GENE TARGETS IN NEOPLASIA

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2 GENE TARGETS IN NEOPLASIA PROTO-ONCOGENES TUMOR SUPPRESSOR GENES Mutations Activate RNA Tumor Viruses Carry DNA Tumor Viruses Inhibit Mutations Inactivate -dominant -gain activity -recessive -loss of activity DNA REPLICATION and CELL PROLIFERATION

3 L ipotesi virale dei tumori

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5 Francis Peyton Rous ( ) premio Nobel per la medicina nel 1966 Nel 1909, all età di 30 anni, scoprì che nei polli il rabdomiosarcoma del muscolo pettorale poteva essere indotto non solo trapiantando delle cellule tumorali ma anche iniettando un agente submicroscopico estratto dalle stesse cellule tumorali. Questa scoperta diede origine alla teoria della natura virale dei tumori. Bishop e Varmus hanno poi contribuito alla scoperta delle proteine codificate da src e del loro meccanismo di azione. Per queste ricerche, nel 1989, a Bishop è stato assegnato, insieme a Varmus, il premio Nobel per la medicina.

6 Retroviruses can cause cancer by picking up mutated versions of normal cellular genes

7 Oncogene abl Oncogenes originally identified through their presence in retroviruses Proto-oncogene function Protein tyrosine kinase (PTK) Source of virus Mouse/cat Virus-induced tumor Pre-B-cell leukemia erb-b EGF-receptor (RTK) chicken Erythroleukemia, fibrosarcoma fes (PTK) Cat/chicken sarcoma fms GMCSF-R (PTK) cat sarcoma fos/jun AP-1 transcription factor Mouse/chicken Osteosarcoma, fibrosarcoma kit Stem cell factor (SCF) cat sarcoma raf PTK Chicken/mouse sarcoma myc Transcription regulator chicken Sarcoma, myelocytoma, carcinoma H-ras GTP-binding protein rat Erythroleukemia, sarcoma rel Regulator of NF-kB turkey reticuloendotheliosis sis PDGF-b monkey sarcoma src PTK chicken sarcoma akt PTK mouse T-cell leukemia

8 Mechanisms of dysregulation of proto-oncogenes in cancer

9 Deletion of the C-terminal region leads to activation of v-src

10 AutoRegulation & Activation of Src Tyrosine Kinase

11 What are the transformation-relevant substrates of v-src?

12 JUST THE TIP OF THE ICEBERG OF PROTEIN DOMAINS USED FOR PROTEIN/PROTEIN INTERACTIONS

13 Gli oncogeni agiscono sulle vie che stimolano la crescita cellulare PLC: fosfolipasi C; PIP2: fosfatilinositolo bifosfato; INSP3: inositolotrifosfato; DAG:diacilglicerolo

14 Adaptors Link TKR to Ras A) Function of SH2 Domains 1) Found in many signaling molecules 2) Recognize p-tyr plus amino acid sequences C-terminal to p-tyr 3) Structure Experimental Approaches GF GF P Y P kinase Ras SH2 GRB2 GTP SH3 P P P GEF

15 Adaptors Link TKR to Ras Funzione dei domini SH2 1) Si trovano in molte moecole di segnalazione 2) Riconosce p-tyr GF GF P Y P kinase SH2 GRB2 SH3 P P P GEF Ras GTP

16 Domini SH3 -Il sito di legame sono le poly-proline -L interazione di SH3/PPP può essere costitutiva (GRB2/SOS) oppure il dominio SH3 può essere esposto dopo stimolazione GF P SH2 GRB2 P SH3 SOS Ras P P

17 Le mutazioni di RAS sono tumore-specifiche Pancreatic Carcinoma K-Ras codon 12 (GGT gly ) >GTT val Lung carcinoma K-Ras codon 12 (GGT gly ) >AGT ser Bladder Carcinoma H-Ras codon 12 (GGC gly ) >GTC val Melanoma N-Ras codon 61 (CAA gln )>CGA arg

18 Il ciclo RAS-GTP Le proteine Ras sono componenti chiave della via di trasduzione del segnale che portano dai recettori di superficie al controllo della proliferazione cellulare, del differenziamento e della morte cellulare.. MUTAZIONI TUMORE-SPECIFICHE bloccano RAS nella conformazione legata al GTP e attivano la via RAS RAF MEK ERK MAP.

19 . Multi-step activation of Raf Activation of Raf by Ras Inactive active Ras I II P S s r c P K C P S s r c kinase PAK3 Ras I II P K C PAK3? Raf-N Cys Raf-N Cys phosphorylation Ser-P 338 Tyr-P 340 kinase

20 Ras Pathway Perturbation Raf MEK MEK MEK MEK MEK MEK ERK ERK ERK ERK ERK ERK Pathway Amplification

21 ..per riassumere

22 Ras agisce su molteplici substrati RAS has >20 effectors Vojtek & Der (1998) J. Biol. Chem 273: 19925

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24 La via di RAS-AKT controlla la proliferazione, la sopravvivenza e la sintesi proteica SOS Grb2 PI3K PIP 2 PIP 3 PDK1 Akt PTEN Glycogen synthase kinase 3 Ras GSK3 Raf MEK1/MEK2 FOXO BAD Bcl-XL Ikk NF-kB p53 TSC1 TSC2 P RHEB GTP Tuberous Sclerosis ERK Raptor mtor GβL PROLIFERAZIONE NO APOPTOSI SINTESI PROTEICA

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26 L Oncogene MYC

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29 MYC coopera con MAX come fattore trascrizionale

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31 MYC è un potente oncogene. Se l apoptosi è bloccata, MYC da solo induce trasformazione

32 Le vie dell oncogenesi sono molteplici e formano un circuito Fig. 2 Hanahan and Weinberg Cell 100:57