UNIVERSIDADE FEDERAL DE PELOTAS GRADUAÇÃO EM BIOTECNOLOGIA DISCIPLINA DE GENÔMICA II Profª, Dra. Fabiana Seixas

1. UNIVERSIDADE FEDERAL DE PELOTAS GRADUAÇÃO EM BIOTECNOLOGIA DISCIPLINA DE GENÔMICA II Profª, Dra. Fabiana Seixas Investigando a Base Genética do Câncer Câncer Colorretal Câncer de Mama Angela Casaril Caciara Souza Laísa Camerini da Rosa Michelle Hornes Natália Al-Alam Rafaely Severo Pelotas, 16 de Maio de 2012

2. TEMAS ABORDADOS • Objetivo • Câncer Colorretal • 2.1 Introdução • 2.2 Fatores de Risco • 2.3 Anatomia • 2.4 Patologia • 2.5 Diagnóstico • 2.6 Os genes e suas mutações • 2.7 Mecanismos de Reparo • 2.8 Artigos • Câncer de Mama • 3.1 Genes BRCA1 e BRCA2 • 3.2 Mutações dos genes BRCA1 e BRCA2 • 3.3 Mutações específicas em determinadas populações: Judeus Ashkenazi • 3.4 Fatores de risco para o câncer de mama • 3.5 Câncer de ocorrência esporádica • 3.6 Estimativas • 3.7 No Brasil • 3.8 Índice de incidência e mortalidade • 3.9 Localização do gene • 3.10 Métodos de Detecção • 3.11 Prevenção • 3.12 Rastreamento • 3.13 Terapia Gênica • Referências Bibliográficas

3. 1. Objetivo • O presente trabalho tem como objetivo relatar sobre as características principais bem como sobre a genética de dois tipos de cânceres, que afetam largamente a população mundial.

4. 2. Câncer de Cólon retal

5. 2.1 Introdução • Adenomas: neoplasias de origembenigna. • Carcinomas: neoplasias de origemmaligna.

6. 85% 15% X Esporádico, não familiar Hereditário Acúmulo de agentes carcinogênicos na mucosa colorretal PAF: Poliposeadenomastosa familiar HNPCC: Síndrome do câncercolorretalhereditáriosempolipose. O CCR é a terceira neoplasia mais frequente no mundo. • 20.000 novos casos de CCR por ano • 6.000 óbitos

7. Compreensão da carcinogenese começou com CCR Volgestein et al. “Variação da expressão gênica na sequência adenoma-carcinoma” A degeneração de um tecido normal até o surgimento de um câncer é consequência de um acúmulo de mutações de genes que expressam proteínas com ação sobre o ciclo celular. Sequência de mutações dos genes: APC – k-ras – DCC – p53

8. PAF (Poliposeadenomatosa familiar) Acúmulo de mutaçõesgenéticas Carcinogênesepormúltiplospassos Epitélio do colon normal Adenoma displásico Carcinoma invasivo

9. Sequência adenoma-carcinoma demonstrada por Vogelstein e colaboradores.

10. 2.4 Patologia Vantagem de crescimento Acúmulo de mutaçõesgenéticas CCR Divisão, diferenciação e mortecelular

11. 2.2 Fatores de risco • Cálcio, vegetais e fibras; • Gordurassaturadas, açúcar, álcool, carne vermelha. • - Aumenta a concentração de ferro no lúmen intestinal, elevando a quantia de ROS, que causam danos oxidativos no DNA. Tabagismo Radiação Câncercolorretal Alimentação Idade Sedentarismo

12. 2.3 Anatomiapatológica  Classificação do CCR, por Haggitt 1985. • Nível 0: carcinoma in situ (lesões acima da muscular da mucosa) • Nível 1: muscular da mucosa limitada à cabeça do pólipo; • Nível 2: colo do pólipo • - colo: transição entre o adenoma e o revestimento epitelial normal • Nível 3: haste ou pedículo; • Nível 4: submucosa da parede intestinal na base do pólipo

13.  Atualmente, admite-se a existência de duasviasgenéticaspara a carcinogênesecolorretal: • Via dahipermutabilidade do DNA: inativação de um dos alelos dos genes envolvidos no reparo do DNA. • HNPCC 2. Via dainstabilidadecromossômicaouperdadaheterozigose (LOH): inativação dos genes supressores tumorais ou ativação do oncogene. PAF

14. PAF – Poliposeadenomastosa familiar Mutação no gene supressortumoral APC •  Centenas a milhares de adenomas • Adenomas extraintestinais também são • comuns, particularmente no duodeno

15. HNPCC – Câncer colorretal hereditáriosempolipose Mutaçõesnos genes de reparo do DNA As células da mucosa intestinal acumulam erros de replicação e assumem características neoplásicas.

16. 2.6 Os genes e suas mutações A Genética e o Câncer O QUE SÃO GENES?

17. Indivíduo Homozigoto Indivíduo Heterozigoto

18. Mutações - alterações na seqüência de nucleotídeos Alterações estruturais Alterações funcionais

19. Segundo a visão da genética e da biologia molecular, o câncer é o resultado de um processo de múltiplas etapas, dirigidas por alterações genéticas, levando ao surgimento de um clone de células com vantagens proliferativas sobre as demais. Alterações genéticas • Reguladores de crescimento fundamentais do aparato celular Linhagem germinativa – síndromes predisponentes ao câncer Mutações somáticas – casos esporádicos de neoplasias

20. Oncogenes • K-ras • Genes supressores de tumor • APC, DCC e p53 • Genes reparadores de DNA • MSH2, MLH1, PMS1 e PMS2

21. O gene APC Síndromes de polipose colônica  FAP Alterações no cromossomo 5 GENE APC adenomatouspoliposis coli Braço longo do cromossomo 5

22. Gene APC Proteína APC (300 kd) Não possui similaridade de seqüência a qualquer outra bem conhecida.

23. Proteína citoplasmática complexada a alfa e beta-cateninas • Regular a quantidade de b-catenina no citoplasma B-catenina Proteína de adesão • Regulam importantes funções celulares como crescimento, diferenciação, migração, proliferação e morte celular.

24. Em condições normais... B-catenina está ligada a E-caderina Inibindo a progressão do ciclo celular Se ocorrer mutação... Aumento da porção livre de b-catenina Gene APC codifica uma proteína truncada (inativas) Núcleo Genes de proliferação celular

25. Mutações germinativas no APC • Mutações germinativas em um dos alelos do gene APC foram identificadas em aproximadamente 80% dos indivíduos com polipose. Mutações somáticas no APC • Mutações somáticas no gene APC foram identificadas em mais de 60% dos casos de câncer colorretal esporádico, e em alguns casos, associado à perda de heterozigosidade para o braço longo do cromossomo 5 (5q). A mutação do gene APC pode ser um evento precoce ou até iniciador da maioria dos tumores que surgem no cólon com potencial maligno.

26. Detecção de mutações do gene APC no DNA fecal de pacientes com tumores colorretais. Fonte: NewEnglandJournalof Medicine

27. O gene K-ras GENE K-ras N-ras, H-ras e K-ras Mutados em vários tumores humanos e animais Braço longo do cromossomo 12

28. Mutações no K-ras • O estado ativo da proteína causa alterações no padrão de crescimento da célula GTPase-like Estimula cascatas enzimáticas que levam á progressão da célula no ciclo celular

29. Freqüência das Mutações no gene K-ras

30. A mutação mais freqüente Transcrição de uma base do códon 12 13 61 Códon é a trinca de nucleotídeos que determinam os aminoácidos componentes de proteínas. . O tipo de mutação e a base em que ela ocorre pode estar relacionada com compartimentos biológicos e estados diferentes dos tumores

31. O gene p53 GENE p53 Proteína p53 Braço curto do cromossomo 17

32. Modulação de expressão de genes importantes para o reparo do DNA • Divisão celular • Apoptose p53 Outras proteínas • Impedem a progressão da célula no ciclo • Restauração da integridade do DNA DNA danificado p53 A opção entre o efeito de bloquear reversivelmente o ciclo celular ou a morte celular programada vai depender do estado de ativação celular.

33. Linhagens celulares Mutações – alelos do p53 Resistência á apoptose Um efeito importante disso tem implicações terapêuticas diretas: quimioterapia e radioterapia eliminam células cancerosas por indução de apoptose. A eficácia destes métodos deve estar muito diminuída em células sem a ação do p53, resistentes a apoptose.

34. Perda ou deleção do braço curto do cromossomo 17 (17p) Tumores colorretais Tumores avançados e invasivos do cólon Esta distribuição sugere a deleção alélica do 17p como um evento tardio, ao contrário das alterações nos genes APC e K-ras.

35. O cromossomo 18 (18q) – gene DCC Deleção do braço longo do cromossomo 18 (18q) Padrão de distribuição semelhante ás alterações do gene p53 Evento tardio na carcinogênese colorretal GENE DCC O estudo de outras neoplasias do trato gastrointestinal sugere que este seja um gene com alguma especificidade para o câncer colorretal. deleted in coloncancer

36. Gene DCC Comunicação intercelular Moléculas de adesão celular neural Glicoproteínas de superfície da superfamília das imunoglobulinas A deleção é capaz de gerar diminuição da expressão e, conseqüentemente, há comprometimento do controle do crescimento por alteração de adesão celular, o que facilita a expansão clonal e progressão tumoral.

37. As perdas e mutações de alelos são eventos moleculares freqüentes na carcinogênese do Câncer de Colorretal esporádico 5q (APC) 17p (p53) 12q (K-ras) 18q (DCC) Há relatos de que, quanto maior o número de perdas e mutações, pior será o prognóstico

38. Mecanismos de reparo:mismatches genes hMSH2 e hMSH6 (recente) hMLH1 PMS l e 2 Metilação do DNA 38

39. mismatches genes Proteínas removem um segmento que contém “erro” na sequência e inserem o certo Regulação de checkpoints do ciclo celular

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42. Metilação do DNA Presença de gaps na cadeia não metilada direciona a reação Hipometilação (apesar de [enzima] normal)  ativação de oncogenes O MMR (mismatchrepair) em E. colié direcionado pela ausência da metilação, por metiltransferase, na posição N6 da adenina nos sítios dGATC da nova fita sintetizada. Gapssão suficientes para direcionar o reparo em células de mamíferos (inclusive na tumorogênese humana). 42

43. RER + 75% do genoma sequênciassingle-copy 25% repetitivas *microssatélites(sequências menores que 10 pb, fora dos genes, dispersas, de extensão variável entre indivíduos porém constante para um mesmo) 43

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45. RER + Importância Caracterização – tumores malignos colorretais RER + apresentam aspectos bastante característicos, como tendência à localização em cólon direito e maior incidência em pacientes jovens Ocorrência – esporádica ou hereditária? 90% dos tumores colorretais RER + são de portadores de HNPCC (hereditário) 45

46. Artigos

47. Quimioprevenção do câncercolorretalpor trans-resveratrol

48. Polifenol Atividade anti-proliferativa sob célulascancerígenas Doençascardiovasculares Obesidade Alzheimer Envelhecimento Parkinson Diabetes

49. Efeitos do trans-resveratrolnaapoptose de células HT-29 (A): Mudançasnapermeabilidadedamembranaforamdeterminadaspelacoloração Hoechst 33342 emcélulas HT-29 encubadassozinhas (controle) e com 150μM do composto, por 24h.

50. (B): Célulasqueacumularamcorantedevido a desintegraçãodamembranaforamcontadasusando um microscópio de fluorescência.