirani pRB otpušta transkripcijske faktore E2F i ABL koji stimuliraju
transkripciju brojnih proteina (c-myc) koji dalje funkcioniraju kao transkripcijski
faktori i sinteza DNA može početi.
Geni uključeni u nastanak tumora

Gen p53

je tumor supresorski gen čiji se proteinski proizvod (fosfoprotein)
veže za jezgrinu DNA i potiče prepisivanje ciljnih gena, dok druge
gene nužne za staničnu diobu koči
značajan u regulaciji procesa apoptoze
djelovanjem štetnih tvari (UV,  - zračenja) ili štetnih kemijskih tvari,
sinteza p53 proteina se povećava
većini stanica humanih tumora nedostaje protein p53, što
tumorskim stanicama omogućava preživljavanje i nekontrolirano
umnažanje
o stupnju oštećenja DNA, fazi staničnog ciklusa i o postojanju
mutacija u genima za regulaciju staničnog ciklusa ovisi hoće li
stanica popraviti oštećenje DNA ili potaknuti apoptozu.




p53 – čuvar genoma
Stres u stanici
Proliferacija stanice
Prpoli Proliferacija stanice feracija stanice
Podržava popravak u stanici
Programirana smrt stanice
p53 – čuvar genoma
50% svih tumora ima mutacije
u p53
90% mutacija u karcinomu
skvamoznih stanica (SCC)
80% točkastih mutacija
Divlji tip
mutant
Djelovanje p53
Stanice s
normalnim
p53
Karcinogen
Oštećenje DNA
Oštećenje DNA
Aktivacija p53
P21
(CDK
inhibitor)
GADD 45
(popravljanje DNA
Nema aktivacije
gena ovisnih o
53
Bax (apoptoza)
Popravljanje
Normalna
stanica
Kočnica u G1 fazi
Stanice s
mutiranim
p53
Apoptoza
Nema zaustavljanja staničnog ciklusa,
popravljanja DNA,
apoptoze
Stanica raka
Uloga p53
Protein p53 ima ključnu ulogu u popravljanju greški na
DNA
 kontrola cijelog ciklusa stanice (kontrolira G1 na S i
prijelazom od G2 faze u fazu M).
Transkripcijski faktor za različite gene (regulira prijepis
200 do 400 različitih gena).
P53 kontrolira
 apoptozu,
 staničnu diferencijaciju,
starenje,
 inhibiciju
 angiogenezu,
I druge, dosad nepoznate aktivnosti.
Uloga p53
Uloga P53
U popravljanju
greški DNA
Kontroli staničnog
ciklusa
Transkripcijski
čimbenikregulira prijepis
200-400 gena
P53 kontrolira
Apoptozu
Inhibiciju
Druge aktivnosti
p53
Staničnu
diferencijaciju
Angiogenezu
Starenje
Funkcija p53 i njegovi
Homologa p63 i p73 i
njihovi ciljni geni
Nakon aktivacije, p53
vodi do zaustavljanja
staničnog ciklusa i
promiče popravak DNA
i inducira apoptozu
preko nekoliko puteva.
p63 i P73 su strukturni
homolozi
p53
koji
mogu
djelovati
na
sličan način kao i
protein. Također imaju i
funkcije različite od
p53. Danas postoji
više od 40 različitih
izoformi
članova
obitelji p53.
Divlji tip p53 kao cilj
malih
molekula:
Nutlins, HLI98 i RITA
nadoknađuju inhibiciju
MDM2
p53
putem
inhibicije MDM2.
Tenovins su identificirani
kao SIRT1 i SIRT2
inhibitori koji indirekno
aktiviraju p53. Aktiviran
P53 potiče transkripciju
gena
koji
reguliraju
stanični ciklus i njihove
smrti, što je rezultiralo u
suzbijanju tumora.
Mutant P53 kao meta malih molekula: PRIMA-1, Mira-1, i
RETRA vežu se sa mutiranim p53 i vraćaju 53 funkciju u divlji
tip. Osim toga, oni blokiraju mutantnim p53 izazvanu inhibiciju
TAp73. Ove aktivnosti rezultiraju u supresiji tumora
Geni odgovorni za apoptozu
Obitelj bcl-2 gena
Inhibitori apoptoze
Promotori apoptoze
Blokiranje izlučivanja
citokroma c iz
mitohondrija
Stimuliranje izlučivanja
citokroma c iz
mitohondrija
Bcl-2
Bcl-XL
Bax
Bak
Apoptoza ili programirana stanična smrt
Osnovni je način na koji umiru normalne stanice
•pokrenuta fiziološkim procesima u organizmu
•čuva homeostazu
•organizam uklanja ovakvu stanicu bez upalne
reakcije.
Tumor-supresorski geni
STANIČNI CIKLUS I TUMOR SUPRESOR GENI
Prolaz stanice kroz ciklus kontroliraju proteinski kompleksi koje sačinjavaju
kinaze i ciklini i ciklin-ovisne kinaze (CDK).
Ciklin D u ranom G1
Ciklin E u G1/M
Ciklin A u S
Ciklin B u G2/M
Svaki ciklin intereagira s
karakterističnom CDK
Za vrijeme G1 faze ciklin D kompleks reagira s CDK 4 i nastaje kompleks koji
fosforilira pRB.
Fosoforilirani pRB otpušta transkripcijske faktore E2F i ABL koji stimuliraju
transkripciju brojnih proteina (c-myc) koji dalje funkcioniraju kao transkripcijski
faktori i sinteza DNA može početi.
Neki tumor supresor geni,
Kromosomski smještaj, bolesti
U koje su uključeni
TUMOR - SUPRESORSKI GENI
RB1
Retinoblastom
p53
Li-Fraumeni sy.
APC
Familial adenomatous polyposis
WT-1
Wilms’ tumor
NF-1
Neurofibromatosis type 1
NF-2
Neurofibromatosis type 2
p16
Familial melanoma and pancreatic cancer
BRCA1
Familial breast cancer
BRCA2
Familial breast cancer
NASLJEDNI OBLIK
RETINOBLASTOMA
NENASLJEDNA OBLIK
RETINOBLASTOMA
nasljeđen mutirani
Rb alel
inaktivacija
jednog Rb alela
inaktivacija jednog
(preostalog)
funkcionalnog Rb
alela
tumor
inaktivacija
drugog Rb
alela u istoj
stanici
tumor
1:30000
Šest načina za gubitak dobre kopije gena
Mutirani Rb lokus
Normalni Rb lokus
Mogući putevi eliminacije normalnog Rb gena
1. Gubitak homolognog gena;
2. duplikacija nevezanog homologa;
3. mitotička rekombinacija;
4. genska konverzija;
5. delecija;
6. točkasta mutacija
Retinoblastom
Ttumor koji se javlja u dječjoj dobi iz živčanih stanica nezrele retine
1:20000 djece
nasljedni i nenasljedni oblik
KONTROLA STANIČNOG CIKLUSA
G2/M kontrolna
točka
M kontrolni
točka
M
G2
G1
S
G1/S kontrolni
točka
G0
aktivni Rb
neaktivni fosforilirani Rb
P
P
neaktivni
E2F
ciljni gen
Go
aktivni
E2F
transkripcija
ciljni gen
STANICA U DIOBI
Uloga proteina Rb u staničnom ciklusu
zaustavljen rast
apoptoza
(DNK reparacija)
normalni
p53
mutirani
p53
preživljavanje
stanice sa
oštećenim
genomom
Djelovanje p53
Stanice s
normalnim
p53
Karcinogen
Oštećenje DNA
Oštećenje DNA
Aktivacija p53
P21
(CDK
inhibitor)
GADD 45
(popravljanje DNA
Nema aktivacije
gena ovisnih o
53
Bax (apoptoza)
Popravljanje
Normalna
stanica
Kočnica u G1 fazi
Stanice s
mutiranim
p53
Apoptoza
Nema zaustavljanja staničnog ciklusa,
popravljanja DNA,
apoptoze
Stanica raka
TP53
p53
WAF1
M
G2
p21
G1
S
p21 inhibira ciklin/ciklinovisne kinaze
normalna
normalna
proliferacija
apoptoza
povećana
homeostaza
normalna
proliferacija
apoptoza
tumor
normalna
smanjena
stanična smrt
proliferacija
tumor
povećana
ekspresija
Bcl-2
BAD
BAK
BAX
Bcl2
BclXL
Kaspaze
APOPTOZA
BIK
DNK oštećenja
p53
Represija
transkripcije
Aktivacija
transkripcije
Bcl2 gena
BAX gena
APOPTOZA
normalno
stem stanica nije
usjpela da stvori
ne-stem ćerku
stanica
stem
stanica
ćerka stanice sa limitiranim
kapacitetom proliferacije
ćerke stanice nisu
se diferencirale
terminalna diferencijacija
Onkogeneza – prijelaz normalnog gena s
fiziološkom funkcijom do gena s onkogenom
aktivnošću pripisuje se sljedećim događajima:







1. mutacija zbog insercije genskog promotora
2. točkasta mutacija u kodirajućem dijelu gena
3.translokacija dijela gena ili kromosoma
4.amplifikacija gena
5.Virusna transdukcija unutar ili u blizini gena
6.Transaktivacija gena
Demetilacija
Niz događaja





Proto-onkogen
Mutacija
Onkogen
Onkoprotein
Karcinom
RAZVOJ KOLOREKTALNOG KARCINOMA
normalni
epitel
5q
12p
18q
17p
gubitak
aktivacija
gubitak
gubitak
APC
K-ras
DCC
p53
hiperproliferativni
epitel
rani
adenom
intermedkasni
ijarni adenom adenom
nove
alteracije
karcinom
metastaze