Az orvosi biotechnológiai mesterképzés megfeleltetése az Európai Unió új társadalmi kihívásainak a Pécsi Tudományegyetemen és a Debreceni Egyetemen Azonosító szám: TÁMOP /1/A

SEJTCIKLUS ÉS RÁKTERÁPIÁK, P53 Az orvosi biotechnológiai mesterképzés megfeleltetése az Európai Unió új társadalmi kihívásainak a Pécsi Tudományegyetemen és a Debreceni Egyetemen Azonosító szám: TÁMOP /1/A Balajthy Zoltám Molekuláris Terápiák – 13. előadás

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 Tumorgátló gének és lehetséges biokémiai funkcióik A retinoblasztóma protein P53 transzkripciós faktor elsődleges szerkezete, regulációja Mutáns p53 aktivitásának a visszaállítása A természetes sejthalál Közös elemek a három sejthalál forma-sejtbiokémiai mechanizmusában Fas ligand és kaszpáz által aktivált sejthalál útvonal Tumor zsugorodás apoptózissal TÁMOP /1/A

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

13.1 Tumorgátló gének és lehetséges biokémiai funkcióik NévKromoszómális lokalizációjaA hiányzó fehérje biokémiai funkciója p5317a CDK inhibitor p21 indukciója, segítségével DNS hibajavítás, apoptózist indukál NF-117neurofibromin (ras GTPáz aktiválás) Neurofibromatosis 1. tipus WT- 1 (Wilms-tumor)114 Zn-ujjat tartalmazó transzkripciós faktor APC5apoptózist indukál, kölcsönhatásba lép β-kateninnel adenoma polyposis coli P16 melanoma9a cdk4 inhibitora PTENP1 fosztatáz BRCA117DNS hibajavítás emlő karcinóma BRCA113DNS hibajavítás emlő karcinóma TÁMOP /1/A

A retinoblasztóma gén 180 kb, 27 exon 4.7 kb mRNA 105 kD fehérje 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 példája 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. TÁMOP /1/A

Tumorgátló gének: Retinoblasztóma és a p53 TÁMOP /1/A

transcriptional activation domain Sequence-specific DNA-binding domain tetramerization domain CN nuclear export signal 1520 Ser Lys 372 Lys 383 Lys Hdm2 ubiquitination or p300 acetylation P53 transzkripciós faktor elsődleges szerkezete p p ATM/ATR Chk2 hdm2 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 telangiectasia kialakulásához 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. TÁMOP /1/A

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

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. Az hdm2 ubikvitin ligáz, amely a P53-at elviszi a fehérje lebontó rendszerbe. hdm2hdm2 hdm2hdm2 p53 p BRCA1 Onkogén stimuláció (ciklinek, c-Myc, E2F-1, Ras) p19ARF Hipoxia DNA sérülés, UV (ATM, DNA-PK, ATR) P53 lebomtás Stabil és aktív Célgének transzkripciója PUMA P21(WAF1) GADD BAX FAS/APO1 KILLER/DR5 PIG3 APAF-1 NOXA Stabil acetiláció defoszforiláció Transzkripciós represszió IAP survivin sejthalál fehérjék p53 A p53 transzkripciós faktor regulációja II.

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

hdm2hdm2 hdm2hdm2 p53 p BRCA1 Onkogén stimuláció (ciklinek, c-Myc, E2F-1, Ras) p19ARF Hipoxia DNA sérülés, UV (ATM, DNA-PK, ATR) P53 lebomtás Stabil és aktív Célgének transzkripciója PUMA P21(WAF1) GADD BAX FAS/APO1 KILLER/DR5 PIG3 APAF-1 NOXA Stabil acetiláció defoszforiláció Transzkripciós represszió IAP survivin sejthalál fehérjék p53 Onkogén mutációk Gén terápia Stabilizáló molekulák Nutlin terápia Mutáns p53 aktivitásának a visszaállítása II. TÁMOP /1/A

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 sejthalálEmbriogenezis 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 /1/A

Közös elemek a három sejthalál forma-sejtbiokémiai mechanizmusában 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 /1/A

Az apoptózis alaki jellemzői Leválás Zsugorodás Darabolódás Bekebelezés Emésztés TÁMOP /1/A

Fas ligand és kaszpáz által aktivált sejthalál útvonal TÁMOP /1/A

Apoptózis festés Szövettani festés Kezeletlen kontrollRadio terápia (RT)Halál ligand (TRAIL) Radio terápia (RT) + Halál ligand (TRAIL) Tumor zsugorodás apoptózissal TÁMOP /1/A