Cinthya Sternberg Laboratrio de Pesquisa Translacional Coordenao de Pesquisa Clnica INCA

Clulas devem se comunicar para que possam proliferar, diferenciar, migrar e manter seu estado funcional. A comunicao clula-clula permite o funcionamento coordenado de clulas dentro de um tecido, entre vrios tecidos e rgos e o organismo como um todo. Sinalizao informa s clulas o que elas so, aonde esto e o que deveriam estar fazendo.

Tipos de sinalizao intercelular

parcrina celula autcrina

clula

Vaso sanguneo

endcrina clula Juxtcrina clula

clula

clula

Sinalizao Celular Clulas captam e enviam informaes (signais) Clulas comunicam umas com as outras Clulas devem captar e responder a mudanas do ambiente

Sinais podem originar-se de dentro da clula, de outra clula ou do ambiente.

Via de sinalizao genricaSinalReceptor (sensor)Meio extracelular

Intracelular (citoplasmal)

Cscata de sinalizao

Resultado

Algo acontece

Respostas a sinalizao celularAlgo acontece bioquimicamente

Expresso gnica alterada nos nveis de transcrio, processamento de RNA e traduo. Atividade de enzimas alterada Interaes Proteina-proteina so induzidas ou inibidas A localizao de certas protenas e outras molculas alterada.

Respostas a sinalizao celularAlgo

acontece

A clula Diferencia

Fisiologicamente

Se divide ou para de se dividir Induz um programa de auto-suicdio (morte

celular programada) ou induz a morte de outra clula Migra para outro stio ou para de migrar Altera seu metabolismo Passa o sinal adiante

O que pode servir como um sinal? Quase tudo Peptdeos - insulina, glucagon... Protenas Derivados de amino acidos derivatives - epinefrina,

histamina Outras biomoleculas - ATP Esterides, prostaglandinas Gases xido Nitrico (NO) Ftons Danos ao DNA

Respondendo ao mundo exteriorClulas interagem com seu ambiente atravs da interpretao de sinais extracelulares de protenas que se localizam em sua membrana plasmtica chamados receptores

Receptores so compostos de domnios extracelulares e intracelularesO domnio extracelular transmite informaes sobre o mundo exterior ao domnio intracelular

O domnio intracelular interage com outras protenas de sinalizao intracelularEstas protenas de sinalizao intracelular retransmitem a mensagem para uma ou mais protenas efetoras Protenas efetoras medeiam a resposta apropriada

Sete principais classes de receptores de membrana

A resposta de uma clula em particular a um sinal depende do tipo de protenas sinalizadoras que a mesma expressa.

Transmitindo os sinais: Protena cinasesReceptores ativados freqentemente transmitem sinais atravs do meio intracelular atravs de protenas chamadas cinases de sinalizao

Protenas cinases so enzimas que adicionam um grupo fosfato do ATP em um substrato protico - essa reao chamada de fosforilaoA fosforilao freqentemente serve para ativar o substrato da cinase, mas tambm pode dirigir o substrato para a degradao Cinases so frequentemente ativadas por outras cinases atravs de fosforilao e pode m organizar-se em cascatas de fosforilao Uma classe importante de cascata de fosforilao chamada de protena cinase ativada por mitgeno (MAPK)

P

Kinase 1P

Kinase 2P

Kinase 3

Phosphorylation Cascade

Respondendo aos sinais: Proteinas efetorasO passo final na sinalizao celular a ativao das protenas efetoras. As protenas efetoras efetuam a resposta celular ao sinal Muitas vezes a resposta celular envolve expresso de genes inativos que requer protenas efetoras chamadas ativadores de transcrio ou fatores de transcrio Fatores de transcrio so protenas que se ligam a seqncias especficas de DNA chamados promotores que esto a montante dos genes que so ativados Promotores que esto a montante dos genes que so ativados somente durante a resposta celular especfica so chamados elementos de resposta Protenas efetoras tambm podem atuar diretamente sobre protenas que regulam a forma da clula para induzir mudanas na morfologia, reorganizando o citoesqueleto Outros tipos de protenas efetoras regulam diretamente o crescimento celular por modular o ciclo celular ou alterar o metabolismo celular

Changes in gene expressionEffector Protein

Cytoskeletal RearrangementEffector protein

Cell Cycle Arrest

O que normal em uma clula?Dependncia de fatores de crescimento Sinais celulares e teciduais especficos Interrupo desta sinalizao leva a morte celular Proliferao dependente de ancoragem Requer interao de protenas transmembrana (integrinas) com componentes da matriz extracelular Inibio por contato O contato com outras clulas inibe a proliferao e migrao Capacidade limitada de proliferao Clulas somticas normais podem progredir por um nmero limitado de divises celulares antes de entrar em senecncia

Hallmarks of Cancer - 2000

Hallmark # 1 Auto-suficincia de fatores de crescimentoUm fator de crescimento uma substncia endgena capaz de estimular o crescimento celular, a proliferao e diferenciao celular. Normalmente, uma protena ou um hormnio esteride. Fatores de crescimento so importantes para a regulao de uma variedade de processos celulares e tipicamente atuam como molculas sinalizadoras entre as clulas. Quando uma clula torna-se auto-suficiente de fatores de crescimento, geralmente devido a mutaes ou amplificaes dos receptores para tais fatores.

Sinalizao via EGFR

Conseqncias da sinalizao via EGFR

Mutaes no Receptor de EGF

Inibidores de EGFR I

Inibidores de EGFR II

Inibidores de EGFR III

Hallmark # 2 Insensibilidade a sinais negativos

Privao de fatores de crescimento e/ou nutrientes, danos no DNA, sinalizao via moleculas de matriz extracelular, etc, podem induzir parada de crescimento celular e proliferao, alem de morte celular. Quando uma clula torna-se insensivel a sinais negativos, geralmente devido a mutaes, a mesma subverte sinais anti-proliferativos e passa a sobreviver em condies adversas e de estresse.

Via da Akt

Hallmark 3 # Invaso tecidual e metstaseMetastasis (grego: deslocamento, colocao prxima = + = , plural: metstases), ou doena metasttica, por vezes abreviada METs, a propagao de uma doena de um rgo para outro rgo ou parte no-adjacente. Alterao da interao entre clula e matriz extracelular: Mudanas em protenas estruturais (por exemplo, integrinas) Mudanas em enzimas (enzimas sinalizandoras, proteases, etc) Irrelevante para tumores hematolgicos Resultado: aumento da migrao e invaso (fases crticas em metstase)

Via do PDGF

Sunitinib Inibidor de tirosina cinases

Hallmark # 4 Potencial de replicao ilimitadoAs clulas se dividem aproximadamente 50-80 vezes antes de chegar a senecencia replicativa. Mutaes raras conduzem a imortalizao (Ativao da

telomerase).Devido ao encurtamento de cromossomos as pontas dos cromossomas so chamados telomeres (repeties hexamericas TTAGGG). Mutaes inativadoras de pRb ou p53 extendem a longevidade celular em 30 divises.

K-rasA famlia ras inclui um grupo de cinco protenas ligantes de guanosina trifosfato (H-ras, K-ras, M-ras, N-ras, e R-ras).

Em mamferos ras proto-oncogenes

codificam quatro protenas

relacionadas e altamente conservadas, H-ras, N-ras, K-ras 4A, e K-ras 4B. Ras protenas servem como importantes componentes de vias de

sinalizao envolvidas em uma variedade de funes celulares,incluindo o controle do ciclo celular, adeso celular, endocitose, exocitose, e apoptose.

K-ras

Inibidor de BRaf

Hallmark # 5 Induo de angiogneseTodos os tumores exigem um suprimento sangneo para atingir um volume significativo. Fatores pr-angiognicos como VEGF, FGF1 e FGF2 so

secretados por tumores, induzindo proliferao das clulasendoteliais e crescimento dos vasos sanguneos.

Via do VEGF

Tratamento com inibidores de VEGF

Jubb et al. Nature Reviews Cancer

Inibidor de VEGF

Hallmark # 6 Evaso da apoptoseA apoptose um tipo de morte celular programada, na qual ocorrem alteraes morfolgicas globais, alm de condensao da cromatina, fragmentao nuclear e de DNA. Outras caractersticas incluem a perda de contato intercelular, vacuolizao e uma relativa conservao das organelas celulares. Clulas danificadas molecularemente degeneram por apoptose e so eficazmente removidas, ao trmino do processo, por fagcitos profissionais em um processo livre de inflamao. Este mecanismo uma barreira importante ao desenvolvimento de tumores.

Apoptose

Vias geralmente alteradas na evaso da apoptose Receptores de morte que transmitem sinais que induzemapoptose (ligante de FAS e receptores de FAS/TNF- e receptores de TNF-) e receptores decoy da mesma famlia. Protenas intracelulares que monitoram danos DNA (ex: p53), supressores de tumor. Membros anti-apoptticos da famlia Bcl-2 e outras protenas que bloqueiam a morte celular.

Perda da expresso de um protooncogene Oncogene termo gentico originalmente cunhado para descrever qualquer gene capaz de causar cncer. Em um segundo momento, foram descritos os genes supressores de tumor, cuja perda de expresso e/ou funo pode levar tumorignese. Oncogene ento se refere a genes que contribuem para o processo de tumorignese atravs do modificaes que levam a um ganho de funo. Proto-oncogenes so os genes normais.

Duas cpias de gene supressor de tumor

Inativao de duas cpias de gene supressor de tumor

Controle do ciclo celular

Duas cpias de proto-oncogene

Mutao torna uma cpia de proto-oncogene hiperativa Proliferacao celular excessiva Proliferacao celular excessiva

Proliferacao celular normal

Fator de transcrio p53Uma consequncia importante da perda de p53 e o aumento exacerbado da taxa de mutao assim como de instabilidade gentica. Ambas as consequncias so

resultado da inabilidade de induzir parada de ciclo celularem resposta a dano de DNA.

Estudo de fase utilizando Ad-p53

CarcinogneseP53 nulo ou mutante Super expresso de XIAP, Bcl-2

EGFR mutante Amplificaes HER2, EGFR, cMET

EML4-ALK BcrAbl Mutaes em PI3K

VEGF, PDGF K-Ras BRaf

Receptores TK Receptores hormonais

A stima caracterstica!

Hallmark # 7 Microambiente inflamatrioCondies inflamatrias em rgos especificos pode aumentar o risco de cncer. Um componente inflamatrio pode estar presente tambm no microambiente de tumores que no so epidemiologicamente relacionadas com a inflamao. Estudos recentes tm comeado a desvendar as vias moleculares ligando inflamao e cncer. No microambiente do tumor, a inflamao cronica contribui para a proliferao e sobrevivncia das clulas malignas, angiognese, metstase, subverso da imunidade adaptativa e resposta reduzida a hormonios e agentes quimioterpicos.

Microambiente inflamatrio

The true hallmark: Carcinognese complexa

The true hallmark: Carcinognese complexa