Онкогени та канцер

1.

Онкогени та канцер
a). Багатоетапність канцерогенезу
1). Етапи еволюції пухлини
2). Ростові характеристики клітини в культурі
б). Гени, що відповідають за туморогенез
1). Прото-онкогени та гени трансформуючих
вірусів
функції прото-онкогенів
активація онкогена
2). Гени – супресори пухлинного росту
retinoblastoma
p53

2. Взаємодія онкобілків ДНК-вірусів та клітинних білків

вірус
онкобілок
Кл.білок
SV40
Large T ag
Small T ag
p53,pRb
PP2A
HPV
E6
E7
p53
pRb
Adenovirus
E1A
E1B-55K
pRb
P53
EBV
LMP1
TRAFs

3.

гени-супресори
гени
наслідки при порушенні гені
спадкові
спорадичні
функція
невідомі
рак прямой
кишки
WT1 (11p) транскрипція
Пухлина Вільямса
Рак легенів
Rb1 (13q) транскрипція
ретинобластома
p53 (17p транскрипція
Li-Fraumeni синдром
DCC (18q)
взаємодія
з кл поверхнею
др-кл карцинома легенів
рак мол.залози,
прямої кишки,легень

4.

Роль p53 в клітинному циклі
апоптоз
ДНК синтез
пошкодження
Арешт кл.циклу
G0
Стан спокою
p53
S
фаза
G1
фаза
G2
M
фаза
мітоз
фаза
Ріст та
підготовка до
поділу

5.

p53 “охоронець геному”
• в зародкових клітинах мутації р53 призводять до
синдрому Li-Fraumeni
• p53 мутації часто утворюються в пухлинах людей
•Функція білку p53 транскрипційний фактор, що регулює
клітинний цикл та репарацію ДНК
• порушення цілісності ДНК викликає арешт клітинного циклу
G1, що залежить від p53;
•Клітини з мутантою формою p53 не можуть “зупинитись”
та переходять в S фазу та реплікують пошкоджену ДНК

6.

The p53 Signaling Pathway
SIGMA-ALDRICH

7. Functional Domains of p53

EMBO J (99)18:1661
HPV E6
Ad E1b p55
MDM2
http://www.novocastra.co.uk/oapdgs.htm

8.

Ефект пошкодження ДНК та арешт клітинного росту p53 .

9. Механізми інактивації p53

p53
p53
T ag
E6
Tag
Стабілізує p53
в неактивній
формі
p53
Ub
Ub
Ub
p53
E6AP
E6
E6AP:
E3 Ub лігаза
E4
p53
p53
p53
E1B
p53
E1B
Перетворює р53
з активатора в
репресор
транскрипції

10.

Клітинний цикл залежить від фосфорилювання Rb
фосфорилювання Rb
гіперфосфорильований Rb
дозволяє клітинам
p
p
пройти точку
Rb
рестрикції та уввійти
p
p
у S фазу
Точка рестрикції
p
p
p
Rb
p
S
p
Rb
phase
p
G1
phase
G2
G0
спокій
phase
M
p
гіпофосфорильований Rb
p
Rb
phase
p
p
p
Rb
p
p
p
p
Rb
p

11.

роль pRB в регуляції клітинного поділу.

12. Гомологічні вірусні послідовності залучені у взаємодії з родиною білків Rb

13.

Онкобілки взаємодіють з Rb
Ad E1A
HPV E7
SVL Tag
Carcinogenesis, (2003) 24(2)159-169

14. Transformation via cell cycle control pathways

Inhibition of Rb function by viral proteins Many
viruses actively inhibit Rb function
Result: bypass of restriction point control
Passage from G1 S phase
SV40 LT, adenovirus E1A, HPV E7 proteins

15.

Апоптоз - (гр."falling"),
притаманний багатоклітинному
організму процес, за допомогою
якого специфічні клітини знищують
та очищають організм від змінених
клітин.
Kerr, J.F.R., Wyllie, A.H. and Currie, A.R. 1972. Br. J. Cancer 26:239.
We Thank Dave Cantrell from our Biomedical Communications,
Arizona Health Sciences Center, for the graphic design and
animation.
Apoptosis
Society For Free Radical Biology and Medicine
Tome & Briehl 2

16.

Біологічна суть апоптозу
підтримка тканинного гомеостазу шляхом
знищення надлишкових\ функціонально
аномальних клітин, а його інгібування –
один з найважливіших механізмів
онкогенезу.
Апоптоз інфікованих клітин індукується в
результаті безпосередньої дії вірусних
компонентів або внаслідок розпізнаванням
їх клітинами імунної системи.

17.

Некроз
Апоптоз
Тільки патологічний
Фізіологічний або патологічний
Нерегульований або
слабко регульований
Регульований
Плазматична мембрана
руйнується в початковій стадії
Плазматична мембрана
інтактна до пізньої стадії
Лейкоцитарна інфільтрація
завжди присутня
інфільтрація поліморфно-ядерними
лейкоцитами відсутня або
мінімальна
Набряк цитоплазми
та мітохондрій
Руйнування та дезинтеграція
клітин
Каріопікноз, каріорексис,
фрагментація ДНК
Утворення апоптичних тілець
з наступним їх фагоцитозом
або вторинним некрозом

18.

Процес апоптозу умовно розділяють на:
сигнальну фазу, під час якої клітина
отримує сигнал, що ініціює апоптоз;
ефекторну фазу, коли активуються
ефекторні внутрішньоклітинні
механізми загибелі,
фазу деградації, при якій проходить
деградація ДНК та інші зміни

19. Шляхи апоптозу: ефектори та модулятори

Існує два основних шляху апоптозу
в клітинах ссавців
“Зовнішній” через «домен смерті»
(DD- death domain)
“Внутрішній” - мітохондріальний шлях

20.

21.

Рецептори клітинної загибелі
Fas-peцептор (Fas-R), TNF-R1, TNF-R2, "рецептор
смерті-3" (DR-3 та 4 )
Найкраще вивчені Fas-R та TNF-R1.
Fas-R (APO-1/CD95) експресується на всіх ядерних клітинах
Існує 2 форми: звязаний з мембраною та в розчинній формі.
Розчинна форма Fas-R -
для звязування Fas-ліганда (Fas-L) не тільки
на СD8+-цитотоксичних лімфоцитах та NK-клітинах, але й
СD4+-Т-лімфоцитах-хелперах 1-го типу, які проявляють цитотоксичні
властивасті

22. Шляхи апоптозу: ефектори та модулятори

Експресію Fas-R на мембрані клітин індукують
прозапальні цитокіни ІЛ-1, -2, -6, ИФН-γ,
фактори некрозу пухлин (TNF-α)
Запалення любої природи сприяє Fas-Rзалежному пошкодженню органу (печінка).
Крім того, цитокіни стимулюють збільшення
кількості молекул Fas-L на Т- та NKлімфоцитах.

23.

Розвиток апоптозу може бути
заблоковано активацією ряду факторів
I-FLICE (ендогенна домінантно-негативна
форма каспази 8), bcl-2 та Х-звязані
інгібітори апоптозу

24.

Апоптоз, індукованний через TNF-α + TNF-R1,
подібний Fas-R - Fas-L, та потребує
олігомерізації рецептору та здійснюється
через шлях FADD - каспаза 8, а також
подібний з ним білок TRADD.
Гіперекспресія TRADD призводить до запуску
апоптозу та активації ядерного фактору кВ
(NFKB), який запобігає TNF-індукованій
загибелі клітин

25.

Головний шлях апоптозу в клітинах ссавців
Мітохондріальний шлях
Death-рецепторний
шлях
FasL
церамідивіруси
Оксиданти
Fas/Apo1
/CD95
DNA
damage
«домен смерті» (DD- death domain)
комлекс DISC (death-inducing
signaling complex)
D
D
D
D
Bcl-2
D
FADD
.
адаптерний білок FADD
(Fas-associated DD)
DISC
Procaspas
e8
білок FADD містить “ефекторний
домен смерті” (DED, death effector
domain)
dAT
P
BID
Caspase 8
аутоактивація – каспази 8
утворюються агрегати FasLFas-FADD-прокаспаза 8
Apaf -1
Procaspase
9
Прокаспаза
3
dAT
P
Apaf -1
Caspase 9
Клітинна
мішень
Caspase 3
Apopto
some
Cytochrom
e
c

26.

“Внутрішній” - мітохондріальний шлях
Bcl-2 прото-онкоген
вперше був описаний
при B-клітинній лімфомі
Bcl 2 родина білків (17 представників) –
модулятори апоптозу:
Bcl-xL, Mcl-1, Bag, A1, Bcl-2 - інгібітори апоптозу
Bcl-xS, Bax, Bad, Bid - промотори апоптозу
.

27. Регуляторна дія білків цієї родини здійснюється різними механізмами

- утворення гомо- та гетеро-димерів
за допомогою наявності спільних доменів ВН1 та
ВН2 з Вах і пригнічують апоптоз,
а домени ВН3 задіяні в комплексуванні з білками
Bcl-2 та Bcl-xL, що сприяють розвитку апоптозу.
- білки цієї родини мають трансмембранний
домен, який дозволяє їм локалізуватись на
внутрішньоклітинних мембранах
Це сприяє зміні пронинкненості мембран та виходу
цитохрому С та інших проапоптичних медіаторів з
мітохондрій.

28. Bcl2 та vBcl2 мають подібність

BH4
BH3
BH1
BH2
TM
Bcl2
E1B
vBcl2
(HHV8)
ASFV A179L
(African Swine
Fever virus)
Bcl-2 запобігає апоптозу, блокуючи
вивільнення цитохрому С з
мітохондрій

29.

Bcl-2
-Запуск апоптозу
Через блок Bax
Вірусні мімікріни
Adenovirus
EBV
Herpesvirus
CMV

30. Подібність із BcL-2

HHV-8
BcL-X
Bcl-2
Huang, Qiulong et al. (2002) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 99, 3428-3433
Copyright ©2002 by the National Academy of Sciences

31.

В результаті активації апоптичного
сигналу, проапоптичні білки сприяють
відкриттю мітохондріальних каналів і
виходу цитохрому С (вихід цитохрому С
перешкоджає перетворенню каспази-9 в
активну форму – відміняють апоптичний
сигнал),
антиапоптичні білки–їх закривають.
Таким чином, апоптоз до певної міри
залежить від співвідношення білків Вах та
Bcl в мітохондріях.)

32. Р53 та апоптоз

При значних пошкодженнях ДНК активується
експресія про - апоптичних генів Вах, Fas,
DR5 та інших,
р53 здатен пригнічувати експресію антиапоптичних генів (наприклад, Bcl-2 та
рецептору IGF-1).
При недостатності р53 та надлишку Всl-2
відбувається накопичення порушень в
клітинах: подібні порушення спостерігаються
при розвитку різноманітних пухлин.

33.

Сигнал смерті
(радіація, мутація, хім.сполуки)
P53 активується
bax
Bcl2
АПОПТОЗ
(HHV8-vBcl2)

34. Inhibition of p53 functions (Fig. 18.21)

35.

Апоптоз та рак
Нечутливість
до антиростових
сигналів
Аутокринна
активація
Уникнення
апоптозу
ангіогенез
Cancer
Hanahan та Weinberg
запропонували, що
нормальна клітина
повинна отримати 6
фенотипових ознак для
підвищення
становлення злоякісності.
реплікативного Одна з них –
резистентність до
потенціалу
апоптозу. В цій моделі в
хронологічному порядку
викладені механізми,
завдяки яким
отримуються ці ознаки.
Вони можуть варіювати
для кожної пухлини.
Генна нестабільність
Інвазія та
посилює набдання різних
метастази
фенотипів
Hanahan, D. and Weinberg, R.A. 2000. Cell. 100:57.

36.

37. Віруси та апоптоз

Блокування вірусними білками апоптичного
сигналу і передачу його всередину клітини (
аденовірусні E1B та Е3-10,4К, Е3-14,5 К, білок вірусу герпесу
vFLIP)
Інгібуваня каспазної активності (Е3-14,7К)
Вірусні аналоги
Bcl-2 з антиапоптичною активністю (Е1В, білок герпесвірус саймірі, SKHV- SKbcl-2, EBV- LMP1 , BHRF1)
Інгібування проапоптичної дії р53
(LТ-антиген SV-40, Е1А та Е1В-аденовірусів, Е6 та Е7
папіломавірусів, білки надранніх генів СМV- ІЕ1 та ІЕ2).

38.

39.

Fas L
DISC
Heterodimerization
of Bcl-2 Members
FADD
Caspase 8/10
Proapoptotic Bcl-2
Family Members
Bid, Bad, Bax,
Bag, Bik, Bok, Bclxs and other
Bid
Active Caspase
8/10
Truncated Bid

40.

Proteolysis of Death Substrates
-PARP
ICAD
Fas L
ICAD
CAD
DISC
89
FADD
24
Active CAD
DNA repair
Caspase 8/10
Active Caspase
8/10
Flip
IAPs
Crm A
Effector-caspases 3.6.7
Active
P 53
IAP