Kapittel 24: TUMOR CELLER OG STARTEN PÅ KREFT

Benignitet, malignitet og metastase

Tumor: en lokalisert nydannelse av celler hvor cellene fortsetter å vokse etter at denstimulering som startet celledelingen har opphørt.

En svulstutvikling begynner med at en enkelt celle pådrar seg en skade I kjernensDNA-molekyler som gjør at den begynner å dele seg uavhengig av kroppens normalereguleringsmekanismer.

Avhengig av veksthastigheten vil det etter en tid bli en svulst ( tumor ).Svulsten som blir dannet, kan være godartet ( benign ) eller ondartet( malign )

Benign: svulstceller som ligner på de cellene I vevet hvor de utgikk fra,dvs. normale celler.Godartede svulster har en langsom, ekspansiv vekst, dvs at svulstvevet skyver detomliggende vevet til side, og det danner en bindevevskapsel.

Malign: svulstcellenes utseende avviker I varierende grad fra de celler de utgikk fra( atypiske ). Ondartede svulster har en infiltrerende vekst, dvs at de kan vokse inn I,og ødelegger det omliggende vevet.

Metastase: spredningen av svulstceller som opprinnelig satt I et organ, til andresteder I kroppen.

Noen maligne celler forblir lokalisert og innkapslet ved starten, f.eks. carcinoma insitu I eggestokk eller bryst. De fleste maligne celler vil tilslutt oppnå muligheten til åspre seg/metastasere. Cellene vokser inn I lymfe- og blodårer og kan bli transporterttil andre steder hvor de vokser.

Benigne celler har ikke evne til spredning, danner da ikke metastaser.

En ondartet svulst som ikke blir fjernet før den har spredt seg, vil ofte ha en dødeligutgang, og det er vanligvis en utbredt metastasering som er dødsårsaken.

Avgjørelsen om hvorvidt en svulst er benign eller malign, skjer ved mikroskopiskundersøkelse.

De godartede svulstene viser stor variasjon I størrelse. På synlige og lett tilgjeneligesteder blir de oppdaget tidlig, mens de I bukhulen kan bli svært store før de oppdages.I sentralnervesystemet kan selv små godartede svulster føre til alvorligetrykksymptomer. Noen ganger kan godartede svulster produsere biologisk aktivesubstanser, som f.eks. hormoner.

Typiske trekk ved maligne celler:

*høy nukleus-cytoplasma ratio ( N/C-ratio )*kondensering av nukleoli*økt mitose*varierende og atypiske strukturer på celler

Klassifikasjon av ulike kreft typer

Svulster navngis etter vevet svulsten utgår fra. Generelt gis alle svulstene endelsen-om. Eksempelvis kalles en godartet svulst utgått fra bindevev fibrom. Utgår den frafettvev kalles den lipom.

De maligne svulstene sammenfattes under navnet kreft, som på latin heter cancer.Canceren kan være karsinom eller sarkom, hvorav karsinomene er hyppigst.

Karsinomer er utgått fra epitelvev, f.eks. plateepitelkarsinom.

Sarkomer er benevnelsen på maligne svulster utgått fra binde-, bein- eller fettvev.Eksempler er fibrosarkom, liposarkom.

Det finnes en del unntak fra denne regelen, særlig svulster utgått fra bloddannendeorganer eller lymfatisk vev. En ondartet svulst utgått fra lymfatisk vev kalles ofte kunlymfom, vanligvis malignt lymfom.

Leukemi er betegnelsen på ondartet vekst av hvite blodceller I beinmargen og blodet.

Endring I celle-til-celle interaksjoner blir assosiert med malignitet

Avgrensning av en normal celle-type til et gitt organ eller vev opprettholdes av celle-til-celle gjenkjenning og av fysiske barrierer.

Basal lamina ( basement membrane ) er et tynt nettverk av ekstracellulær-matrixkomponenter som kler det nederste laget av epitelceller, og som separerer epitelcelle-laget fra bindevevets-laget som ligger under.

Figur 22-21

Metastatiske celler bryter kontakt med de andre cellene som de utgår fra, ved å utvidebasal lamina og andre barrierer.Som et resultat kan metastatiske celler komme inn I sirkulasjonen og etablere seg I etannet sete forskjellig fra de lokalisering de kommer fra.

Under prosessen for metastasering, kan disse cellene invadere nærliggende vev, før desprer seg til langtliggende vev via sirkulasjonen. Begge forløperne medfører brudd pådet basal lamina laget.

Svulst celler produserer ofte forhøyet nivå av :

*celle-overflate reseptorer spesifikk for proteinene og polysakkaridene som“danner” det basal lamina laget ( f.eks kollagene, proteoglycaner )*skiller ut enzymer som fordøyer disse proteinene.

Mange svulstceller skiller også ut en protease kalt plasminogen aktivator, somkløyver et peptid tråd I serumproteinet plasminogen, og konverterer det til det aktiveprotease plasmin.

Sekresjon av en lite mengde av plasminogen aktivator medfører til en stor økning Iprotease konsentrasjon.Denne førhøyede protease aktiviteten fremskynder metastase ved at den hjelpersvulstceller å fordøye og penetrere det basale lamina laget.Mens det basale lamina laget brytes, vil noen av svulstcellene gå inn I blodet.

For å starte en metastase, må en svulst celle være I stand til å multiplisere uten enmasse av omkring liggende identiske celler, og evnen til å adhere til nye typer avceller.

Svulster, enten primære eller sekundære, krever dannelse av nye blodkar for å kunnevokse til en større masse.

Angiogenese: prosess der svulster induserer dannelse av nye blodkar, som invaderersvulsten og ernærer den.

Prosessen kan beskrives som:

*degradering av det basale lamina laget som kler en nærliggende kapillær.*migrering av endoteliale celler langs kapillæren og inn I svulsten.

*deling av membran rundt den nye og forlenget kapillæren.

Dannelse av nye blodkar ernærer den voksende svulst, tillater den å øke I størrelse.

Mange svulster produserer vekstfaktorer som stimulerer angiogenese, f.eks bFGF,TGF α, VEGF.

Transformering av svulst celler

Transformasjon: permanent, arvelig endring I en celle som er et resultat fra opptaketog inkorporeringen av et fremmed DNA. Dette skjer ved at DNA fra en svulst celleblir transformert inn I en “normal”, kultivert dyrecelle.

Bruken av transformerte celler har mange fordeler, lik de cellene som danner malignesvulster, bl.a :

*muligheten til å vokse uavhengig av et basal lamina lag*redusert behov for vekstfaktorer*sekresjon av plasminogen aktivator*tap av aktin mikrofilamenter

Figur 24-4

-tilsetting av DNA fra en human blære karsinoma til en kultur med mus 3T3 celler, gir vekst av transformerte 3T3 celler, blant utransformerte celler på vekst mediet. Det danner en “klon” på mediet.

-DNA ekstrakten fra vekstskålen, mus 3T3 celler, blir så isolert, og onkogenet blirseparert fra humane DNA ved sekundær overføring til nye muse celler.

-for å klone det ønskede onkogenet, blir det her benyttet repetitive DNA sekvenserkalt Alu sekvenser, som de fleste humane gener ha I nærheten.

-det totale DNA fra en sekundær transformert mus celle blir så klonet inn Ibakteriofag λ ( kun fagen som mottar humane hybrider med en Alu probe )

-Fagen som inneholder det humane DNA blir så dyrket på kultur.

-det tilsettes Alu probe og fagen som har mottatt humane DNA hybridiserer med Aluproben. Den hybridiserte fagen burde inneholde deler eller hele det transformerte onkogenet.

UTVIKLING AV KREFT

For at kreft skal utvikle seg mådet oppstå multiple mutasjoner.

! Ofte opphopning av mutasjon isomatiske celler.

! Ofte mutasjon i celler som normaltstyrer celledeling og - vekst.

! Noen individ kan arve genetiskemutasjoner som gjør dem predisponiblefor å utvikle kreft (mutasjon i APC,adenomatous polypose coli,- genet,som er ansvarligfor utvikling av colon cancer).

Flere typer forskning viser at kreft utviklesetter ”multi-hit” modellen (Flere mutasjoner i encelle).

! Epidemiologi av kreft hos menneske.

! Analyse av DNA, i celler ved forskjellige trinn iutviklingen av kreft.

! Overuttrykk av oncogen, i cellekulturer og hostransgene dyr.

Epidemiologi

! Tilfeller av kreft øker med individ alder.! Dess eldre individ, dess større sjanse

for opphopning av mutasjoner, som kanføre til kreft.

DNA analyse på kreftceller beviser:

! Forskjellige morfologiske trinn ikreftutviklingen (colon cancer,astrocytoma).

! Serie av forskjellige mutasjoner, somoppstår i hver av de morfologiskestadiene.

! Arvelige mutasjoner (germ-cellemutasjon), kan gi predisposisjon forkreftutvikling (arvelig colon cancer).

Overuttrykk av oncogen

! Overuttrykk av transkripsjonsfaktoren Myc erassosiert med flere typer kreft.

! Overuttrykk av Myc i transgene mus gir ikkeumiddelbart kreft.

! Det må flere oncogen mutasjoner til for at detvil oppstå kreftutvikling.

Eksempel på oncogen mutasjon ”samarbeid”, hos transgenemus som bærer mutasjon i både myc og ras genet (gen hentetfra retrovirus).

! Transgene mus med bare myc mutasjon, utviklersjelden tumor.

! Transgene mus med bare ras mutasjon, utviklersjelden, men oftere tumor.

! Transgene mus med begge disse mutasjoneneutvikler hyppigere tumor, og alle får utfall av kreft.

! Dette beviser at det må multiple mutasjoner til for å utvikle kreft.

Eksempel på oncogen ”samarbeid” hos celler i kultur.

! Normale celler i medium med lavt nivå av vekstfaktorPDGF eller EGF, blir holdt i Go eller G1 fase avcellesyklusen.

! Rekombinante celler med overuttrykk av Myc blirogså ”arrestert” i Go eller G1, ved samme forhold.Men begår apoptose etter en stund.

! Rekombinante celler med overuttrykk av både Mycog Blc-2 vil overleve under disse forholdene. (leukemi)

COLON CANCER

! Utvikles gjennom flere stadier.! Polypper! benign adenomas (godarta tumor)! carcinomas (ondarta tumor)

Colon carcinogenese

! Morfologi:

! polypp utvikling på tarmvegg.

! Utvikling av størrepolypp.

! Polypp utvikles videre tilklasse II/III adenoma.

! Utvikling av malignanttumor (carcinoma).

! Kan utvikle metastase.(spredning til andre vev)

! Genetisk:

! Tap av funksjonelt APCgen(tumor suppressorgen).

! Mutasjon og aktiveringav ras genet(oncogen).

! Tap av funksjonelt DCCgen (tumor suppressor gen)

! tap av funksjonelt p53(tumor suppressor gen).

! Ytterlige mutasjoner.

! Polypp:! benign tumor som veks på innsida av tarmvegg.! er kloner av cella der mutasjonen først oppstod.! Fleste cellene i polyppen inneholder samme

mutasjon i APC genet.

APC (adenomatous polypose coli)

! Tumor suppressor gen

! assosiert med både sporadisk og arveligpolypose (polypp dannelse i tarm).

! Genet ligg på kromosom 5.

! Tap eller inaktivering av APC genet vil endrecellens vekst og - adhesjonsegenskaper.

! Begge APC allelene må være inaktive for atdet vil dannes polypper.

Mekanismene for utvikling av colon cancer:

! APC proteinet hemmer wnt proteinet i å aktivere mycgenet.

! Inaktivt APC fører til aktivering av Myc (transkripsjonsfaktor).

! Myc fremmer uttrykk av gen som styrer overgangenfra G1 til S fase i celle syklusen.

! Dette fører til polypp dannelse. (kan fjernes for å hindreutvikling av carcinoma).

! Om en av cellene i polyppen får en mutasjon i ras(oncogen) vil celledelingen bli mer ukontrollert, og enfår utvikling av større adenoma.

! Får en ytterligere mutasjoner i cellene i polyppen,tap av funksjon i tumor suppressor genene DCC ogp53, vil en få utvikling av colon cancer.

! DNA fra tarm carcinoma har ofte mutasjon i disse tregenene : APC, DCC, p53 og ras.

Stamcelle.

! Har kontinuerlig celledeling.

! Differensierer celler og regenererer vev iorganismene.

! Opprettholder seg selv ved at noen avdattercellene blir stammceller.

! Unipotent stammcelle: gir opphav til bare encelletype.

! Pluripotent stammcelle: kan differensiere tilflere typer celler. (fig.14.7 i boka)

Hematopoetiske stamceller fra beinmargen.

! Pluripotente stamceller.! Danner nye pluripotente stamceller eller

differensierer til myeloid og lymphoid stammceller.! Disse stamcellene kan og kopiere seg selv eller

differensiere til andre celletyper som ikke erstammceller, men “forløperceller “(CFU og BFU).

! CFUs og BFUs danner kloner av differensierteforløperceller.

! Konsentrasjon av ekstracellulære cytokiner er medpå å differensiere disse forløpercellene videre.

Typer av cytokiner

! G-CSF: granulocytt colony-stimulating factor.

! M-CSF: macrofag colony-stimulating factor.

! SCF: stammcelle factor

! GM-CSF: granulocytt-macrophag colony-stim.fac.

! Epo: erythropoietin. Dannelse av erythrocytter

! Tpo: thrombopoietin.

! IL: interleukiner. Flere typer, stimulerer dannelse av flereblodcelle typer.

Cancer oppstår i stammceller eller andreprolifererende celler.

! Kreft induserende mutasjon i celler som ikke delerseg, kan heller ikke gi tumor dannelse. (ikke kreft imuskel og nerveceller)

! stamceller deles kontenuelig og kan akkumuleremutasjoner som omdanner dem til kerftceller.

! Kan oppstå kreft i vev som består av ikke-delendeceller, da disse cellene blir erstattet avdifferensierende stamceller.(eks. Erythrocytter, kviteblodceller)

! Oncogen mutasjoner som hindrer apoptoseeller genererer et vekst-fremmende signal,kan oppstå i stamceller.

! Oppstår dette i hematopoietiske forløpercellerkan dette føre til flere typer leukemi.

Onkogener og proto-onkogener

Onkogen: Et onkogen er et gen kodende for et genprodukt somer involvert i transformering av celler i kultur eller indusererkreft i dyr/mennesker.

Proto-onkogen: De fleste onkogener er mutantformer av generinvolvert i normal cellevekst eller celledeling. De normaleutgavene av onkogenene kalles proto-onkogener.

• Omdannelse av et proto-onkogen til et onkogen skjervanligvis ved ervervelse av funksjon. Slik ervervelse avfunksjoner er dominant slik at en endring i ett av de toallelene er nok til å forårsake kreft.

Hvordan kan et onkogen forårsake kreft?

A) En mutasjon i et proto-onkogen medfører konstitutivaktivitet av genproduktet

• Induksjon av tranformasjon/kreft skyldes en endring igenproduktet

B) En genduplikasjon av et proto-onkogen medføreroverekspresjon av genet

• Induksjon av tranformasjon/kreft skyldes overekspresjon

C) Translokasjon av et et proto-onkogen slik at det havnerunder regulering av upassende promotor.

• Induksjon av tranformasjon/kreft skyldes overekspresjon

Identifisering av onkogener

Et virus-båret onkogen var det førtste onkogenet som bleoppdaget

• 1911: Peyton Rous oppdaget at han kunne induserekreftdannelse ved å injisere sterilfiltert, løselig fraksjon frafibrosarcoma celler inn i kylling.

• Den kreftfremkallende komponenten ble identifisert til åvære et virus (Rous sarcoma virus, RSV).

• Et gen på RSV, v-src, ble identifisert som kreftfremkallendekomponent på viruset.

• 1977: Michael Bishop og Harold Varmus fant et cellulærtgen, c-src, som var nesten likt v-src på RSV

• Dette funnet viste at gener som hadde høy homologi tilcellulære gener kunne indusere transformasjon/kreft ogantydet en mekanisme for dette.

Mekanisme for v-src kreft-induksjon:

- src er en protein tyrosin kinase som fosforylerer mange targetproteiner

- v-src integrert i kromosomet via RSV uttrykkes kraftig og erikke regulert på samme måte som c-src. Ekspresjon av v-srcer konstitutiv.

- De konstitutive signalene fra v-src transformerer cellen. (dvs.: tranformasjon av celler skyldes mangel på regulering)

- v-src tilfører en funksjon til cellen og er således et dominantoncogen med opprinnelse i proto-onkogenet c-src

• Mange tilsvarende onkogener, med opprinnelse i cellulæreproto-onkogener, er observert i andre virus.

Eks: Retroviruset ”Harvey Sarcoma” inneholder onkogenet Ha-ras.

Sakte-virkende proto-onkogen aktiveringvia virus

• v-src-virus er hurtigvirkende mhp. induksjon avtransformasjon (dager)

• De fleste onkogene retrovirus virker tregt (måneder/år)

• Årsak til sakte virkning:Viruset inneholder ikke et onkogen. Deres kreft-induksjonbestår i at de via sin tilfeldige integrering i kromosomet kankomme til å påvirke ekspresjon av celulære gener involvert i

cellesyklus regulering.

Eks: Avian leucosis-virus

• Avian leucosis-mekanismen ser ut til å gjelde for alle sakte-virkende retrovirus:

• Viruset integrerer tilfeldig i kromosomet

• Virus som har integrert seg i nærheten av c-myc kan i vissetilfeller aktivere ekspresjon av c-myc.

- Dersom retroviruset settes inn oppstrøms for c-myc exon’ene med:

A) samme transkripsjonelle retning! promotor påvirkning på c-myc (= ”promotor insertion”)

B) motsatt transkripsjonelle reting! enhancer-påvirkning på c-myc

(=”enhancer insertion”)

• c-Myc kreves for transkripsjon av mange cellesyklus gener

• Dersom en celle har visse tilleggsmutasjoner i tillegg til virus-integreringen som aktiviserer c-myc => kreft utvikles.

• ”Promotor insertion” og ”enhancer insertion” er observert imange andre sakte-induserte kreft-typer og er trolig hoved-mekanismen for retrovirus-indusert kreft.

Mange DNA-virus inneholder onkogener.

Onkogener i DNA-virus har en funksjon i virusets egetreplikasjonssystem, i motsetning til onkogener i retrovirus somstammer fra normale cellulære gener og som ikke har en funksjon iviruset.

Etter infisering med DNA-virus (f.eks SV40) vil de fleste dyrecellerdø, men ved lav frekvens kan virus-genomet sette seg inn ivertscellens genom. Dersom virus-genomet inneholder ett ellerflere onkogener kan disse indusere kreft hos verten.

Tap-av-funksjon-mutasjoner i tumor-supressor-gener er onkogeniske

Dersom tumor-supressor-gener mister sin funksjon kan dettemedføre økt fare for kreft. 5 grover klasser av tumor-supressor-proteiner kan settes sammen etter hvilke gener de kodes for av:

1: Intracellulære proteiner som regulerer eller inhiberer progresjongjennom spesifikke stadium av cellesyklusen.

2: Reseptorer for sekreterte hormoner som inhiberer cellevekst- ogutvikling.

3: Sjekkpunkt-kontroll-proteiner som stopper cellesyklusen dersomDNA er skadet eller dersom kromosomene er unormale.

4: Proteiner som medfører apoptose

5: DNA-reparasjons-enzymer

Siden det som oftest holder med ett allel for å opprettholde tumor-supressor-aktivitet, må begge allelene tapes eller inaktiveres for atsvulster kan dannes. Med andre ord virker slike tap-av-funksjon –mutasjoner i tumor-supressor-gener recessivt.

Det første tumor-supressor-genet ble identifiserthos pasienter med Arvelig Retinoblastoma

Retinoblastoma skyldes at proteinet Rb er defekt. RB var detførste tumor-supressor-genet som ble identifisert. Det har somfunksjon å regulere progresjon gjennom cellesyklusen.I de tilfeller der det ene defekte allelet for RB er nedarvet, kallessykdommen Arvelig Retinoblastoma. Slike pasienter vil på et tidligstadium utvikle øyesvulster i begge øyne. Siden sykdommen errecessiv, må det ikke-nedvarvete allelet gjennom gå tap-av-funksjon før sykdommen slår ut.

Sporadisk Retinoblastoma kalles sykdommen når den skyldes tap-av-funksjon-mutasjoner i begge allelene, dvs ingen av dem ernedarvete. Dette skjer ved lav sannsynlighet og dennesykdommen er derfor uvanlig og utvikler seg som oftest sent i livetog på bare ett øye.

Brystkreft forårsakes også av tap-av-funksjon-mutasjoner i ettumor-supressor-gen. Dette kalles BRCA1.

Tap av heterozygositet hos tumor-supressor-generskjer ved kromosomal rekombinering under mitoseeller kromosom-feilsegregering

Det finnes to teorier for hvordan tap av hereozygositet kan foregå:

Kromosom-feilsegregering (se fig. 24-13a)Under celledeling skjer det en unormal segregering avkromosomer der den ene dattercellen ender opp med trekromosomer, to med mutant allel og en med normalt allel. Detteblir så etterfulgt av et tilfeldig tap av det overflødige kromosomet.Dersom det er det ”friske” kromosomet som tapes, vil cellen sitteigjen med de to som inneholder defekte alleler. Mao vil cellen værehomozygot for mutant allel.

Kromosomal rekombinering under mitose (se fig. 24-13b)Før celledeling, men etter kromosomduplikasjon, kankromosomene gjennom rekombinering bytte deler. Dette kanmedføre at et ”friskt” kromosom får en bit som inneholder defektallel. Etter normal kromosom-segregering kan da den enedattercellen sitte igjen med to defekte alleler.

Kreftfremkallende mutasjoner ivekstfaktorer og vekstfaktorreseptorer

❚ vekstfaktorer❚ transformasjon av celler -aktiverende mutasjoner ogmutasjoner som giroverekspresjon av vekstfaktor-reseptorene❚ virus-kodete aktivatorer somonkogener

Vekstfaktorer

❚ Def: vekstregulerende protein, fortrinnsvis vekststimulerende❚ virker som oftest via overflate vekstfaktor-reseptorer med

egen protein-tyrosin-kinase aktivitet❚ trigger intracellulære signalveier, fører til forandringer i

genekspresjon som igjen fører til proliferasjon, differensieringeller andre cellulære responser

Kreftfremkallende vekstfaktorer

❚ sis- er en mutert variant av PDGF. Kan autostimulereproliferasjon av celler som vanligvis uttrykker PDGF-reseptor.

❚ (TGF-α - normal embryonal vekstfaktor som kan virkekreftfremkallende når den uttrykkes hos voksne individer)

Aktiverende mutasjoner i reseptor-gener - onkogene reseptorer

❚ Muterte reseptor-gener kan opptre som onkogener fordimutasjonene kan føre til konstitutivt aktive reseptorer

❚ Protein-tyrosin-kinaser utgjør en stor klasse onkoproteiner❚ I noen tilfeller : punktmutasjoner eller delesjoner som

forandrer en normal RTK til en som dimeriserer og aktiveresuten ligand, eks.:❙ erbB og neu (= erbB2/her2)- koder for amputerte EGF-

reseptorer (fig. 24-15)❙ fms - onkogen: mutasjon i ekstracellulært domene, får

dimerisering og dermed aktiv reseptor uten CSF-1(kolonistimulerende faktor-1) tilstede, får uhemma vekstav visse celletyper

Forts. onkogene reseptorer...

❙ trk - koder for for en nervevekstfaktor (NGF)-reseptor. trk-onkogenet er et fusert gen fordi det har skjedd enkromosomal translokasjon slik at ekstracellulærtdomene er byttet ut med tropomyosin. Man får dermedreseptordimerisering og konstitutivt aktivt Trk-onkoprotein i cytosol (fig. 24-16)

Mutasjoner kan føre til overuttrykkav reseptorer

❚ Mange human brystkrefttyper overuttrykker normal Her2reseptor (EGF-reseptorfamilien), cellene stimuleres tilproliferasjon ved lave konsentrasjoner av EGF og relatertehormoner. Behandling av brystkreft: monoklonalt antistoffmot Her2, kreftceller som overuttrykker Her2 blir drept

Virus-kodete aktivatorerav vekstfaktor-reseptorer

❚ SSFV (spleen focus-forming virus) fører til erytroleukemi fordiviruset koder for et mutant retrovirus envelope glycoproteinsom kan binde og aktivere Epo receptorer, fører tilstimulering av en erytroid forløper og man får et høyt antallerytrocytter (fig. 24-14)

❚ HPV (humant papilloma virus): DNA transformeres inn igenomet og inneholder ett eller flere onkogener. Ett proteinE5 går gjennom plasmamembranen og danner dimer ellertrimer. Hver E5 kan danne stabilt kompleks med en endogenreseptor for PDGF, dimerisering av PDGF-reseptoren girkonst. aktivering av cellen.

Fosfataser som tumorsuppressor

❚ PTEN som er en fosfatase med bred spesifisitet, er deletert iflere krefttyper. Celler som mangler denne viser redusertevne til apoptose og økt stimulering av celle syklus-progresjon. Dette er kritiske punkter ved utvikling av kreft.Identifisert som en tumorsuppressor.

Oncogenic Mutations Affecting Cell Proliferation

Fra RTK til Nucleus(Boka s.1070-74)

Normalt kreves et vekst stimulerende signal (“growth factor”eks. PDGF, EGF, NGF) for at celler skal gå inn i celledeling,dvs. gjennomløpe celle syklus.

Cellene mottar signaler via sine reseptorer, hvorpå signalenesendes via distinkte spor til effektor proteiner og tiltranskripsjon faktorer i celle kjernen. Transkripsjon faktorenesørger så for at arvematerialet blir avlest, RNA dannet ogproteiner laget.

Et spor som ofte sees i forbindelse med vekst stimulerendesignaler er:

RTK - Ras - MAP-kinase

Hvor f.eks. PDGF binder til RTK, som aktiveres vedautofosforylasjon, som via GRB2 og Sos aktiverer Ras, somaktiverer Raf, som aktiverer MEK, som aktiverer MAP ..........(se Fig.20-23 og Fig.20-28 i boka)

Cellene motar vekststimulerende signal enten som et parakrinteller som et endokrint signal, dvs. som et eksogent signal.

(Fig. fra S.A. s&m nov/dec 95 p.59)

Ved sykelige tilstander går cellene inn i celledeling uten å hamottatt eksogene celledeling signaler, stimuleringen tilcelledeling skjer da enten via autogene vekst signaler eller viapermanente aktive spor.

Spor kan bli permanent aktive ved mutasjoner ev.translasjoner i/av gen(er) som koder for et eller annetprotein/proteinkompleks som inngår i signalsporet.

- Protein/proteiner forandrer konformasjon slik at det/de ikke kan reguleres på normal måte.- Unormal høg konsentrasjon av proteinet i cellen.- Dannelse av helt nytt protein/proteinkompleks som kan føre til permanent aktivering av et/flere spor.Er 3 eks. på hvordan et spor kan bli permanent aktivt.

Eller fint sagt: Dannelse av oncogen fra mutasjon i proto-oncogen, og derpå følgende uttrykk avoncoprotein.

Noen konkrete eksempler på årsaker til permanente aktivespor, hvor RTK normalt er reseptoren for sporet:

I. Mutasjoner i genet som koder for Ras:

Ras er et GTP-bindende protein, dvs. inaktivt når det erbundet til GDP og aktivt når det er bundet til GTP. Aktiveringav Ras framskyndes ved intraksjon med et ”guanine nucleotideexchange factor” eks. Sos, deaktivering av Ras skjer vedproteinets innebygde GTPase aktivitet eller ved intraksjonmed et ”GTPase-activating protein” eks. NF1 proteinet som eret GAP.(se side 872/73 og Fig.20-22 i boka)

(Fig. fra S.A. s&m nov/dec 95 p.63)

Mutasjon i ras genet.

Punkt mutasjon i ras genet slik at am. syren glycin i 12posisjon hos proteinets ”vild-type form” blir forandret til enannen am. syre (antakeligvis vilkårlig hvilken) gjør at Rasproteinet mister sin GTPase aktivitet (antakeligvis også sinevne til å binde til et GAP), og sporet blir permanent aktivt.Mutasjonen er en såkalt ”gain-of-function mutation” somforandrer ras genet til et såkalt rasD gen.

Mutasjon i NF1 genet.

NF1 genet koder et GAP, NF1 proteinet, en mutasjon i NF1genet gjør at Ras og følgelig sporet blir permanent aktivt.Det dannes ikke noe funksjonelt GAP.Mutasjon i NF1 genet er en såkalt ”recessive loss-of-functionmutation”.

NB.

Ras proteinet ligger forankret til cytosolisk side avplasmamembranen, forankringen skjer via en farnesyl gruppe.Forankringen er vesentlig for at Ras skal kunne inngå i MAPkinase sporet, og følgelig vil det kunne være et objekt forhemming av sporet.I tumor hvor Ras er permanent aktiv er hemmere av farnesyltransferase under utprøving, farnesyl transferase er enzymetsom kobler farnesyl gruppe og Ras protein.

(Fig. fra S.A. s&m nov/dec 95 p.64)

(Fig. fra S.A. s&m nov/dec 95 p.66)

II. Permanent aktive protein kinaser i cytosol:

Raf, MEK og MAP er h.h.v. ser./thr., ser./tyr. og ser./thr.kinaser og er aktive i fosforylert tilstand, de virker ved at defosforylerer proteiner ”nedover” i sporet.

Bcr-Abl proteinet

Ved f.eks. kromosom translokasjoner kan det dannes andreproteiner/protein komplekser som infiltrerer og aktiverer spor,et eksempel er translokasjon av en del av bcr genet til en del avc-abl genet.

Prefixet c- viser at genet er et helt normalt gen i en helt normalcelle, men at det ved mutasjon kan omdannes til et såkaltoncogen med prefix v-

bcr genet koder for et protein med ukjent funksjon, mens c-ablgenet koder for et protein med tyr. kinase aktivitet (Ablproteinet).Uansett, translokasjonen fører til at det dannes et tetramerisktprotein hvor Abl protein kinase aktiviteten er permanentaktiv.

Normalt er Abl protein lokalisert til nucleus, mens proteinetfra bcr-abl koblingen forblir i cytosol og via sine SH2 og SH3domerer binder forskjellige intracellulære signalproteiner,fosforylerer og aktiverer.

Av kjente proteiner som aktiveres via sporet er

JAK2 protein-tyr. kinaseStat5 transkripsjons faktor

PI-3 kinaser

v-Src proteinet.

Et annet permanent aktivt cytosoliskt protein med tyr. kinaseaktivitet kodes av v-src genet. Det var det 1´te såkalte oncogensom ble funnet, og det ble isolert fra Rous sarcoma retrovirus.v-src genet koder v-Src proteinet som likner til forveksling påc-Src proteinet som kodes av c-src genet.c-Src proteinet inngår i RTK signal sporet hos normale celler.Det innehar SH2 og SH3 domene, på samme måte som GRB2proteinet, samt protein tyr. kinase domene. Proteinet består av533 am. syrer og kan normalt deaktiveres ved fosforylasjon aven tyr. enhet i posisjon 527.Forskjellen på v-Src og c-Src proteinene er at v-Src innehar 18færre am. syre enheter enn c-Src, dvs. v-Src består av 515enheter og kan følgelig ikke deaktiveres avdi det mangler denvesentlige tyr. enheten.

Ved delitasjon kan følgelig c-Src proteinet endres til et v-Srcprotein og gi et permanent aktivt spor.(se Fig.24-17 i boka)

(Fig. 24-17 fra boka)

III. Overuttrykte transkripsjons faktorer:

c-jun og c-fos er eks. på to gener som koder for transkripsjonfaktorer.Disse transkripsjon faktorene (h.h.v. Jun og Fos) er funnetoveruttrykt i flere tumor former, de er også funnet i retrovirus.(se boka s.1073 2´dre kolonne)

En annen kombinasjon som gir aktiv transkripsjon faktorkodes av genene c-fos og c-myc (proteinene c-Fos og c-Myc).Normalt er C-Fos og c-Myc samt deres mRNA svært ustabile,dvs. proteinene brytes raskt ned i cellene ved ubiquinering ogdegradering av/i protosomer. c-Myc er noe mer stabil enn c-Fos.(se Fig.24-18 i boka)

fos genet som er funnet i tumor celler er noe kortere enn c-fosgenet funnet i normale celler, dvs. noe av genet er delitert. Noesom igjen fører til at ubiquineringen ikke fungerer godt og detmuterte proteinet degraderes sakte.

Endring av c-myc genuttrykket skjer i enkelte tumor typer vedtranslokasjon, f.eks. c-myc genet translokeres til et sted igenomet hvor det aktiveres av promotor for antistoff gener.Følgende er at konsentrasjonen av c-Myc i cellen(e) ereksepsjonelt høg.

Kombinasjonen av et mer stabilt c-Fos og høg konsentrasjonav c-Myc fører så til overutrykk av transkripsjon faktoren, ogunormal høg konsentrasjon av vekst stimulerende proteiner icellen(e).