Bases biomolec. del cancer 1parte FacMedUchile Oriente
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Este documento resume las bases biomoleculares del cáncer, incluyendo factores endógenos y exógenos que contribuyen al desarrollo del cáncer, así como las categorías principales de neoplasias malignas. Explica cómo alteraciones genéticas sucesivas en oncogenes y genes supresores pueden conducir a la proliferación celular autónoma y el potencial metastásico del cáncer. También describe técnicas moleculares como Southern blot, hibridación, clonamiento y secuenciación que permiten el análisis del ADN
Bases biomolec. del cancer 1parte FacMedUchile Oriente
- 1. Primera parte. BASES BIOMOLECULARES DEL CANCER. Dr. Juan Gana H. Dr. Leonardo Zúñiga I. Prof. Asoc. Dr. Arnaldo Porcile J. Post Grado Depto de Ginecología y Obstetricia. Facultad de Medicina. Campus Oriente. Universidad de Chile. 1
- 2. Etiología del Cáncer • Factores Endógenos (genes, edad, sexo, hormonas ) Alteraciones genéticas sucesivas Independencia Proliferativa Fenotipo Agresivo • Factores Exógenos (ambiente, geografía, hábitos, ocupación ) 2
- 3. Categorías de Neoplasias Malignas 1.- Origen Predominantemente Ambiental (Ca Pulmonar, Leucemias, Ca Cervicouterino) 2.- Sd de Inestabilidad Genética (Alteración genética suceptible a carcinógenos, Xerodermia P) 3.- Agregación Familiar (Ca de Mama, Ca de Colon) 4.- Hereditarias (Herencia Mendeliana Simple, Retinoblastoma) 3
- 4. Etiología - Evolución - Pronóstico Entidad distinta Autonomía en proliferación Celular Invasividad Potencialidad de Metastatizar 4
- 5. Cáncer clínicamente detectable • Transformación de Célula Normal en Maligna • Constitución de Pequeña Población de Células Cancerosas • Vascularización • Inicio de Crecimiento Rápido • Posible Diseminación y Manifestación en Síntomas y Signos 5
- 6. • Desde el punto de vista biológico el Cáncer es esencialmente una población celular que logra un crecimiento autónomo a raiz de su “ desobediencia “ a los mecanismos que regulan la proliferación, diferenciación y/o muerte celular 6
- 7. Aspectos Epidemiológicos • Distribución Geográfica • Ocupación • Iatrogenia • Dieta • Hábito de Fumar • Radiaciones • Agentes Biológicos • Factores Hereditarios 7
- 8. Influencias Predisponentes ←Retinoblastoma Genes ←Tu Willms ←Ca Colon ←Ca Mama ←Ca Gástrico ←Ca de Piel ←Ca Pulmonar Ambiente ←Ca Cervicouterino 8
- 9. Protooncogenes y Genes Supresores • Los Protooncogenes y Genes Supresores, participan normalmente en la regulación del ciclo proliferativo y en la diferenciación y muerte celular • Los protooncogenes (p-oncogenes) cuya secuencia o expresión ha sufrido alteraciones, se denominan Oncogenes • Los Oncogenes se han clasificado en diversas categorías , según la ubicación y función que ejercen 9
- 10. Oncogenes • Factores de Crecimiento (sis) • Receptor para Factor de Crecimiento (erb-B) • Actividad Tirosina-cinasa (src) • Proteina Ligante de GTP (ras) • Proteinas Nucleares (myc) • Proteína-cinasa del citoplasma que fosforila residuos treonina y serina (mos) 10
- 11. Genes Supresores • Sus productos frenan la proliferación celular • Su alteración o inexistencia ha sido comprobada en varias neoplasias malignas humanas • El gen supresor Rb, Retinoblastoma (1/20 mil RN) • 40 % de los casos familiares o hereditarios • El gen Rb codifica una fosfoproteína que favorece la diferenciación celular, interrumpiendo la proliferación • Comportamiento de carácter recesivo (ambos alelos) • Se hereda 1 alelo mutado, una 2º mutación → Cáncer 11
- 12. Proteína p53 • Relacionada con proliferación, diferenciación, síntesis, reparación de DNA y muerte celular programada • Versión normal es gen supresor, versión mutada propiedades de Oncogen dominante • Fosfoproteína nuclear que se expresa en respuesta a daño genético por diversos agentes, impidiendo que células con mutaciones genéticas se dupliquen • Detiene la célula en etapa G1 hasta que DNA sea reparado, si no es posible induce apoptosis • Ca CU proteinas codificadas por HPV inducirían la degradación de la proteína p53 12
- 13. Alteración de Protooncogenes y Genes Supresores Protooncogenes : • Mutaciones puntuales - Translocaciones Cromosómicas Amplificación Génica - Inserción de genomas Virales ( mutaciones dominantes ) Genes Supresores: • Inactivación de Genes Supresores o sus productos, o de genes que comandan la Muerte celular programada ( deleción de un fragmento / mutaciones recesivas ) 13
- 14. Mutación Puntual • Proto-oncogen que codifique receptor de crecimiento • Oncogen sintetiza un receptor trunco, activo siempre independiente de la presencia del factor de crecimiento • erb-B ( Carcinoma de Cél escamosas ) • gip ( Ca Ovárico y Suprarrenal ) Inserción de un Genoma Viral • El virus puede aportar directamente un Oncogen , o una secuencia promotora de transcripción de p-oncogenes 14
- 15. Translocación Cromosómica • Ubicar al p-oncogen en la cercanía de un gen que es activado con frecuencia • Linfoma de Burkitt, translocación cromosomas 8 - 14, ubica al p-oncogen myc cerca de los genes de cadena pesada de Inmunoglobulinas • El producto es una proteína nuclear que se sintetiza de una manera no regulada 15
- 16. Amplificación Génica • Responsable de un ↑ en la expresión de p-oncogenes • 30 % de Ca Mama el p-oncogen N-myc está amplificado en 3 - 300 copias lo que se correlaciona con la malignidad de esta Neoplasia • neu/her-2 ( Ca Mama, Ovario, Estómago ) • bcl-1 ( Ca Mama ) • hst-1 ( Ca Mama ) 16
- 17. Genes Supresores • Inactivación del gen mismo (Retinoblastoma) mutación o deleción que afecta a ambos alelos • Inactivación de productos codificados por genes supresores: proteína E7 HPV se une al producto pRb (del gen supresor Rb) la proteína pRb impidiendo que cumpla su función de mantener a las células en reposo proliferativo o estado diferenciado ( Ca Cérvicouterino) • Alterar un gen que codifica productos que regulan la muerte celular programada, impidiendo que muera cuando le corresponde ( gen bcl-2 ) 17
- 18. Mecanismos de “desobediencia “ de las células cancerosas • Producción no regulada de factores de crecimiento de acción autocrina ( GFDP, GFT ) • Producción excesiva de receptores para factores de crecimiento • Síntesis de receptores alterados para factores de crecimiento • Alteración de las vías de transducción de señales • Represión del paso de células hacia un estado diferenciado • Represión de la muerte celular programada 18
- 19. Otros cambios genéticos • Adhesión celular • Movilidad celular • Síntesis y liberación de proteasas → Responsables del comportamiento agresivo y destructivo de éstas células • El conjunto de alteraciones genéticas sucesivas conducen a desestabilización de la organización genética, surgiendo clones celulares con ventaja proliferativa, características invasoras y potencial metastásico 19
- 20. Biología Molecular: Aplicaciones Diagnósticas • La Biología Molecular permite analizar moléculas de ácidos nucleicos con propósitos diagnósticos • Enfermedades Hereditarias e Infecciosas y Oncología • Enzimas de Restricción • Southern Blot • Hibridación • Clonamiento-secuenciación • Reacción de Polimerasa en Cadena 20
- 21. ADN polimerasa • Enzima responsable de la síntesis de ADN • 4 desoxinucleótidos dATP, dTTP, dCTP, dGTP • La molécula de ADN como molde • Base para la PCR ( Polimerase Chain Reaction ) y la síntesis de sondas para hibridación 21
- 22. Hibridación • ADN a 100º C, se separa en cadenas simples ( denaturación del ADN ) • Incubadas a 65º C forma nuevamente la doble hélix ( renaturación o Hibridación ) • Esto permite identificar secuencias en particular en la molécula de ADN, hibridándola con pequeños fragmentos de ADN de secuencia conocida o “ sondas “ 22
- 23. Enzimas de Restricción • Enzimas que cortan el ADN en secuencias específicas ( protegen a bacterias de infecciones virales, degradando ADN viral ) • ADN humano se puede cortar en pequeños fragmentos con secuencias conocidas en sus extremos • ADN ligasa permite unir estos fragmentos a ADN bacteriano ( ADN recombinante ) 23
- 24. Southern Blot • Transferencia de ADN desde geles de agarosa a un soporte sólido ( membranas de nylon ) • Esto permitió la hibridación entre ADN y sondas específicas • Northern Blot - ARN • Western Blot - Proteínas 24
- 25. Clonamiento y Secuenciación. • La molécula de ADN tiene 100 mil genes en 3 x 10 (9) pares de bases o nucleótidos. • Cortar ADN con enzimas de restricción, ligar c/u de los fragmentos en plasmidios y multiplicarlos en colonias bacterianas individuales, Clonamiento. • La secuenciación se basa en incorporar durante la síntesis de ADN nucleótidos modificados ( dideoxinucleótidos ), los que bloquean la reacción. • Obteniendo fragmentos de diferentes tamaños terminados en dideoxinucleótidos ( ddATP ) 25
- 26. Reacción de Polimerasa en Cadena • Amplificación enzimática de ácidos nucleicos • Síntesis in vitro de un segmento específico de ADN, el cual queda determinado por secuencias específicas ( denominadas partidores ) introducidos en la reacción • Estas secuencias reconocen por hibridación , regiones particulares de ADN, este segmento será autocopiado en forma exponencial • Después de 30 ciclos el segmento flanqueado estará 2 (30) veces más que el resto del ADN no amplificado 26
- 27. Bibliografía. 27