Cinthya Sternberg Laboratório de Pesquisa Translacional Coordenação de Pesquisa Clínica INCA

Transcrição

1 Cinthya Sternberg Laboratório de Pesquisa Translacional Coordenação de Pesquisa Clínica INCA

2 Células devem se comunicar para que possam proliferar, diferenciar, migrar e manter seu estado funcional. A comunicação célula-célula permite o funcionamento coordenado de células dentro de um tecido, entre vários tecidos e órgãos e o organismo como um todo. Sinalização informa às células o que elas são, aonde estão e o que deveriam estar fazendo.

3 Tipos de sinalização intercelular celula parácrina célula autócrina Vaso sanguíneo endócrina célula célula Juxtácrina célula célula

4 Sinalização Celular Células captam e enviam informações (signais) Células comunicam umas com as outras Células devem captar e responder a mudanças do ambiente Sinais podem originar-se de dentro da célula, de outra célula ou do ambiente.

5 Via de sinalização genérica Sinal Receptor (sensor) Meio extracelular Intracelular (citoplasmal) Cscata de sinalização Resultado Algo acontece

6 Respostas a sinalização celular Algo acontece bioquimicamente Expressão gênica é alterada nos níveis de transcrição, processamento de RNA e tradução. Atividade de enzimas é alterada Interações Proteina-proteina são induzidas ou inibidas A localização de certas proteínas e outras moléculas é alterada.

7 Respostas a sinalização celular A célula Algo acontece Fisiologicamente Se divide ou para de se dividir Diferencia Induz um programa de auto-suicídio (morte celular programada) ou induz a morte de outra célula Migra para outro sítio ou para de migrar Altera seu metabolismo Passa o sinal adiante

8 O que pode servir como um sinal? Quase tudo Peptídeos - insulina, glucagon... Proteínas Derivados de amino acidos derivatives - epinefrina, histamina Outras biomoleculas - ATP Esteróides, prostaglandinas Gases Óxido Nitrico (NO) Fótons Danos ao DNA

9 Respondendo ao mundo exterior Células interagem com seu ambiente através da interpretação de sinais extracelulares de proteínas que se localizam em sua membrana plasmática chamados receptores Receptores são compostos de domínios extracelulares e intracelulares O domínio extracelular transmite informações sobre o mundo exterior ao domínio intracelular O domínio intracelular interage com outras proteínas de sinalização intracelular Estas proteínas de sinalização intracelular retransmitem a mensagem para uma ou mais proteínas efetoras Proteínas efetoras medeiam a resposta apropriada

10 Sete principais classes de receptores de membrana

11 A resposta de uma célula em particular a um sinal depende do tipo de proteínas sinalizadoras que a mesma expressa.

12 Transmitindo os sinais: Proteína cinases Receptores ativados freqüentemente transmitem sinais através do meio intracelular através de proteínas chamadas cinases de sinalização Proteínas cinases são enzimas que adicionam um grupo fosfato do ATP em um substrato protéico - essa reação é chamada de fosforilação A fosforilação freqüentemente serve para ativar o substrato da cinase, mas também pode dirigir o substrato para a degradação P Kinase 1 Cinases são frequentemente ativadas por outras cinases através de fosforilação e pode m organizar-se em cascatas de fosforilação Uma classe importante de cascata de fosforilação é chamada de proteína cinase ativada por mitógeno (MAPK) Kinase 2 Kinase 3 P P Phosphorylation Cascade

13 Respondendo aos sinais: Proteinas efetoras O passo final na sinalização celular é a ativação das proteínas efetoras. As proteínas efetoras efetuam a resposta celular ao sinal Muitas vezes a resposta celular envolve expressão de genes inativos que requer proteínas efetoras chamadas ativadores de transcrição ou fatores de transcrição Fatores de transcrição são proteínas que se ligam a seqüências específicas de DNA chamados promotores que estão a montante dos genes que são ativados Promotores que estão a montante dos genes que são ativados somente durante a resposta celular específica são chamados elementos de resposta Proteínas efetoras também podem atuar diretamente sobre proteínas que regulam a forma da célula para induzir mudanças na morfologia, reorganizando o citoesqueleto Outros tipos de proteínas efetoras regulam diretamente o crescimento celular por modular o ciclo celular ou alterar o metabolismo celular Changes in gene expression Cytoskeletal Rearrangement Effector protein Effector Protein Cell Cycle Arrest

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16 O que é normal em uma célula? Dependência de fatores de crescimento Sinais celulares e teciduais específicos Interrupção desta sinalização leva a morte celular Proliferação dependente de ancoragem Requer interação de proteínas transmembrana (integrinas) com componentes da matriz extracelular Inibição por contato O contato com outras células inibe a proliferação e migração Capacidade limitada de proliferação Células somáticas normais podem progredir por um número limitado de divisões celulares antes de entrar em senecência

17 Hallmarks of Cancer

18 Hallmark # 1 Auto-suficiência de fatores de crescimento Um fator de crescimento é uma substância endógena capaz de estimular o crescimento celular, a proliferação e diferenciação celular. Normalmente, é uma proteína ou um hormônio esteróide. Fatores de crescimento são importantes para a regulação de uma variedade de processos celulares e tipicamente atuam como moléculas sinalizadoras entre as células. Quando uma célula torna-se auto-suficiente de fatores de crescimento, geralmente é devido a mutações ou amplificações dos receptores para tais fatores.

19 Sinalização via EGFR

20 Conseqüências da sinalização via EGFR

21 Mutações no Receptor de EGF

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23 Inibidores de EGFR I

24 Inibidores de EGFR II

25 Inibidores de EGFR III

26 Hallmark # 2 Insensibilidade a sinais negativos Privação de fatores de crescimento e/ou nutrientes, danos no DNA, sinalização via moleculas de matriz extracelular, etc, podem induzir parada de crescimento celular e proliferação, alem de morte celular. Quando uma célula torna-se insensivel a sinais negativos, geralmente devido a mutações, a mesma subverte sinais anti-proliferativos e passa a sobreviver em condições adversas e de estresse.

27 Via da Akt

28 Hallmark 3 # Invasão tecidual e metástase Metastasis (grego: deslocamento, μετά colocação próxima = + = στάσις, plural: metástases), ou doença metastática, por vezes abreviada METs, é a propagação de uma doença de um órgão para outro órgão ou parte não-adjacente. Alteração da interação entre célula e matriz extracelular: Mudanças em proteínas estruturais (por exemplo, integrinas) Mudanças em enzimas (enzimas sinalizandoras, proteases, etc) Irrelevante para tumores hematológicos Resultado: aumento da migração e invasão (fases críticas em metástase)

29 Via do PDGF

30 Sunitinib Inibidor de tirosina cinases

31 Hallmark # 4 Potencial de replicação ilimitado As células se dividem aproximadamente vezes antes de chegar a senecencia replicativa. Mutações raras conduzem a imortalização (Ativação da telomerase). Devido ao encurtamento de cromossomos as pontas dos cromossomas são chamados telomeres (repetições hexamericas TTAGGG). Mutações inativadoras de prb ou p53 extendem a longevidade celular em 30 divisões.

32 K-ras A família ras inclui um grupo de cinco proteínas ligantes de guanosina trifosfato (H-ras, K-ras, M-ras, N-ras, e R-ras). Em mamíferos ras proto-oncogenes codificam quatro proteínas relacionadas e altamente conservadas, H-ras, N-ras, K-ras 4A, e K-ras 4B. Ras proteínas servem como importantes componentes de vias de sinalização envolvidas em uma variedade de funções celulares, incluindo o controle do ciclo celular, adesão celular, endocitose, exocitose, e apoptose.

33 K-ras

34 Inibidor de BRaf

35 Hallmark # 5 Indução de angiogênese Todos os tumores exigem um suprimento sangüíneo para atingir um volume significativo. Fatores pró-angiogênicos como VEGF, FGF1 e FGF2 são secretados por tumores, induzindo proliferação das células endoteliais e crescimento dos vasos sanguíneos.

36 Via do VEGF

37 Tratamento com inibidores de VEGF Jubb et al. Nature Reviews Cancer

38 Inibidor de VEGF

39 Hallmark # 6 Evasão da apoptose A apoptose é um tipo de morte celular programada, na qual ocorrem alterações morfológicas globais, além de condensação da cromatina, fragmentação nuclear e de DNA. Outras características incluem a perda de contato intercelular, vacuolização e uma relativa conservação das organelas celulares. Células danificadas molecularemente degeneram por apoptose e são eficazmente removidas, ao término do processo, por fagócitos profissionais em um processo livre de inflamação. Este mecanismo é uma barreira importante ao desenvolvimento de tumores.

40 Apoptose

41 Vias geralmente alteradas na evasão da apoptose Receptores de morte que transmitem sinais que induzem apoptose (ligante de FAS e receptores de FAS/TNF-α e receptores de TNF-α) e receptores decoy da mesma família. Proteínas intracelulares que monitoram danos DNA (ex: p53), supressores de tumor. Membros anti-apoptóticos da família Bcl-2 e outras proteínas que bloqueiam a morte celular.

42 Perda da expressão de um protooncogene Oncogene termo genético originalmente cunhado para descrever qualquer gene capaz de causar câncer. Em um segundo momento, foram descritos os genes supressores de tumor, cuja perda de expressão e/ou função pode levar à tumorigênese. Oncogene então se refere a genes que contribuem para o processo de tumorigênese através do modificações que levam a um ganho de função. Proto-oncogenes são os genes normais.

43 Duas cópias de gene supressor de tumor Inativação de duas cópias de gene supressor de tumor Controle do ciclo celular Duas cópias de proto-oncogene Proliferacao celular normal Mutação torna uma cópia de proto-oncogene hiperativa Proliferacao celular excessiva Proliferacao celular excessiva

44 Fator de transcrição p53 Uma consequência importante da perda de p53 e o aumento exacerbado da taxa de mutação assim como de instabilidade genética. Ambas as consequências são resultado da inabilidade de induzir parada de ciclo celular em resposta a dano de DNA.

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46 Estudo de fase utilizando Ad-p53

47 Carcinogênese P53 nulo ou mutante Super expressão de XIAP, Bcl-2 EGFR mutante Amplificações HER2, EGFR, cmet EML4-ALK BcrAbl Mutações em PI3K VEGF, PDGF Receptores TK Receptores hormonais K-Ras BRaf

48 A sétima característica!

49 Hallmark # 7 Microambiente inflamatório Condições inflamatórias em órgãos especificos pode aumentar o risco de câncer. Um componente inflamatório pode estar presente também no microambiente de tumores que não são epidemiologicamente relacionadas com a inflamação. Estudos recentes têm começado a desvendar as vias moleculares ligando inflamação e câncer. No microambiente do tumor, a inflamação cronica contribui para a proliferação e sobrevivência das células malignas, angiogênese, metástase, subversão da imunidade adaptativa e resposta reduzida a hormonios e agentes quimioterápicos.

50 Microambiente inflamatório

51 The true hallmark: Carcinogênese complexa

52 The true hallmark: Carcinogênese complexa