Sejtciklus és rákterápiák, p53

1. Az orvosi biotechnológiai mesterképzés megfeleltetéseaz Európai Unió új társadalmi kihívásainaka Pécsi Tudományegyetemen és a Debreceni Egyetemen Azonosító szám: TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

2. Az orvosi biotechnológiai mesterképzés megfeleltetéseaz Európai Unió új társadalmi kihívásainaka Pécsi Tudományegyetemen és a Debreceni Egyetemen Azonosító szám: TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011 Balajthy Zoltám Molekuláris Terápiák – 13. előadás Sejtciklus és rákterápiák, p53

3. TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011 A 12 és 13 . fejezet célja, hogy megismerjük a sejtciklus és a sejthalál egyes lépéseit, szabályzásait, a szabályozatlan sejtosztódás kialakulásának létrejöttét, a rákterápiás beavatkozás lehetőségeit. A 13. fejezet témakörei 13.1. Tumorgátló gének és lehetséges biokémiai funkcióik A retinoblasztóma protein P53 transzkripciós faktor elsődleges szerkezete, regulációja Mutáns p53 aktivitásának a visszaállítása 13.2. A természetes sejthalál Közös elemek a három sejthalál forma-sejtbiokémiai mechanizmusában Fas ligand és kaszpáz által aktivált sejthalál útvonal Tumor zsugorodás apoptózissal

4. TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011 Késői G fázis transzkripciós eseményei CDK inhibitor S fázis start DNS replikációs gépezet elindul pozitív erősítés Dihidrofolát reduktáz Timidin kináz Timidilát szintáz DNS polimeráz CDK inhibitor E2F: eukarióta transzkripciós faktor EGF: epitélsejt növekedési faktor CDK: ciklin dependens protein kináz Rb: retinoblasztoma fehérje D1, A, E: Ciklin D1, A és E transzkripció leállítás DNS replikációs gépezet elindul CDK inhibitor

5. TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011 13.1 Tumorgátló gének és lehetséges biokémiai funkcióik Név Kromoszómális lokalizációja A hiányzó fehérje biokémiai funkciója p53 17 a CDK inhibitor p21 indukciója, segítségével DNS hibajavítás, apoptózist indukál NF-1 17 neurofibromin (ras GTPáz aktiválás) Neurofibromatosis 1. tipus WT- 1 (Wilms-tumor) 11 4 Zn-ujjat tartalmazó transzkripciós faktor APC 5 apoptózist indukál, kölcsönhatásba lép β-kateninnel adenoma polyposis coli P16 melanoma 9 a cdk4 inhibitora PTEN P1 fosztatáz BRCA1 17 DNS hibajavítás emlő karcinóma BRCA1 13 DNS hibajavítás emlő karcinóma

6. TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011 A retinoblasztóma példája A 13-mas kromoszómát kórosnak találták több retinoblasztómás sejtben; behatárolható volt, hogy melyik része hiányzik a kromoszómának, amikor ilyen tumoros sejtekből készítették a kromoszóma preparátumot. Ebből a részből klónozták a retinoblasztóma gént. A retinoblasztóma gén 180 kb, 27 exon 4.7 kb mRNA 105 kD fehérje Deléciókat figyeltek meg a génben, amikor retinoblasztóma sejtekből izolálták azt. A deléciók, a funkcióvesztő elváltozások gyakorisága egybeesett a retinoblasztóma előfordulásának gyakoriságával; vagyis a retinoblasztómás sejtekből mindig ilyen kóros gént lehetett izolálni. Az ép gén visszajuttatása a sejtekbe leállította a retinoblasztómás sejtburjánzást.

7. TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011 Tumorgátló gének: Retinoblasztóma és a p53

8. hdm2 p p TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011 P53 transzkripciós faktor elsődleges szerkezete ATM/ATR ubiquitination or Hdm2 acetylation p300 Chk2 Ser Lys Ser Lys Lys Lys 15 20 381 382 372 383 nuclear export signal 1 100 200 300 393 N C tetramerization domain transcriptional activation domain Sequence-specific DNA-binding domain A p53 központi szerepet játszik a DNS sérülés és celluláris stresszre adott válasz- ban. Aktivációja sejthalált okozhat. Éppen ezért összetett szabályozásnak van kitéve, ami biztosítja, hogy csak akkor legyen aktív, ha az szükséges. A módosí- tások többsége DNS törés esetén a mennyiségének vagy a génszabályzó aktivitásának a növekedéséhez vezet. A humán ATM gén mutációja ataxia telangiectasiakialakulásához vezet, ami többek között a sugárzás okozta DNS kettős száltörés kijavításának a csökkenését okozza, és így a növeli az esélyét a rákos folyamatok kialakulásának. Az ATM a sérült DNS helyén effektor molekulákat foszforilál, így közvetítve a sérülési választ.

9. DNA sérülés hdm2 ATM / ATR p p p ubiquitin Chk2 p300 p300 p53 p53 Hmd2 p53 Hmd2 Hmd2 P53 lebontás p53 stabilizáció és tetramerizáció gén expresszió Sejthalál Sejtciklus gátlás TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011 A p53 transzkripciós faktor regulációja I. p53 turnover normál körülményekben

10. h d m 2 h d m 2 p p53 p53 p53 p53 Onkogén stimuláció DNA sérülés, UV (ciklinek, c-Myc, E2F-1, Ras) Hipoxia BRCA1 (ATM, DNA-PK, ATR) p19ARF A p53 transzkripciós faktor regulációja II. A p53 transzkripciós faktor, mely sejtciklus gátlás ill. apoptózis kiváltása révén tumor szuppresszorként működik, számos celluláris stresszhatásra aktiválódik.Ezek közé tartozik a DNS károsodása, a hipoxia ill. a kóros proliferatív szignálok. p53 p53 acetiláció defoszforiláció P53 lebomtás Stabil Transzkripciós represszió Stabil és aktív IAP survivin Az hdm2 ubikvitin ligáz, amely a P53-at elviszi a fehérje lebontó rendszerbe. Célgének transzkripciója PUMA NOXA APAF-1 sejthalál fehérjék PIG3 KILLER/DR5 FAS/APO1 BAX 14-3-3 P21(WAF1) GADD45

11. Celluláris stressz Onkogén aktivitás Prima-1 CP-31398 Hdm2 Arf p53 Nutlins Növekedés gátlás Sejt halál TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011 Mutáns p53 aktivitásának a visszaállítása I. A nutlinok az Mdm2-t gátolják a p53 megkötésében és lebontásában, a Prima-1 stabilizálja a mutáns, túl gyorsan lebomló p53-at.

12. DNA sérülés, UV Onkogén stimuláció Hipoxia (ciklinek, c-Myc, E2F-1, Ras) (ATM, DNA-PK, ATR) BRCA1 p19ARF h d m 2 h d m 2 p Onkogén mutációk Gén terápia Stabilizáló molekulák p53 Nutlin terápia p53 acetiláció defoszforiláció P53 lebomtás Stabil p53 p53 p53 p53 Transzkripciós represszió Stabil és aktív IAP survivin Célgének transzkripciója PUMA NOXA APAF-1 sejthalál fehérjék PIG3 KILLER/DR5 FAS/APO1 BAX 14-3-3 P21(WAF1) GADD45 TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011 Mutáns p53 aktivitásának a visszaállítása II.

13. TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

14. 13.2. A természetes sejthalál Az élő szövetekben állandóan előforduló fiziológiás folyamat az olyan sejtek zökkenőmentes eltávolítására: amelyeknek nincs funkciája (pl. morfogenezis, duplikálódó struktúrák, szexuális dimorfizmus), amelyek felesleges számban képződnek (pl. csontvelőben képződő sejtek), amelyek nem megfelelően fejlődnek (pl. limfociták egy része), amelyek már teljesítették funkciójukat (pl. endometrium, szöveti "turnover"), amelyek potenciálisan kárt okozó sejtek (pl. autoreaktív T sejtek, neutrofil granulociták). Természetes sejthalál formák a. Programozott sejthalál Embriogenezis funkcionális, fejlődéstani definíció; időben és térben megjósolható; aktív fehérjeszintézist igényel b. specializált sejthalál formák szövetspecifikus terminális differenciálódás; a sejthalál programja egy adott ponton felfüggesztődik; a részleges sejthalál specifikus szöveti funkciót szolgál; aktív fehérjeszintézist igényel (pl.vörösvértest, thrombocyta, szemlencse, kornifikáció) c. Apoptózis morfológiai definíció nem fiziológiás ágensek is kiválthatják nem mindig igényel aktív fehérje szintézist TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

15. Közös elemek a három sejthalál forma-sejtbiokémiaimechanizmusában sejtmag eliminálása DNS lebontás internukleoszómálisan hasító endonukleázokkal fehérje keresztkötő transzglutaminázok indukálása és/vagy aktiválása Specifikus proteázok aktiválása intracelluláris makromolekulák nem jutnak ki hatékony fagocitózis receptorok segítségével (kivéve kornifikáció és szemlencse) TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

16. Az apoptózis alaki jellemzői TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011 Zsugorodás Leválás Darabolódás Bekebelezés Emésztés

17. TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011 Fas ligand és kaszpáz által aktivált sejthalál útvonal

18. TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011 Tumor zsugorodás apoptózissal Apoptózis festés Szövettani festés Kezeletlen kontroll Radio terápia (RT) Halál ligand (TRAIL) Radio terápia (RT) +Halál ligand (TRAIL)

19. TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011