Marcadores tumorales

1. ONCOGENES
Dra. O. Graciela Scharovsky
Instituto de Genética Experimental
Facultad de Ciencias Médicas, U.N.R.
2006

2. La
transformación
maligna surge
de la
acumulación de
múltiples daños
en el genoma
1er. Impacto
2do. Impacto
3er. Impacto
Célula
Normal
Daño en
el ADN
Apoptosis
Reparación
Displasia
leve
Displasia
severa
Tumor
invasivo

3. Patogénesis del cáncer
Cambios en el genoma
de células somáticas
Activación de oncogenes
promotores del crecimiento
Inactivación de genes
supresores de tumores
Expresión de productos de genes alterados
y pérdida de productos génicos regulatorios
CÁNCER
Factores
genéticos
Factores ambientales:
Sustancias químicas,
radiaciones y virus.
Expansión clonal
Mutaciones adicionales
Heterogeneidad

4. ONCOGENES
Definición
 Genes capaces de inducir cáncer
 Cualquier gen que produce un fenotipo maligno
cuando se introduce en una célula normal
 Un gen íntimamente asociado con una enfermedad
maligna particular. Por ejemplo, un gen quimérico
formado por una translocación cromosómica.

5. ONCOGENES
Descubrimiento
 Retrovirus transformante RSV (Rous Sarcoma Virus)
Genes: gag, pol, env y src
 Bishop y Varmus (1977)
Secuencias homólogas en células eucariotas
normales libres de virus
Oncogenes virales
ó
v-onc
Proto-oncogenes
ó
c-onc
 Tumores producidos
por extractos acelulares
del sarcoma de Rous
(principios del siglo XX)
Peyton Rous
descubrió
el virus que
causa el
cáncer en los
pollos

6. Origen celular de los oncogenes
retrovirales
 Número y tamaño de los exones e intrones
 Los c-onc están ligados a los mismos genes
en distintas especies
 Inoculación de virus carentes de v-onc en
células eucariotas
 Todos los v-onc tienen homólogo celular, pero
no todos los c-onc tienen contraparte viral

7. c-ONC célula
ADN del
hospedador
v-ONC
•LTR-gag-pol-env-LTR
Retrovirus simple
Transducción retroviral de un oncogén
Estructura de un retrovirus

8. Oncogenes adenovirales
 Oncogenes de virus a ADN (SV40, virus del papiloma)
no tienen homología con los c-onc
 Forman parte del genoma viral necesario para
la replicación del virus
 La mayoría de las células infectadas con virus a
ADN muere, pero algunas sobreviven y son
transformadas
 Las proteínas codificadas por los oncogenes de estos
virus interactúan con proteínas del ciclo celular o
inactivan producto de genes supresores de tumores

9. Virus Producto génico Blanco celular
Adenovirus
Virus Polioma
SV40
Virus Papiloma
E1A
E1B
Antígeno T grande Rb, p53
Antígeno T mediano Src, PI3K
E7
E6
E5
Rb
p53
Rb
p53
receptor PDGF
Los virus a ADN apuntan a los
genes supresores de tumores

10. Mecanismos de activación de los proto-oncogenes
ADN
Proto-oncogén
Proteína
normal
CRECIMIENTO
NORMAL
Nuevo promotor
Translocación: el gen
se mueve a otro locus
bajo nuevos controles
Proteína normal
estimulante del
crecimiento,
en exceso
Amplificación génica: múltiples copias del gen
Mutación puntual dentro del gen
Oncogén
Proteína hiperactiva
o resistente a la
degradación
C
Á
N
C
E
R

11. Translocación cromosómica
myc
Ig
myc
Ig
8 14 8 14
Cromosomas
normales
Linfoma de
Burkitt
Linfoma de Burkitt
abl
bcr
9 22 9 22
Cromosomas
normales
LMC
bcr
abl
Leucemia mieloide crónica

12. ADN de cáncer de vejiga EJ
Procedencia de H-ras
Poder transformante
sobre NIH.3T3
1
2
3
4
5
6
ADN de placenta humana
ADNs recombinantes:
VAL GLI ALA VAL GLI
GTG GGC GCC GTC GGT
9 10 11 12 13
GTG GGC GCC GGC GGT
VAL GLI ALA GLI GLI
Secuencia
nucleotídica
Secuencia
aminoacídica
Secuenciación de la región
de ADN involucrada
en la transformación
Codón Nro.:
EJ
Placenta
+
+
+
+
-
-
-
-
Mutación
puntual

13. Amplificación génica
c-myc en neuroblastomas (300)
c-erbB-2/HER-2 en cáncer de mama (30)

14. Mutagénesis insercional
.
 El proceso activa el gen Wnt-1 y produce cáncer de mama en el
ratón infectado con el MMTV.
 Sitios de integración de MMTV observados en 19 tumores
diferentes (flechas).
 Las inserciones pueden activar la transcripción de Wnt-1
desde distancias de más de 10.000 pares de nucleótidos de
cada lado del gen.
 Este efecto se atribuye a una secuencia de ADN exacerbadora
potente que está presente en las repeticiones terminales del
genoma de MMTV.

15. En cada célula existen dos copias o alelos de cada
gen, que en condiciones normales se denomina
proto-oncogén
La mutación de un alelo convierte al proto-oncogén
normal en un oncogén activado que contribuye al
proceso carcinogénico
El oncogén es dominante sobre el proto-oncogén y
resulta en un producto desrregulado o activado
constitutivamente
La conversión oncogénica es una mutación de
ganancia de función
Conversión oncogénica

16.  Virus tumorales
Virus a ARN
Virus a ADN
Identificación de oncogenes
 Reordenamientos genómicos
Translocaciones
Inversiones
Amplificaciones/Doble diminutos
 Ensayos funcionales
Transfecciones de ADN tumoral
Transfecciones de bibliotecas de ADNc

17. HPV (human papilloma virus)
Activación de la proliferación por virus a ADN
PROLIFERACIÓN CELULAR
BLOQUEADA
PROLIFERACIÓN CELULAR
ACTIVADA POR VIRUS DE ADN
Las proteínas E6 y E7 codificadas por el virus del papiloma, secuestran
tanto Rb como p53; otros virus a ADN relacionados, como SV40, usan una
proteína viral llamada antígeno grande T, que cumple ambos propósitos

18. Papiloma E5 imita al ligando de PDGF
dominio de unión
del ligando
dominio de
quinasa

19. Papiloma E5 imita al ligando de PDGFR
dominio de unión
del ligando
dominio de
quinasa
dimerización de PDGFR
mediada por PDGF
Dimerización ligando-
independiente mediada por
BPV E5

20. Activación de la proliferación por virus a ARN
La proliferación puede ser estimulada por:
 virus portador de un v-onc
 virus sin v-onc, pero se integra cerca de un proto-oncogén
 virus que se inserta en un gen supresor tumoral y lo inactiva

21. Detección de
oncogenes
en tumores
humanos
Transfección
de ADN

22. Clonado de genes transformantes

23. Mecanismos que conducen a
la proliferación celular
 Unión de un factor de crecimiento (primer mensajero)
a su receptor específico de membrana
 Activación de moléculas transductoras de señales
intracelulares asociadas a los receptores celulares
 Transmisión de la señal desde el citosol al núcleo a
través de segundos mensajeros
 Transcripción del ADN y división celular

24. Productos de los oncogenes y sus funciones
 Clase 1
FACTORES DE CRECIMIENTO
I. FACTORES DE
CRECIMIENTO
II. RECEPTORES DE FACTORES
DE CRECIMIENTO
III. TRANSDUCTORES
DE SEÑALES
PROTEÍNAS
G
TIROSINAS
QUINASAS NO
ASOCIADAS A
MEMBRANA
TIROSINAS
QUINASAS
ASOCIADAS A
MEMBRANA
TREONINAS/SERINAS
QUINASAS
IV. PROTEÍNAS
REGULADORAS DE
LA TRANSCRIPCIÓN
NUCLEAR
NÚCLEO
CITOPLASMA
MEMBRANA CELULAR
REGIÓN EXTRACELULAR
 Clase 2
RECEPTORES DE FACTORES
DE CRECIMIENTO
 Clase 3
TRANSDUCTORES DE SEÑALES
 Clase 4
PROTEÍNAS REGULADORAS DE
LA TRANSCRIPCIÓN NUCLEAR

25. fgf-5
Factor de crecimiento relacionado a FGF (factor de crecimiento fibroblástico)
hst
Factor de crecimiento relacionado a bFGF
int-1
Factor de crecimiento embrionario
int-2
Factor de crecimiento relacionado a bFGF
sis
Factor de crecimiento derivado de plaquetas (PDGF)
Clase 1. FACTORES DE CRECIMIENTO

26.  Son proteínas extracelulares de bajo PM que actúan a
través de sus receptores específicos
Clase 1. FACTORES DE CRECIMIENTO
 El oncogén v-sis de SSV (virus del sarcoma de simios)
codifica para una proteína homóloga a la cadena B del
PDGF
 v-sis transforma in vitro células que expresan PDGFR,
lo que sugirió la teoría autocrina del cáncer
 La activación de los oncogenes int-2, hst y ks-3 lleva
a la síntesis aumentada de proteínas que funcionan
como bFGF

27. Clase 2. RECEPTORES DE FACTORES DE CRECIMIENTO
erbB
Receptor de EGF (EGFR) truncado con actividad tirosina quinasa
kit
Receptor de células troncales (stem cells) con actividad tirosina quinasa
mas
Receptor de angiotensina
met
Receptor afín a EGFR truncado con actividad tirosina quinasa
neu
Proteína afín a EGFR con actividad tirosina quinasa (ligando desconocido)

28.  El producto del oncogén c-erbB2/HER-2/neu es un receptor
de membrana de 185 kDa con ligando desconocido.
 Su amplificación génica resulta en la sobreexpresión de la
proteína, que correlaciona con una supervivencia libre de
enfermedad menor y una supervivencia acortada en pacientes
con ganglio axilar (+)
c- erbB2/HER- 2/neu

29. La heterodimerización con otros
receptores activa a HER-2
Unión de
EGF a EGFr
asociación y
dimerización
con HER-2
Fosforilación
EGFr HER-2/neu
EGF/EGFr HER-2
EGF/EGFr HER-2

30. Célula
cancerosa
La activación del receptor HER-2 transmite
señales hacia el núcleo, controlando el
crecimiento celular

31. Trastuzumab (Herceptin)
 Primer anticuerpo monoclonal aprobado por la FDA
para el tratamiento del cáncer de mama
 Anticuerpo monoclonal humanizado derivado de ADN
recombinante que reconoce con alta afinidad el dominio
extracelular de HER-2
 Mejora el resultado del tratamiento de pacientes con
cáncer de mama avanzado HER-2+ (1/3 de pacientes)
 Se proponen tres mecanismos de acción: potenciación
de la citotoxicidad por quimioterapia, inhibición de la
proliferación tumoral por inducción de inhibidores
endógenos del ciclo celular (p27kip), facilitación de la
función inmune

32. Clase 3. TRANSDUCTORES DE SEÑALES
abl
Tirosina quinasa citoplasmática o nuclear
fes
Tirosina quinasa citoplasmática
Mos
Treonina/serina quinasa citoplasmática
raf
Treonina/serina quinasa citoplasmática
ras
Proteína G asociada a membrana con actividad GTPasa
src
Tirosina quinasa asociada a membrana
yes
Tirosina quinasa asociada a membrana

33.  Quinasas citoplasmáticas
a) actividad de tirosina-quinasa asociada a membrana
src
b) actividad de tirosina-quinasa no asociada a membrana
abl: su producto se localiza en citoplasma y núcleo y se activa por
translocación o inserción de retrovirus
c) actividad de serina/treonina-quinasa
raf: mutaciones en la zona amino terminal producen activación
constitutiva de la quinasa
mos: su poder transformante estaría dado por aumento de la
producción de la proteína
Clase 3. TRANSDUCTORES DE SEÑALES
 Proteínas G: ras

34. Quinasas citoplasmáticas
a) actividad de tirosina-quinasa asociada a membrana
src
b) actividad de tirosina-quinasa no asociada a membrana
abl: su producto se localiza en citoplasma y núcleo y se activa por
translocación o inserción de retrovirus
c) actividad de serina/treonina-quinasa
raf: mutaciones en la zona amino terminal producen activación
constitutiva de la quinasa
mos: su poder transformante estaría dado por aumento de la
producción de la proteína
Clase 3. TRANSDUCTORES DE SEÑALES
 Proteínas G: ras

35. GTP
p21ras
p21ras
GAP
P
Ras activado
Ras inactivo
Hidrólisis de GTP
bloqueada cuando
ras está mutado
GEF
GDP
GDP
p21ras
GTP
GAP
ras

36. Vía de activación de ras
Ras
R
T
K
R
T
K
GDP
MEK
ERK

37. Vía de activación de ras
Ras
R
T
K
R
T
K
Grb SOS
GDP
MEK
ERK

38. Vía de activación de ras
Ras
R
T
K
Raf
Cyclin D
R
T
K
Grb SOS
GTP
MEK
ERK

39. posición del amino ácido
gen Ras 12 59 61 Tumor
c-ras (H, K, N) Gly Ala Gln células normales
H-ras Gly Ala Leu carcinoma de pulmón
Val Ala Gln carcinoma de vejiga
K-ras Cys Ala Gln carcinoma de pulmón
Arg Ala Gln carcinoma de pulmón
Val Ala Gln carcinoma de colon
N-ras Gly Ala Lys neuroblastoma
Gly Ala Arg carcinoma de pulmón
Virus del sarcoma murino
H-ras Arg Thr Gln cepa Harvey
K-ras Ser Thr Gln cepa Kirsten
Substituciones de aminoácidos en la familia de proteínas Ras

40. Efectores de Ras

41. Inhibición terapéutica de ras
 Inhibición de síntesis de grupos farnesilo
con estatinas (lovastatin, pravastatin, etc.)
 Inhibición de la farnesiltransferasa:
SAM 486A (inhibidor de la síntesis de poliaminas)
MMI270B (inhibidor de metaloproteasas de matriz)
CAAX peptidomimetics
SCH 66336

42.  Proteínas G: ras
 Quinasas citoplasmáticas
a) actividad de tirosina-quinasa asociada a membrana
src
b) actividad de tirosina-quinasa no asociada a membrana
abl: su producto se localiza en citoplasma y núcleo y se activa
translocación o inserción de retrovirus
c) actividad de serina/treonina-quinasa
raf: mutaciones en la zona amino terminal producen activación
constitutiva de la quinasa
mos: su poder transformante estaría dado por aumento de la
producción de la proteína
Clase 3. TRANSDUCTORES DE SEÑALES

43. N
CP
tir 527
tir 416
pp60 c-src inactiva
SH3 SH2
Dominio
catalítico
N C
tir 527tir 416
P
pp60 c-src activa
SH3 SH2
Dominio
catalítico
src

44. Lodish et al. Fig. 24-17
La deleción del extremo C-terminal
conduce a la activación de v-Src

45.  La tirosina quinasa de pp60c-src tiene acción sobre:
Motilidad celular
Invasión: rompe unión cadherina E
Crecimiento
Supervivencia celular
src
 La proteína pp60c-src se asocia a la cara citosólica de
la membrana, para lo cual depende de la unión de
ácido mirístico al extremo amino terminal
Blancos moleculares poco conocidos FH1ST, PLD

46. membrana celular
citoesqueleto
catenina
Cadherina E
src
P
P
P
P
P

47.  Proteínas G: ras
 Quinasa citoplasmáticas
a) actividad de tirosina-quinasa asociada a membrana
src
b) actividad de tirosina-quinasa no asociada a membrana
abl: su producto se localiza en citoplasma y núcleo y se activa
translocación o inserción de retrovirus
c) actividad de serina/treonina-quinasa
raf: mutaciones en la zona amino terminal producen activación
constitutiva de la quinasa
mos: su poder transformante estaría dado por aumento de la
producción de la proteína
Clase 3. TRANSDUCTORES DE SEÑALES

48. 22
bcr
abl
Ph
bcr-abl
9 9+
abl

50. Tratamiento para inhibir la quinasa Bcr-Abl
proteína sustrato
proteína sustrato señal para
proliferación
y sobrevida
LEUCEMIA
BCR-ABL BLOQUEADO CON GLEEVEC (STI-571)
sin señal NO LEUCEMIA
BCR-ABL activa

51.  Proteínas G: ras
 Quinasa citoplasmáticas
a) actividad de tirosina-quinasa asociada a membrana
src
b) actividad de tirosina-quinasa no asociada a membrana
abl: su producto se localiza en citoplasma y núcleo y se activa
translocación o inserción de retrovirus
c) actividad de serina/treonina-quinasa
raf: mutaciones en la zona amino terminal producen activación
constitutiva de la quinasa
mos: su poder transformante estaría dado por aumento de la
producción de la proteína (acción sobre tubulina de microtúbulos)
Clase 3. TRANSDUCTORES DE SEÑALES

52. Clase 4. PROTEÍNAS REGULADORAS DE LA
TRANSCRIPCIÓN NUCLEAR
erbA
Receptor nuclear de la hormona tiroidea
ets-1
Proteína de asociación a secuencias específicas del ADN
fos/jun
Conjuntamente forman el factor de transcripción AP-1
myb
Proteína de asociación a secuencias específicas del ADN
myc
Proteína de asociación a secuencias específicas del ADN
rel
Proteína relacionada con NF-κB

53. A
NH2
COOH
Dominio
hélice-bucle-hélice
Cierre de
leucinas
Región básica
de unión al ADN
Región de activación
de la transcripción
Proteína Myc
myc
Max-Myc Max-Max
Quiescencia
Proliferación

54. c-myc es translocado al locus IgG, lo
que resulta en su expresión activada
bcr-abl fusion protein is produced,
which results in a constitutively active abl kinase
bcr-abl
bcr
abl
c-myc IgGexacerbador IgG
c-myc es activado por el
exacerbador
IgG en los linfocitos
Oncogene Amplificación Tipo de tumor
c-myc ~20 veces leucemia y ca. de pulmón
N-myc 5-1,000 veces neuroblastoma
retinoblastoma
L-myc 10-20 veces SCLC
c-myc puede estar amplificado

55. Myc: esencial para el desarrollo embrionario normal;
su ausencia es letal
c- myc
mRNA
tiempo1 h
Myc
Max
myc: inducible
por FC
max: expresión
constitutiva
Factores de crecimiento Myc Detención en G1
Myc + Factores de crecimiento Apoptosis
Factores de crecimiento Myc Proliferación

56. Blancos génicos de myc
α –Protimosina Función desconocida
ODC Biosíntesis de poliaminas
Cdc25A Ciclo celular
Ciclina D1 Ciclo celular
eIF-2 Síntesis de proteínas
eIF4E Síntesis de proteínas
ARF o p19 Apoptosis/Checkpoint
Cdc2 Ciclo celular
Ciclina A Ciclo celular
Ciclina E Ciclo celular

57. Modelo de
cáncer
colorectal
de
Bert
Vogelstein
Efecto
acumulativo

58. Progresión tumoral

59. Complementación entre oncogenes
myc y ras
REF
rat embryo
fibroblast
Immortalizada
myc ras
Transformada
myc + ras
Tumorigénica
XX

60. Complementación entre oncogenes

61. Transformación
(citoplasma)
ras
Inmortalización
(núcleo)
myc
src
abl
myb
p53
Complementación entre oncogenes
CÁNCER

62. Complementación entre oncogenes
E1A y E1B
Oncogenes de Adenovirus
REF
Immortalizada
E1A E1B
Normal
E1A + E1B
Transformada
XX

63. • Diagnóstico:
a) LMC (Ph-) donde hay rearreglos bcr/abl (5-10% casos) (PCR, Sb o Nb)
b) Linfoma no-Hodgkin: t(14;18) en <1% de las células que involucra
bcl-2 (PCR y Sb)
Importancia Clínica de los Oncogenes
• Pronóstico:
a) Neuroblastomas: ∼38% myc amplificado hasta 300 veces ⇒ mal
pronóstico (Sb, Hibrid. in situ, citogenética HSR o DMS)
b) Cáncer de mama axila (-): Her2/neu amplificado (hasta 30 veces)
probable mal pronóstico (IHQ)

64. a) Terapia contra factores de crecimiento y sus receptores:
trastuzumab: anti HER-2/NEU
erlotinib y gefitinib: inhiben la TK de EGFR
bevasizumab: anti VEGFR
b) Inhibidores de farnesilación:
estatinas: inhiben farnesilación p21ras
inhibidores de la farnesiltransferasa
c) Inhibidores de kinasas citoplasmáticas:
Imatinib: inhibe la TK de la proteína BCR-ABL
d) Terapia contra factores de transcripción:
Moléculas antisentido para MYC
Péptidos y moléculas pequeñas inhibidoras de MYC
Importancia Clínica de los Oncogenes