Il cancro e e una malattia dei geni: evidenze

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1 Il cancro e e una malattia dei geni: evidenze Esistenza di anomalie cromosomiche associate ad alcune forme di tumori (Boveri, 1914). Raramente, alcuni tipi di tumori possono essere ereditari. L omogeneita relativa delle cellule in un tumore suggerisce che le caratteristiche maligne di queste cellule siano geneticamente trasmesse alla progenie La maggior parte delle sostanze cancerogene sono mutagene Alcuni tumori possono essere indotti in animali attraverso dei virus che trasmettono un informazione genetica (oncogene) nella cellula ospite (Retrovirus oncogeni acuti: Rous sarcoma virus; Harvey sarcoma virus).

2 Geni che regolano la divisione cellulare Geni il cui prodotto proteico promuove un aumento del numero di cellule (oncogeni) Geni il cui prodotto proteico induce una riduzione del numero di cellule (oncosoppressori). Oncogeni = acceleratori Oncosoppressori = freni

3 Oncogeni: Definizione Oncogeni: Scoperta Oncogeni: Meccanismi d azione

4 Oncogeni definiti come: Geni che, quando attivati attraverso alterazioni genetiche, agiscono in maniera dominante (un singolo allele e capace di produrre l effetto oncogenico). La controparte normale degli oncogeni (i proto-oncogeni) puo codificare per proteine coinvolte in vari meccanismi di controllo della crescita e della sopravvivenza cellulare

5 Oncogeni: Definizione Oncogeni: Scoperta Oncogeni: Meccanismi d azione

6 L Identificazione degli Oncogeni Come diversi metodi molecolari contribuirono insieme alla genetica ad identificare molti dei geni coinvolti nel cancro

7 Scoperta degli oncogeni I. Virus oncogeni Virus oncogeni ad RNA acuti e cronici Virus oncogeni a DNA II. Riarrangiamenti genomici traslocazioni/inversioni amplificazioni: DMC, HSR III. Saggi funzionali Trasfezione di DNA trasfezione di librerie di cdna

8 Figure 3.2 The Biology of Cancer ( Garland Science 2007) Esperimento di Peyton Rous

9 Figure 3.4a The Biology of Cancer ( Garland Science 2007)

10 Come si definisce un virus tumorale Presenza di parte del genoma virale nei tumori ed espressione di alcuni geni virali. L infezione di cellule in vitro porta alla trasformazione Saggi di tumorigenicita : Crescita in basso siero (ridotta richiesta di fattori di crescita) Crescita in soft agar (crescita indipendente da ancoraggio) Identificazione dei geni virali che trasformano le cellule in coltura l infezione in un modello animale induce tumore non possibile nell uomo la vaccinazione previene l insorgenza del tumore

11 Table 3.2 The Biology of Cancer ( Garland Science 2007)

12 Figure 3.5 The Biology of Cancer ( Garland Science 2007)

13 Figure 3.7a The Biology of Cancer ( Garland Science 2007)

14 Figure 3.7b The Biology of Cancer ( Garland Science 2007)

15 Figure 3.12 The Biology of Cancer ( Garland Science 2007)

16 Figure 3.13 The Biology of Cancer ( Garland Science 2007)

17 Figure 3.17 The Biology of Cancer ( Garland Science 2007)

18 Retrovirus I retrovirus creano oncogeni acquisendo, modificando, deregolando geni cellulari (proto-oncogeni) I v-onc non sono geni essenziali per il virus La Replicazione del retrovirus non e citotossica e non e richiesta per la tumorigenesi

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20 Meccanismi di trasformazione cellulare da retrovirus 1) trasduzione retrovirale di un oncogene (retrovirus trasducenti/acuti) 2) Attivazione oncogenica per inserzione retrovirale (cis-acting / retrovirus nontrasducenti/lenti) 3) Oncogenesi mediata da proteine essenziali del retrovirus (retrovirus trans-attivanti / nontrasducenti a lunga latenza)

21 Retrovirus oncogeni Alcuni retrovirus oncogeni (e.g., il virus del sarcoma di Rous) trasducono versioni di geni cellulari (e.g., src) che sono oncogeniche. LTR gag pol env src LTR Altri retrovirus oncogeni integrano copie provirali del loro genoma nel DNA di specifici geni dell ospite Inserzione del provirus AMV c-myc exon 1 c-myc exon 2 c-myc exon 3 Attivazione del promotore di c-myc da LTR virali LTR gag pol env LTR c-myc exon 2 c-myc exon 3

22 Un pathway alternativo per l oncogenesi virale I retrovirus che non hanno v-onc possono attivare c-onc Proto-oncogene Genoma Virale LTR gag pol env LTR LTR gag pol env LTR Inserzione di Promotore Inserzione di Enhancer Alcuni retrovirus possono trasformare attraverso Mutagenesi Inserzionale -inserzione di retrovirus in loci di proto-oncogeni -Le LTR virali (promoter or enhancers) acttivano l expressione di c-onc

23 Oncogeni dei Retrovirus acuti src Rous sarcoma virus pollo myc Avian myelocytomatosis virus pollo erb A, erb B Avian erythroblastosis virus pollo myb Avian myeloblastosis virus pollo ets Avian erythroblastosis virus pollo rel Avian reticuloendotheliosis virus tacchino H-ras Harvey rat sarcoma virus Ratto K-ras Kirsten murine sarcoma virus topo abl Abelson murine leukemia virus topo raf Murine sarcoma virus topo fos Mouse osteosarcoma virus topo fms Feline sarcoma virus gatto fes Feline sarcoma virus gatto sis Simian sarcoma virus scimmia

24 Tali virus erano portatori di un principio trasformante (gene carcinogenico o oncogene virale) Un segmento di DNA era responsabile della trasformazione cellulare Il segmento di DNA non era necessario per la replicazione del virus La rimozione dell oncogene riduceva moltissimo il potenziale oncogeno dei virus

25 Una scoperta sorprendente Negli anni 70 fu dimostrato che gli oncogeni virali erano quasi identici a geni trovati nelle cellule normali V-SRC era virtualmente identico a sequenze corrispondenti trovate in polli, tacchini, papere, oche, quaglie V-RAS era anche simile a sequenze omologhe in topi, ratti e uomini Emerse quindi questo concetto: gli oncogeni sono forme mutate o semplicemente overespresse) di geni normali Il gene normale venne definito proto-oncogene e la sua controparte mutata, trasformante venne detta oncogene

26 Gli oncogeni sono geni dominanti I proto-oncogeni possono essere visti come come normali induttori del ciclo cellulare; i corrispondenti alleli dominanti, carcinogenici, sono alleli da guadagno di funzione.

27 Scoperta degli oncogeni I. Virus oncogeni Virus oncogeni ad RNA acuti e cronici Virus oncogeni a DNA II. Riarrangiamenti genomici traslocazioni/inversioni amplificazioni: DMC, HSR III. Saggi funzionali Trasfezione di DNA trasfezione di librerie di cdna

28 Traslocazioni: Bcr/Abl Oncogene 21; (2002)

29 Amplificazioni: N-MYC (1) Reduplicazioni ripetititve in tandem di DNA all interno di cromosomi con produzione delle cosiddette homogeneously staining regions (HSRs), (2) Produzione di numerosi frammenti extracromosomali di DNA, denominati double minutes (poiche appaiono come piccoli frammenti di cromatina appaiati nelle preparazioni dei cromosomi metafasici).

30 Scoperta degli oncogeni I. Virus oncogeni Virus oncogeni ad RNA acuti e cronici Virus oncogeni a DNA II. Riarrangiamenti genomici traslocazioni/inversioni amplificazioni: DMC, HSR III. Saggi funzionali Trasfezione di DNA genomico trasfezione di librerie di cdna

31 Identificazione di Oncogeni tramite saggi di trasfezione Tumore DNA genomico Trasfezione mrna Libreria di cdna Trasfezione Linea cellulare recipiente Induzione del fenotipo trasformat

32 Foci di trasformazione cellulare

33 Il DNA umano estratto da tumore era capace di indurre foci di trasformazione in fibroblasti murini L uso delle sequenze ALU tipiche del genoma umano permisero l identificazione degli oncogeni nei foci di trasformazione Il primo oncogene ad essere clonato cosi fu RAS From

34 Oncogeni identificati per Trasfezione Weinberg- forma attivata di ras da carcinomi della vescica. Vande Woude- oncogene met, il recettore per l hepatocyte growth factor da una linea cellulare trasformata chimicamente. hst, un fattore di crescita FGF-like da carcinoma dello stomaco. Aaronson- dbl, un GEF per CDC42 (artefatto di una libreria di cdna

35 Oncogeni: Definizione Oncogeni: Scoperta Oncogeni: Meccanismo di attivazione