MODOS DE ACCIÓN DE LOS ONCOGENES EN TUMORES HUMANOS ASOCIADOS

FACTORES DE CRECIMIENTO

Las células normales requieren la estimulación por factores de crecimiento para sufrir proliferación.

La mayor parte de los factores de crecimiento solubles formados por un tipo celular actúan sobre una célula vecina para estimular la proliferación (acción paracrina).

Muchas células cancerosas adquieren la capacidad para sintetizar los mismos factores de crecimiento a los que responden generando así un ciclo autocrino.  Aunque se considera que un ciclo autocrino es un elemento importante en la patogenia de varios tumores, en la mayoría de los casos no está alterado ni mutado el propio gen del factores de crecimiento.

Los productos de otros oncogenes que se sitúan a lo largo de  las muchas vías de transducción  de señal, causan una sobreexpresión de los genes de factor de crecimiento.  A todo esto, la producción incrementada de factor de crecimiento no es suficiente para la transformación neoplásica.  Es muy probable que la proliferación conducida por factor de crecimiento contribuye al fenotipo maligno mediante un incremento del riesgo de mutaciones espontaneas o inducidas en la población celular en proliferación.

La clasificación de los factores de crecimiento es:

1. Cadena β del PDGF: Su modo de activación es por sobreexpresión y el tumor humano asociado es Astrocitoma, Osteosarcoma.
2. Factores de crecimiento Fibroblasticos:             Su modo de activación es por sobreexpresión y Amplificacino, el tumor humano asociado es Cáncer de Estómago, Cáncer de vejiga, Cáncer de mama y Melanoma.
3. TGF-: Su modo de activación es por sobreexpresión y el tumor humano asociado es Astrocitomas y Carcinomas hepatocelulares.
4. HGF:  Su modo de activación es por sobreexpresión y el tumor humano asociado es Cáncer de Tiroides.

Ilustración 1:

Ilustracion 2:

RECEPTORES DE FACTORES DE CRECIMIENTO

Los receptores de factores de crecimiento, que ocupan la posición siguiente en la cascada de señales que va desde el exterior celular al interior para la regulación de su crecimiento, diferenciación y apoptosis, pueden ser otro de los eslabones que fallan en un proceso canceroso. Un ejemplo importante dentro del grupo de protooncogenes que codifican receptores de factores de crecimiento es el gen erbB, que se encuentra frecuentemente amplificado en tumores humanos. El oncogén erbB deriva del gen celular normal, que codifica el receptor de membrana del factor de crecimiento epidérmico (EGF). Su activación por amplificación génica se da en un amplio número de tumores, generalmente provoca una sobreexpresión de su producto, por lo que se producen elevados niveles del receptor.

El oncogén erbB se puede activar también por la deleción del dominio de unión de su ligando, en el extremo amino terminal, como erbB-2, kit, met, ret y trk. Así pues, la versión oncogénica del erbB produce un receptor sin la región de unión a su ligando (el EGF). Aunque el erbB oncogénico presenta también otras mutaciones, parece ser que es esta deleción amino-terminal la principal responsable de su capacidad para transformar células normales en cancerosas. En la ruta normal, la unión del EGF regula la actividad tirosina quinasa del receptor, promoviendo las acciones posteriores de la cascada, de forma que en ausencia del EGF no hay actividad tirosina quinasa. En su versión oncogénica se produce una activación constitutiva de esta actividad tirosina quinasa de proteínas, independientemente de que se una el EGF o no. Por tanto, esta continua actividad fosforilando proteínas de la cascada sería la responsable de la proliferación anormal que conduciría a una neoplasia.

Se han encontrado varios oncogenes que codifican receptores de F.C. Las mutaciones pueden ser de dos tipos:

1) que se trunque el receptor.

2) mutaciones puntuales.

Los receptores más afectados son lo para EGF.    

Puede ocurrir que una alteración en el ADN desencadene la síntesis de una proteína anormal cuya conformación se vuelva constitutivamente activa y no responda a ningún tipo de señal o control externo. Se conocen otros casos en que la activación del oncogén provoca la dimerización y consiguiente activación permanente de las subunidades de receptores de membrana y sus cascadas de señales estimuladoras del crecimiento.

Proteínas implicadas en la transducción de señales

Las proteínas codificadas por protooncogenes pueden funcionar como factores de crecimiento o sus receptores, transductores de señal, factores desde transcripción o componentes del ciclo celular. La mayoría de proteínas codificadas por protooncogenes y oncogenes, especialmente las que se encuentran en el citoplasma y en la membrana plasmática, actúan como detectoras o generadoras de señales químicas.

Algunas oncoproteínas funcionan de forma similar a las proteínas transductoras de señal citoplasmáticas normales. Se localizan principalmente en la membrana plasmática, en su capa interna. Allí reciben señales extracelulares y los transmiten hacía en núcleo celular.

Oncogén RAS (familia RAS de proteínas)

Existen tres genes RAS en el genoma humano: HRAS, KRAS, NRAS. La mutación de los genes de esta familia constituye la anomalía más frecuente de los protooncogenes en tumores humanos.

RAS es un miembro de una familia de proteínas G que se unen a los nucleótidos de guanina (GTP y GDP). Se han identificado algunas mutaciones de RAS en células cancerosas. Los residuos afectados se encuentran en el sitio  de unión de GTP o en la región enzimática para la hidrólisis de GTP, dando como resultado la reducción de la actividad GTPasa de la proteína RAS. De tal forma que el RAS mutado queda atrapado en su forma activa forzando a la célula a un estado de proliferación continua. 

Las GAP, proteínas activadoras de GTPasa, en condiciones normales se unen al RAS activo aumentando su actividad GTPasa enormemente. Sin embargo, ante la mutación de RAS, no pueden activar la actividad GTPasa y por tanto, refrenan a las proteínas RAS normales.

LOtras proteínas como cinasa RAS/RAF/MAP, participan en la cascada de señales RAS y pueden verse alteradas en células cancerosas, dando lugar a un fenotipo similar. La desregulación de la vía de estas cinasas pueden ser uno de los fenómenos iniciadores en el desarrollo de melanomas.

Modelo de acción de los genes RAS

Alteraciones de las tirosina cinasa sin receptor

La tirosina cinasa tiene como protooncogén al ABL. Su modo de activación es mediante translocación. Y los tumores asociados a esta son, leucemia mieloide crónica y leucemia linfoblástica aguda.

Las mutaciones que se dan en la actividad oncógena se producen en varias tirosinas cinasas sin recepto, las cuales intervienen en las vías de transducción de la señal que regula el crecimiento celular. En algunos  casos las mutaciones se deben a translocaciones que dan lugar a genes de fusión que codifican tirosina cinas activas de forma constitutiva. Ejemplo:

 A pesar de la acumulación de numerosas mutaciones en todo el genoma, la señal a través del gen BCR-ABL, se requiere para que el tumor persista, de ahí que la inhibición de su actividad sea un tratamiento eficaz.

También se puede dar que la tirosina cinasa sin receptor se activen mediante mutaciones puntuales que anulan la función de dominios reguladores negativos que normalmente mantiene la actividad enzimática bajo control.

PROTEÍNAS REGULADORES NUCLEARES

El gen c-myc es uno de los más importantes proto-oncogenes que codifican proteínas nucleares. Los productos proteicos del c-myc y otros genes myc, así como de muchos otros protooncogenes, regulan la transcripción de una cohorte de genes diana en el núcleo uniéndose a la secuencia de ADN de estos últimos, permitiendo o impidiendo su transcripción.

La familia de genes Myc contiene al menos siete genes relacionados de forma estrecha,Myc, Nmyc, Lmyc, Pmyc, Rmyc, Smyc y Bmyc, estos genes codifican factores de transcripción del tipo cremallera de leucina, de forma que están relacionados con la expresión de determinados genes. La proteína myc está presente en una amplia variedad de tejidos adultos y en todos los estadios durante el desarrollo embrionario.

El gen myc está implicado en el control de la proliferación normal, transformación y diferenciación; el myc en células no transformadas es un factor de crecimiento esencial para la progresión dentro del ciclo celular. Niveles elevados de su producto génico aceleran el crecimiento, mientras que una downregulation de la expresión del myc normalmente se corresponde con el comienzo de la diferenciación y su expresión constitutiva interfiere con la diferenciación normal.

Otro ejemplo de proteínas nucleares relacionadas con el control del reloj celular es la codificada por el gen erbA, que es un receptor de hormonas tiroideas. Es interesante destacar que el erbA parece no inducir directamente la transformación maligna por si mismo, sino que potenciaría la capacidad transformante del erbB en células eritroides.

La mayor diferencia entre la proteína del oncogén erbA respecto al receptor de hormonas tiroideas normal es que ha perdido la posibilidad de unir hormonas tiroideas, presumiblemente como consecuencia de múltiples mutaciones en su dominio carboxi-terminal de unión a su ligando. Así, la proteína de la versión oncogénica del erbA actúa como un represor constitutivo de genes inducibles por hormonas tiroideas independiente del control de tales hormonas.

El gen Bcl-1 es un oncogén que codifica la ciclina D1. En varias transformaciones malignas de las células B, en leucemia linfoide crónica y la leucemia mieloide múltiple, se produce la activación del oncogén ras por translocación entre los cromosomas 11 y 14. En algunas líneas celulares de cáncer de mama se ha podido observar la sobreexpresión de este gen o un aumento de la estabilidad relativa de los transcriptos del mismo. La ciclina D1 activa la cdk-4, que interviene en la fosforilación del pRB y da como resultado un aumento de la proliferación celular.

 

Así mismo también se hace mención de las proteínas  histonas, que son proteínas reguladoras de genes nucleares. Encargadas del empaquetamiento del ADN nuclear, estas proteínas están capacitadas para ejercer una doble misión: bloquear la activación de muchos genes o promover, por contra, su expresión cuando existe una mutación o peligro de formación de una neoplasia.

 Las histonas son unas proteínas pequeñas que están en el núcleo. Som muy básicas lo que les facilita unirse al ADN para ejercer su función de empaquetarlo formando parte de la cromatina.

Las histonas son de dos tipos: H1 (ó H5) y las histonas nucleosómicas. Las histonas nucleosómicas son más pequeñas ( 102 a 135 aminoácidos) y forman los nucleosomas al enrollar ADN sobre un grupo de ellas. Las histonas nucleosómicas son la H2A, H2B, H3 y H4 y están muy conservadas a lo largo de las diferentes especies.eucariotas. En el núcleo de la célula hay un gran número de ellas (alrededor de 60 millones de cada tipo). Las histonas pueden ser modificadas tras la traducción lo que les cambia sus propiedades de unión al ADN y a proteínas nucleares.

 Las histonas H3 y H4 tienen largas colas N-terminales hacia el exterior del nucleosoma que son susceptibles de ser modificadas covalentemente. Las modificaciones que pueden sufrir las histonas son: acetilación, metilación, fosforilación y mono-ubicuitinación y sumoilación. Estas modificaciones pueden ser heredadas, influyen en la expresión génica, cambian la arquitectura local de la cromatina y podrían también reclutar otras proteínas que reconozcan modificaciones específicas de las histonas según la hipótesis llamada el `código de las histonas. Existe una correlación entre la acetilación de histonas y aumento de transcripción que parece debido a que tras acetilarse la histona se une menos al ADN.

 

Por otra parte parece haber activadores de la transcripción que se unen específicamente a acetil-lisina mediante un módulo llamado `Bromo`. La metilación de histonas puede tanto activar como reprimir la transcripción dependiendo de qué residuos de lisina en qué histonas son metilados. Estos residuos de metil-lisina parece que reclutan proteínas que contienen un dominio de unión a ellas llamado `Cromo`.

 La acetilación de las histonas regula la expresión de genes relacionados con la inflamación y también parece tener un papel en diversas funciones tales como reparación de ADN y proliferación celular, por lo que se plantea usar inhibidores de la histona deacetilasa como nuevos agentes antiinflamatorios. La deacetilasa de histonas actúa como represor de la transcripción a través de interacciones con otras proteínas lo que lleva a remodelación de la cromatina. Hoy día parece claro que determinados patrones de modificación de histones conducen a determinadas patologías entre las que podrían encontrarse, además de patologías tumorales, patologías inflamatorias de localización broncopulmonar como el asma.

 

REGULADORES DEL CICLO CELULAR

En la imagen que se presenta a continuación se puede observar el papel de las cilclinas y las cinasas dependientes de ciclina (CDK) y los inhibidores de CDK (CDKI) que ayudan a la regulación del ciclo celular. En las flechas de color azul se puden observar las fases del ciclo celular durante las cuales son activados los complejos cilcina CDK específicos. Como se puede observar la ciclina D-CDK4, ciclina D-CDK6 y ciclina E-CDK2 regulan la transición  G1 a S médiate una fosforilacxion de la proteína RB. Ciclina A-CDK2 y ciclina A-CDK1 son activas en la fase S. la ciclina B-CDK1 es esencial para la transición G2 a M. Dos familias de CDKI pueden bloquear la actividad en las CDK y  la progresión a través del ciclo celular. Los llamados inhibidores INK4, formados por p16, p15, p18 y p19, actúan sobre la cilcina D-CDK4 y ciclina D-CDK6. La otra familia de tres inhibidores, p21, p27 y p57 pueden inhibir todas las CDK. 

 

La expresión de estos inhibidores está regulada negativamente por vías de señal mitogenas, promoviendo así la progresión del ciclo celular. La señales mitogenas apagan la actividad de los inhibidores (ej. P27) liberando la inhibición de la ciclinas (ej. E-CDK2) y por lo tanto permite que continúe el ciclo celular. Los CDKI están mutados frecuentemente o por el contrario silenciado en muchos tumores malignos humanos.

También se deben mencionar los controles internos del ciclo celular, llamados puntos de control. Existen dos puntos de control principales uno en la transición de G1/S y el otro en G2/M. La fase S es el punto de no retorno del ciclo celular. En el punto G1/S se comprueba si existe daño del ADN, si existe un daño se pone en marcha un mecanismo de reparación que detiene el ciclo celular. Si no es reparable induce a apoptosis, impidiendo la replicación se existen defectos en el ADN. En el punto de control G2/M monitoriza la finalización de la replicación del ADN y comprueba se la célula puede iniciar mitosis de forma segura y separar las cromatides hermanas.  Las células dañadas con radiación ionizante activan este punto ya que da lugar a anomalías cromosómicas. Los sensores y transductores del daño del ADN parecen similares en los dos puntos de control, incluyendo sensores, proteínas de la familia RAD y la proteína mutada de la ataxia ATM. En el punto de control G1/S la detención del ciclo celular esta mediada en su mayor parte por p53, que induce el inhibidor del ciclo celular p21. La detención en el segundo punto implica mecanismos tanto dependientes de p53 como independientes de el. Los efectos de los componentes del punto de control del ciclo celular son una causa fundamental de inestabilidad genética en células cancerosas.