Kapittel 24: TUMOR CELLER OG STARTEN PÅ KREFT

Transkript

1 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 den stimulering som startet celledelingen har opphørt. En svulstutvikling begynner med at en enkelt celle pådrar seg en skade I kjernens DNA-molekyler som gjør at den begynner å dele seg uavhengig av kroppens normale reguleringsmekanismer. 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 det omliggende 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 andre steder I kroppen. Noen maligne celler forblir lokalisert og innkapslet ved starten, f.eks. carcinoma in situ I eggestokk eller bryst. De fleste maligne celler vil tilslutt oppnå muligheten til å spre seg/metastasere. Cellene vokser inn I lymfe- og blodårer og kan bli transportert til 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 dødelig utgang, og det er vanligvis en utbredt metastasering som er dødsårsaken. Avgjørelsen om hvorvidt en svulst er benign eller malign, skjer ved mikroskopisk undersøkelse. De godartede svulstene viser stor variasjon I størrelse. På synlige og lett tilgjenelige steder blir de oppdaget tidlig, mens de I bukhulen kan bli svært store før de oppdages. I sentralnervesystemet kan selv små godartede svulster føre til alvorlige trykksymptomer. Noen ganger kan godartede svulster produsere biologisk aktive substanser, som f.eks. hormoner.

2 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 fra fettvev 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 bloddannende organer eller lymfatisk vev. En ondartet svulst utgått fra lymfatisk vev kalles ofte kun lymfom, 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 celletil-celle gjenkjenning og av fysiske barrierer. Basal lamina ( basement membrane ) er et tynt nettverk av ekstracellulær-matrix komponenter som kler det nederste laget av epitelceller, og som separerer epitelcellelaget fra bindevevets-laget som ligger under. Figur Metastatiske celler bryter kontakt med de andre cellene som de utgår fra, ved å utvide basal lamina og andre barrierer. Som et resultat kan metastatiske celler komme inn I sirkulasjonen og etablere seg I et annet sete forskjellig fra de lokalisering de kommer fra. Under prosessen for metastasering, kan disse cellene invadere nærliggende vev, før de sprer seg til langtliggende vev via sirkulasjonen. Begge forløperne medfører brudd på det basal lamina laget.

3 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, som kløyver et peptid tråd I serumproteinet plasminogen, og konverterer det til det aktive protease plasmin. Sekresjon av en lite mengde av plasminogen aktivator medfører til en stor økning I protease konsentrasjon. Denne førhøyede protease aktiviteten fremskynder metastase ved at den hjelper svulstceller 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 en masse av omkring liggende identiske celler, og evnen til å adhere til nye typer av celler. Svulster, enten primære eller sekundære, krever dannelse av nye blodkar for å kunne vokse til en større masse. Angiogenese: prosess der svulster induserer dannelse av nye blodkar, som invaderer svulsten 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.

4 Transformering av svulst celler Transformasjon: permanent, arvelig endring I en celle som er et resultat fra opptaket og inkorporeringen av et fremmed DNA. Dette skjer ved at DNA fra en svulst celle blir transformert inn I en normal, kultivert dyrecelle. Bruken av transformerte celler har mange fordeler, lik de cellene som danner maligne svulster, bl.a : Figur 24-4 *muligheten til å vokse uavhengig av et basal lamina lag *redusert behov for vekstfaktorer *sekresjon av plasminogen aktivator *tap av aktin mikrofilamenter -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 blir separert fra humane DNA ved sekundær overføring til nye muse celler. -for å klone det ønskede onkogenet, blir det her benyttet repetitive DNA sekvenser kalt Alu sekvenser, som de fleste humane gener ha I nærheten. -det totale DNA fra en sekundær transformert mus celle blir så klonet inn I bakteriofag 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 Alu proben. Den hybridiserte fagen burde inneholde deler eller hele det transformerte onkogenet.

5 UTVIKLING AV KREFT

6 For at kreft skal utvikle seg må det oppstå multiple mutasjoner.! Ofte opphopning av mutasjon i somatiske celler.! Ofte mutasjon i celler som normalt styrer celledeling og - vekst.! Noen individ kan arve genetiske mutasjoner som gjør dem predisponible for å utvikle kreft (mutasjon i APC, adenomatous polypose coli,- genet,som er ansvarlig for utvikling av colon cancer).

7 Flere typer forskning viser at kreft utvikles etter multi-hit modellen (Flere mutasjoner i en celle).! Epidemiologi av kreft hos menneske.! Analyse av DNA, i celler ved forskjellige trinn i utviklingen av kreft.! Overuttrykk av oncogen, i cellekulturer og hos transgene dyr.

8 Epidemiologi! Tilfeller av kreft øker med individ alder.! Dess eldre individ, dess større sjanse for opphopning av mutasjoner, som kan føre til kreft.

9 DNA analyse på kreftceller beviser:! Forskjellige morfologiske trinn i kreftutviklingen (colon cancer, astrocytoma).! Serie av forskjellige mutasjoner, som oppstår i hver av de morfologiske stadiene.! Arvelige mutasjoner (germ-celle mutasjon), kan gi predisposisjon for kreftutvikling (arvelig colon cancer).

10 Overuttrykk av oncogen! Overuttrykk av transkripsjonsfaktoren Myc er assosiert med flere typer kreft.! Overuttrykk av Myc i transgene mus gir ikke umiddelbart kreft.! Det må flere oncogen mutasjoner til for at det vil oppstå kreftutvikling.

11 Eksempel på oncogen mutasjon samarbeid, hos transgene mus som bærer mutasjon i både myc og ras genet (gen hentet fra retrovirus).! Transgene mus med bare myc mutasjon, utvikler sjelden tumor.! Transgene mus med bare ras mutasjon, utvikler sjelden, men oftere tumor.! Transgene mus med begge disse mutasjonene utvikler hyppigere tumor, og alle får utfall av kreft.! Dette beviser at det må multiple mutasjoner til for å utvikle kreft.

12 Eksempel på oncogen samarbeid hos celler i kultur.! Normale celler i medium med lavt nivå av vekstfaktor PDGF eller EGF, blir holdt i Go eller G1 fase av cellesyklusen.! Rekombinante celler med overuttrykk av Myc blir også arrestert i Go eller G1, ved samme forhold. Men begår apoptose etter en stund.! Rekombinante celler med overuttrykk av både Myc og Blc-2 vil overleve under disse forholdene. (leukemi)

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

14 Colon carcinogenese! Genetisk:! Morfologi:! Tap av funksjonelt APC gen(tumor suppressor gen).! Mutasjon og aktivering av ras genet(oncogen).! Tap av funksjonelt DCC gen (tumor suppressor gen)! tap av funksjonelt p53 (tumor suppressor gen).! Ytterlige mutasjoner.! polypp utvikling på tarm vegg.! Utvikling av større polypp.! Polypp utvikles videre til klasse II/III adenoma.! Utvikling av malignant tumor (carcinoma).! Kan utvikle metastase. (spredning til andre vev)

15 ! 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.

16 APC (adenomatous polypose coli)! Tumor suppressor gen! assosiert med både sporadisk og arvelig polypose (polypp dannelse i tarm).! Genet ligg på kromosom 5.! Tap eller inaktivering av APC genet vil endre cellens vekst og - adhesjonsegenskaper.! Begge APC allelene må være inaktive for at det vil dannes polypper.

17 Mekanismene for utvikling av colon cancer:! APC proteinet hemmer wnt proteinet i å aktivere myc genet.! Inaktivt APC fører til aktivering av Myc (transkripsjons faktor).! Myc fremmer uttrykk av gen som styrer overgangen fra G1 til S fase i celle syklusen.! Dette fører til polypp dannelse. (kan fjernes for å hindre utvikling av carcinoma).! Om en av cellene i polyppen får en mutasjon i ras (oncogen) vil celledelingen bli mer ukontrollert, og en får utvikling av større adenoma.

18 ! Får en ytterligere mutasjoner i cellene i polyppen, tap av funksjon i tumor suppressor genene DCC og p53, vil en få utvikling av colon cancer.! DNA fra tarm carcinoma har ofte mutasjon i disse tre genene : APC, DCC, p53 og ras.

19 Stamcelle.! Har kontinuerlig celledeling.! Differensierer celler og regenererer vev i organismene.! Opprettholder seg selv ved at noen av dattercellene blir stammceller.! Unipotent stammcelle: gir opphav til bare en celletype.! Pluripotent stammcelle: kan differensiere til flere typer celler. (fig.14.7 i boka)

20 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 er stammceller, men forløperceller (CFU og BFU).! CFUs og BFUs danner kloner av differensierte forløperceller.! Konsentrasjon av ekstracellulære cytokiner er med på å differensiere disse forløpercellene videre.

21 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 flere blodcelle typer.

22 Cancer oppstår i stammceller eller andre prolifererende celler.! Kreft induserende mutasjon i celler som ikke deler seg, kan heller ikke gi tumor dannelse. (ikke kreft i muskel og nerveceller)! stamceller deles kontenuelig og kan akkumulere mutasjoner som omdanner dem til kerftceller.! Kan oppstå kreft i vev som består av ikke-delende celler, da disse cellene blir erstattet av differensierende stamceller.(eks. Erythrocytter, kvite blodceller)

23 ! Oncogen mutasjoner som hindrer apoptose eller genererer et vekst-fremmende signal, kan oppstå i stamceller.! Oppstår dette i hematopoietiske forløperceller kan dette føre til flere typer leukemi.

24 Onkogener og proto-onkogener Onkogen: Et onkogen er et gen kodende for et genprodukt som er involvert i transformering av celler i kultur eller induserer kreft i dyr/mennesker. Proto-onkogen: De fleste onkogener er mutantformer av gener involvert i normal cellevekst eller celledeling. De normale utgavene av onkogenene kalles proto-onkogener. Omdannelse av et proto-onkogen til et onkogen skjer vanligvis ved ervervelse av funksjon. Slik ervervelse av funksjoner er dominant slik at en endring i ett av de to allelene er nok til å forårsake kreft.

25 Hvordan kan et onkogen forårsake kreft? A) En mutasjon i et proto-onkogen medfører konstitutiv aktivitet av genproduktet Induksjon av tranformasjon/kreft skyldes en endring i genproduktet B) En genduplikasjon av et proto-onkogen medfører overekspresjon av genet Induksjon av tranformasjon/kreft skyldes overekspresjon C) Translokasjon av et et proto-onkogen slik at det havner under regulering av upassende promotor. Induksjon av tranformasjon/kreft skyldes overekspresjon

26 Identifisering av onkogener Et virus-båret onkogen var det førtste onkogenet som ble oppdaget 1911: Peyton Rous oppdaget at han kunne indusere kreftdannelse ved å injisere sterilfiltert, løselig fraksjon fra fibrosarcoma celler inn i kylling. Den kreftfremkallende komponenten ble identifisert til å være et virus (Rous sarcoma virus, RSV). Et gen på RSV, v-src, ble identifisert som kreftfremkallende komponent på viruset. 1977: Michael Bishop og Harold Varmus fant et cellulært gen, c-src, som var nesten likt v-src på RSV Dette funnet viste at gener som hadde høy homologi til cellulære gener kunne indusere transformasjon/kreft og antydet en mekanisme for dette. Mekanisme for v-src kreft-induksjon: - src er en protein tyrosin kinase som fosforylerer mange target proteiner - v-src integrert i kromosomet via RSV uttrykkes kraftig og er ikke regulert på samme måte som c-src. Ekspresjon av v-src er 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 dominant oncogen med opprinnelse i proto-onkogenet c-src

27 Mange tilsvarende onkogener, med opprinnelse i cellulære proto-onkogener, er observert i andre virus. Eks: Retroviruset Harvey Sarcoma inneholder onkogenet Ha-ras.

28 Sakte-virkende proto-onkogen aktivering via virus v-src-virus er hurtigvirkende mhp. induksjon av transformasjon (dager) De fleste onkogene retrovirus virker tregt (måneder/år) Årsak til sakte virkning: Viruset inneholder ikke et onkogen. Deres kreft-induksjon består i at de via sin tilfeldige integrering i kromosomet kan komme 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 saktevirkende retrovirus: Viruset integrerer tilfeldig i kromosomet Virus som har integrert seg i nærheten av c-myc kan i visse tilfeller 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 )

29 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 i mange andre sakte-induserte kreft-typer og er trolig hovedmekanismen for retrovirus-indusert kreft.

30 Mange DNA-virus inneholder onkogener. Onkogener i DNA-virus har en funksjon i virusets eget replikasjonssystem, i motsetning til onkogener i retrovirus som stammer fra normale cellulære gener og som ikke har en funksjon i viruset. Etter infisering med DNA-virus (f.eks SV40) vil de fleste dyreceller dø, men ved lav frekvens kan virus-genomet sette seg inn i vertscellens genom. Dersom virus-genomet inneholder ett eller flere onkogener kan disse indusere kreft hos verten. Tap-av-funksjon-mutasjoner i tumor-supressorgener er onkogeniske Dersom tumor-supressor-gener mister sin funksjon kan dette medføre økt fare for kreft. 5 grover klasser av tumor-supressorproteiner kan settes sammen etter hvilke gener de kodes for av: 1: Intracellulære proteiner som regulerer eller inhiberer progresjon gjennom spesifikke stadium av cellesyklusen. 2: Reseptorer for sekreterte hormoner som inhiberer cellevekst- og utvikling. 3: Sjekkpunkt-kontroll-proteiner som stopper cellesyklusen dersom DNA 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 tumorsupressor-aktivitet, må begge allelene tapes eller inaktiveres for at svulster kan dannes. Med andre ord virker slike tap-av-funksjon mutasjoner i tumor-supressor-gener recessivt.

31 Det første tumor-supressor-genet ble identifisert hos pasienter med Arvelig Retinoblastoma Retinoblastoma skyldes at proteinet Rb er defekt. RB var det første tumor-supressor-genet som ble identifisert. Det har som funksjon å regulere progresjon gjennom cellesyklusen. I de tilfeller der det ene defekte allelet for RB er nedarvet, kalles sykdommen Arvelig Retinoblastoma. Slike pasienter vil på et tidlig stadium utvikle øyesvulster i begge øyne. Siden sykdommen er recessiv, må det ikke-nedvarvete allelet gjennom gå tap-avfunksjon før sykdommen slår ut. Sporadisk Retinoblastoma kalles sykdommen når den skyldes tapav-funksjon-mutasjoner i begge allelene, dvs ingen av dem er nedarvete. Dette skjer ved lav sannsynlighet og denne sykdommen er derfor uvanlig og utvikler seg som oftest sent i livet og på bare ett øye. Brystkreft forårsakes også av tap-av-funksjon-mutasjoner i et tumor-supressor-gen. Dette kalles BRCA1.

32 Tap av heterozygositet hos tumor-supressor-gener skjer ved kromosomal rekombinering under mitose eller kromosom-feilsegregering Det finnes to teorier for hvordan tap av hereozygositet kan foregå: Kromosom-feilsegregering (se fig a) Under celledeling skjer det en unormal segregering av kromosomer der den ene dattercellen ender opp med tre kromosomer, to med mutant allel og en med normalt allel. Dette blir så etterfulgt av et tilfeldig tap av det overflødige kromosomet. Dersom det er det friske kromosomet som tapes, vil cellen sitte igjen med de to som inneholder defekte alleler. Mao vil cellen være homozygot for mutant allel. Kromosomal rekombinering under mitose (se fig b) Før celledeling, men etter kromosomduplikasjon, kan kromosomene gjennom rekombinering bytte deler. Dette kan medføre at et friskt kromosom får en bit som inneholder defekt allel. Etter normal kromosom-segregering kan da den ene dattercellen sitte igjen med to defekte alleler.

33

34 Kreftfremkallende mutasjoner i vekstfaktorer og vekstfaktorreseptorer vekstfaktorer transformasjon av celler - aktiverende mutasjoner og mutasjoner som gir overekspresjon av vekstfaktorreseptorene virus-kodete aktivatorer som onkogener

35 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, differensiering eller andre cellulære responser

36 Kreftfremkallende vekstfaktorer sis- er en mutert variant av PDGF. Kan autostimulere proliferasjon av celler som vanligvis uttrykker PDGF-reseptor. (TGF-α - normal embryonal vekstfaktor som kan virke kreftfremkallende når den uttrykkes hos voksne individer)

37 Aktiverende mutasjoner i reseptorgener - onkogene reseptorer Muterte reseptor-gener kan opptre som onkogener fordi mutasjonene 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 aktiveres uten ligand, eks.: erbb og neu (= erbb2/her2)- koder for amputerte EGFreseptorer (fig ) fms - onkogen: mutasjon i ekstracellulært domene, får dimerisering og dermed aktiv reseptor uten CSF- 1(kolonistimulerende faktor-1) tilstede, får uhemma vekst av visse celletyper

38 Forts. onkogene reseptorer... trk - koder for for en nervevekstfaktor (NGF)-reseptor. trkonkogenet er et fusert gen fordi det har skjedd en kromosomal translokasjon slik at ekstracellulært domene er byttet ut med tropomyosin. Man får dermed reseptordimerisering og konstitutivt aktivt Trkonkoprotein i cytosol (fig )

39 Mutasjoner kan føre til overuttrykk av reseptorer Mange human brystkrefttyper overuttrykker normal Her2 reseptor (EGF-reseptorfamilien), cellene stimuleres til proliferasjon ved lave konsentrasjoner av EGF og relaterte hormoner. Behandling av brystkreft: monoklonalt antistoff mot Her2, kreftceller som overuttrykker Her2 blir drept

40 Virus-kodete aktivatorer av vekstfaktor-reseptorer SSFV (spleen focus-forming virus) fører til erytroleukemi fordi viruset koder for et mutant retrovirus envelope glycoprotein som kan binde og aktivere Epo receptorer, fører til stimulering av en erytroid forløper og man får et høyt antall erytrocytter (fig ) HPV (humant papilloma virus): DNA transformeres inn i genomet og inneholder ett eller flere onkogener. Ett protein E5 går gjennom plasmamembranen og danner dimer eller trimer. Hver E5 kan danne stabilt kompleks med en endogen reseptor for PDGF, dimerisering av PDGF-reseptoren gir konst. aktivering av cellen.

41 Fosfataser som tumorsuppressor PTEN som er en fosfatase med bred spesifisitet, er deletert i flere krefttyper. Celler som mangler denne viser redusert evne til apoptose og økt stimulering av celle syklusprogresjon. Dette er kritiske punkter ved utvikling av kreft. Identifisert som en tumorsuppressor.

42 Oncogenic Mutations Affecting Cell Proliferation Fra RTK til Nucleus (Boka s ) 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 signalene sendes via distinkte spor til effektor proteiner og til transkripsjon faktorer i celle kjernen. Transkripsjon faktorene sørger så for at arvematerialet blir avlest, RNA dannet og proteiner laget. Et spor som ofte sees i forbindelse med vekst stimulerende signaler er: RTK - Ras - MAP-kinase Hvor f.eks. PDGF binder til RTK, som aktiveres ved autofosforylasjon, som via GRB2 og Sos aktiverer Ras, som aktiverer Raf, som aktiverer MEK, som aktiverer MAP... (se Fig og Fig i boka) Cellene motar vekststimulerende signal enten som et parakrint eller som et endokrint signal, dvs. som et eksogent signal. (Fig. fra S.A. s&m nov/dec 95 p.59)

43 Ved sykelige tilstander går cellene inn i celledeling uten å ha mottatt eksogene celledeling signaler, stimuleringen til celledeling skjer da enten via autogene vekst signaler eller via permanente aktive spor. Spor kan bli permanent aktive ved mutasjoner ev. translasjoner i/av gen(er) som koder for et eller annet protein/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 protooncogen, og derpå følgende uttrykk av oncoprotein.

44 Noen konkrete eksempler på årsaker til permanente aktive spor, 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 er bundet til GDP og aktivt når det er bundet til GTP. Aktivering av Ras framskyndes ved intraksjon med et guanine nucleotide exchange factor eks. Sos, deaktivering av Ras skjer ved proteinets innebygde GTPase aktivitet eller ved intraksjon med et GTPase-activating protein eks. NF1 proteinet som er et GAP. (se side 872/73 og Fig 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 12 posisjon hos proteinets vild-type form blir forandret til en annen am. syre (antakeligvis vilkårlig hvilken) gjør at Ras proteinet mister sin GTPase aktivitet (antakeligvis også sin evne til å binde til et GAP), og sporet blir permanent aktivt. Mutasjonen er en såkalt gain-of-function mutation som forandrer ras genet til et såkalt ras D gen.

45 Mutasjon i NF1 genet. NF1 genet koder et GAP, NF1 proteinet, en mutasjon i NF1 genet 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-function mutation. NB. Ras proteinet ligger forankret til cytosolisk side av plasmamembranen, forankringen skjer via en farnesyl gruppe. Forankringen er vesentlig for at Ras skal kunne inngå i MAP kinase sporet, og følgelig vil det kunne være et objekt for hemming av sporet. I tumor hvor Ras er permanent aktiv er hemmere av farnesyl transferase under utprøving, farnesyl transferase er enzymet som 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)

46 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 de fosforylerer proteiner nedover i sporet. Bcr-Abl proteinet Ved f.eks. kromosom translokasjoner kan det dannes andre proteiner/protein komplekser som infiltrerer og aktiverer spor, et eksempel er translokasjon av en del av bcr genet til en del av c-abl genet. Prefixet c- viser at genet er et helt normalt gen i en helt normal celle, men at det ved mutasjon kan omdannes til et såkalt oncogen med prefix v- bcr genet koder for et protein med ukjent funksjon, mens c-abl genet koder for et protein med tyr. kinase aktivitet (Abl proteinet). Uansett, translokasjonen fører til at det dannes et tetrameriskt protein hvor Abl protein kinase aktiviteten er permanent aktiv. Normalt er Abl protein lokalisert til nucleus, mens proteinet fra bcr-abl koblingen forblir i cytosol og via sine SH2 og SH3 domerer binder forskjellige intracellulære signalproteiner, fosforylerer og aktiverer. Av kjente proteiner som aktiveres via sporet er

47 JAK2 protein-tyr. kinase Stat5 transkripsjons faktor PI-3 kinaser v-src proteinet. Et annet permanent aktivt cytosoliskt protein med tyr. kinase aktivitet kodes av v-src genet. Det var det 1 te såkalte oncogen som ble funnet, og det ble isolert fra Rous sarcoma retrovirus. v-src genet koder v-src proteinet som likner til forveksling på c-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 GRB2 proteinet, samt protein tyr. kinase domene. Proteinet består av 533 am. syrer og kan normalt deaktiveres ved fosforylasjon av en tyr. enhet i posisjon 527. Forskjellen på v-src og c-src proteinene er at v-src innehar 18 færre am. syre enheter enn c-src, dvs. v-src består av 515 enheter og kan følgelig ikke deaktiveres avdi det mangler den vesentlige tyr. enheten. Ved delitasjon kan følgelig c-src proteinet endres til et v-src protein og gi et permanent aktivt spor. (se Fig i boka) (Fig fra boka)

48 III. Overuttrykte transkripsjons faktorer: c-jun og c-fos er eks. på to gener som koder for transkripsjon faktorer. Disse transkripsjon faktorene (h.h.v. Jun og Fos) er funnet overuttrykt i flere tumor former, de er også funnet i retrovirus. (se boka s dre kolonne) En annen kombinasjon som gir aktiv transkripsjon faktor kodes 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 og degradering av/i protosomer. c-myc er noe mer stabil enn c- Fos. (se Fig i boka) fos genet som er funnet i tumor celler er noe kortere enn c-fos genet funnet i normale celler, dvs. noe av genet er delitert. Noe som igjen fører til at ubiquineringen ikke fungerer godt og det muterte proteinet degraderes sakte. Endring av c-myc genuttrykket skjer i enkelte tumor typer ved translokasjon, f.eks. c-myc genet translokeres til et sted i genomet hvor det aktiveres av promotor for antistoff gener. Følgende er at konsentrasjonen av c-myc i cellen(e) er eksepsjonelt høg. Kombinasjonen av et mer stabilt c-fos og høg konsentrasjon av c-myc fører så til overutrykk av transkripsjon faktoren, og unormal høg konsentrasjon av vekst stimulerende proteiner i cellen(e).