Biologia dos Tumores - Revisão

Prévia do material em texto

Biologia dos Tumores - Revisão - 1° Avaliação
→ Via de sinalização do tipo tirosina-quinase (oncogenes): uma molécula de fator de crescimento
geralmente se liga a duas moléculas do receptor e promove a sua dimerização. Uma vez formado o
dímero de receptor, os domínios tirosina-quinases intracelulares do receptor fosforila um ao outro em
determinados resíduos de tirosina (autofosforilação). Os resíduos de fosfotirosina formam sítios de
ligação específicas para as proteínas transdutoras de sinal.
● Um dos domínios do receptor contendo um resíduo de fosfotirosina forma um sítio de ligação
para as proteínas intracelulares com uma estrutura tridimensional específica conhecida como
domínios SH2. A proteína adaptadora Grb2, a qual é ligada a um fosfoinositídeo de
membrana, é uma das proteínas com um domínio SH2 que se liga a resíduos de fosfotirosina
nos receptores de fatores de crescimento.
● A ligação ao receptor causa uma alteração conformacional na Grb2 que ativa outro sítio de
ligação chamado de domínio SH3.
● Esses domínios SH3 ativados ligam à proteína SOS. A SOS é um fator de troca de
nucleotídeos de guanina para a Ras, uma proteína G monomérica localizada na membrana
plasmática.
● A SOS ativa a troca de GTP por GDP na Ras, causando uma alteração conformacional na
Ras que promove a ligação da proteína Raf.
● A Raf é uma serina-proteína-quinase que é também chamada deMAPKKK.
● A Raf inicia uma sequência de etapas de fosforilação sucessivas chamada de cascata de
fosforilação.
● A cascata da MAP-quinase termina em um fator de transcrição gênica, regulando, assim, a
transcrição de certos genes envolvidos na sobrevivência e na proliferação da célula.
● Um sinal de sobrevivência ativa um RTK e Ras, que recruta e ativa uma PI3K. A PI3K
produz PI(3,4,5)P3, que serve como sítio de ancoragem para duas serina/treonina-cinases
com domínios PH - Akt e a cinase dependendente de fosfoinositídeos (PDK1), e as conduz
para as proximidades da membrana plasmática. Uma terceira cinase (mTOR) fosforila Akt,
alterando sua conformação, de forma que ela pode ser fosforilada, em uma treonina, pela
PDK1, o que a ativa. A Akt ativada se dissocia da membrana plasmática e fosforila várias
proteínas-alvo, entre as quais a proteína Bad. No estado não fosforilado, Bad mantém uma ou
mais proteínas apoptóticas da família Bcl2 em um estado inativo. No estado fosforilado, Bad
libera as proteínas inibidoras que podem, agora, bloquear a apoptose e assim promover a
sobrevivência celular.
○ O complexo 1 mTOR estimula o crescimento celular, promovendo a produção dos
ribossomos e a síntese proteica, além da inibição da degradação das proteínas.
○ Na presença de fatores de crescimento, Akt ativada fosforila e inibe Tsc2,
promovendo assim, a ativação de Rheb. A Rheb ativada (Rheb-GTP) auxilia na
ativação de mTOR no complexo 1, o qual, por sua vez, estimula a proliferação
celular.
■ A MAPK Erk também pode fosforilar e inibir Tsc2 e, dessa forma, ativar
mTOR. Assim, as vias de sinalização da PI3K-Akt e da Ras-MAPK
convergem sobre mTOR no complexo 1, na estimulação da proliferação
celular.
○ O PI(3,4,5)P3 é formado a partir de PI(4,5)P2 e permanece na membrana
plasmática até ser desfosforilado por fosfatases de fosfoinositídeos específicas. Uma
dessas é a fosfatase PTEN (proteína antagonista da PIP3), que desfosforila PIP3
(na posição 3 do anel inositol). As mutações na PTEN são encontradas em muitos
tipos de cânceres.
○ A PIP3K é ativada tanto por RTKs como por GPCRs. Os GPCRs ativam as
PI3K da classe Ib, que possuem uma subunidade reguladora que se liga ao complexo
BetaGama de uma proteína G trimérica ativada (Gq) quando os GPCRs são
ativados por seu ligante extracelular. A ligação direta de uma Ras ativada também
pode ativar a subunidade catalítica comum de classe I.
→ Mutações: As células normais requerem uma estimulação pelos fatores de crescimento para
proliferarem. A maioria dos fatores de crescimento solúveis são produzidos por um tipo celular e
agem em uma célula adjacente para estimular a proliferação (ação parácrina). Contudo, muitas células
cancerígenas adquirem a habilidade de sintetizar os mesmos fatores de crescimento a que são
responsivas, criando uma alça autócrina.
Nos tumores em que uma alça autócrina é um elemento patogênico importante, o próprio gene
do fator de crescimento normalmente não é alterado nem sofre mutação. O mais comum é que os
sinais transduzidos por outras oncoproteínas causem superexpressão e secreção aumentada de fatores
de crescimento, desse modo iniciando e amplificando a alça autócrina.
● Glioblastomas: expressam o fator de crescimento derivado de plaquetas (PDGF) e tirosinas
quinases receptoras do PDGF (SIS - oncogene - codifica a cadeia BETA do PDGF).
● Sarcomas: superexpressam tanto o fator de transformação ALFA (TGF-ALFA) quanto seu
receptor cognato, o receptor do fator de crescimento epidérmico (EGFR).
Normalmente, a atividade de cinase do receptor é ativada transitoriamente pela ligação de um
fator de crescimento específico para o domínio extracelular, um evento que induz uma rápida
mudança na conformação do receptor para um estado ativo dimérico. O receptor ativado então
autofosforila os resíduos de tirosina na sua própria cauda intracelular, e esses resíduos modificados
servem como locais para o recrutamento de uma série de moléculas de sinalização, incluindo a RAS e
a PI3K, que já foram descritas como peças fundamentais na sinalização dos receptores tirosina cinase.
As versões oncogênicas destes receptores estão associadas com mutações que conduzem à
atividade constitutiva de tirosina cinase independente de fator de crescimento. Assim, os receptores
mutantes liberam sinais mitogênicos contínuos para a célula, mesmo na ausência do fator de
crescimento no ambiente.
● ERBB1: codifica o receptor do fator de crescimento epidérmico (EGFR), que é acometido
por mutações pontuais em determinados cânceres. Várias mutações pontuais diferentes são
encontradas. Essas mutações resultam na ativação constitutiva da tirosina quinase do EGFR.
● ERBB2: codifica um membro diferente da família de receptores tirosina quinase, o HER2.
Em vez de ser ativado por mutações pontuais, o gene ERBB2 é amplificado em certos
carcinomas da mama, levando à superexpressão do receptor HER2 e atividade constitutiva da
tirosina quinase.
As mutações pontuais dos genes da família da RAS são o tipo mais comum de anomalia
isolada envolvendo proto-oncogenes em tumores humanos. As proteínas RAS alternam
continuamente entre um estado ativado de transmissão de sinal no qual são ligadas ao GTP e um
estado de repouso no qual são ligadas ao GDP. A estimulação dos receptores de tirosina cinases por
fatores de crescimento conduz à troca de GDP por GTP e subsequentes alterações conformacionais
que geram RAS ativa, que, por sua vez, estimula os braços MAPK e PI3K/AKT da via de sinalização
do receptor da tirosina cinase.
Essas cinases à jusante fosforilam e ativam inúmeros efetores citoplasmáticos, bem como
vários fatores de transcrição que ligam genes que suportam o rápido crescimento celular. A ativação
da RAS é transitória, pois a RAS possui uma atividade de GTPase intrínseca que é acelerada por
proteínas de ativação de GTPase (BPA), que se ligam à RAS ativa e aumentam sua atividade de
GTPase, terminando assim a transdução de sinal. Deste modo, as GAPs evitam a atividade de RAS
descontrolada.
● Mutações pontuais de RAS distintas foram identificadas em células cancerígenas que
reduzem significativamente a atividade de GTPase da proteína RAS. Como resultado, essas
formas com mutação da RAS são presas na forma ligada à GTP ativada e a célula recebe
continuamente sinais de pró-crescimento.
● Mutações incapacitantes da neurofibromina 1, uma GAP codificada pelo gene NF1, estão
associadas à síndrome neoplásica hereditária familiar da neurofibromatose tipo 1. O NF1 é,
portanto, um exemplo de gene supressor de tumor que atua através da regulação negativa da
sinalização da RAS.
BRAF: membro da família da RAF. A BRAF é umaproteína cinase serina/treonina que se
aloja no topo de uma cascata de outras cinases serina/treoninas da família do MAPK. Assim como as
mutações ativadoras de RAS, as mutações ativadoras de BRAF estimulam cada uma dessas cinases à
jusante e, finalmente, ativam os fatores de transcrição.
PI3K: sob circunstâncias normais, o PI3K é recrutado por ativação de receptor tirosina cinase
para complexos de proteínas de sinalização associados à membrana plasmática. Ele ativa uma cascata
de serina/treonina cinases, incluindo o AKT, que é um nodo de sinalização fundamental. O mTOR,
um sensor de nível de nutrientes celular, é ativado pelo AKT, que por sua vez estimula a síntese de
proteínas e lipídios. A BAD é uma proteína pro-apoptótica que é inativada pelo AKT, um efeito que
aumenta a sobrevida celular. Como a RAS, o PI3K é regulado negativamente por um importante
fator de “frenagem” chamado PTEN.
● O PTEN é um gene supressor de tumor cuja função é perdida através de mutação ou
silenciamento epigenético em muitos tipos de câncer.
As mutações que conferem atividade oncogênica ocorrem em várias tirosina cinases não
receptoras que normalmente estão localizadas no citoplasma ou no núcleo. Em vários casos, as
mutações se dão na forma de translocações cromossômicas ou rearranjos que criam genes de fusão
que codificam tirosina cinases constitutivamente ativas.
Tirosina cinase ABL (leucemia mielóide crônica): o gene ABL é translocado de seu sítio
normal no cromossomo 9 para o cromossomo 22, onde ele se fusiona com o gene BCR; o gene
quimérico resultante codifica uma tirosina cinase BCR-ABL oncogênica, constitutivamente ativa. A
contribuição mais importante da porção BCR é que ela promove a autoassociação de BCR- ABL, que
parece ser suficiente para desencadear a atividade da tirosina cinase ABL.
A autonomia de crescimento pode ocorrer também como consequência de mutações que
afetam os fatores de transcrição que regulam a expressão de ciclinas e genes pró-crescimento. Os
fatores de transcrição desta classe incluem os produtos dos proto-oncogenesMYC, MYB, JUN, FOS,
e FEL. O OncogeneMYC:
● O proto-oncogene MYC está expresso em praticamente todas as células eucarióticas e
pertence aos genes de resposta imediata precoce, que são rapidamente induzidos por
sinalização RAS/MAPK seguindo a estimulação do fator de crescimento nas células
quiescentes. Sob circunstâncias normais, as concentrações da proteína do MYC são
estritamente controladas no nível da transcrição, tradução e estabilidade da proteína.
● Variantes genéticas alteram a função de elementos intensificadores que regulam a expressão
do MYC, e que o aumento do risco de câncer está associado com variantes que provocam
níveis mais elevados de expressão de RNA do MYC em resposta a certos sinais promotores
de crescimento.
Ciclina e Cinases Dependentes de Ciclinas: a progressão ordenada das células através do
ciclo celular é orquestrada por cinases dependentes de ciclina (CDK), que são ativadas através da
ligação às ciclinas, assim chamadas em decorrência da natureza cíclica de sua produção e degradação.
Os complexos ciclina-CDK fosforila proteínas-alvo cruciais que conduzem a célula adiante através do
ciclo celular. Enquanto as ciclinas estimulam as CDK, seus inibidores (CDKI) silenciam as CDK e
exercem um controle negativo sobre o ciclo celular. A expressão desses inibidores tem sua regulação
diminuída por vias de sinalização mitogênicas, promovendo assim a progressão do ciclo celular.
Existem dois pontos principais de checagem do ciclo celular, um na transição G1/S e outro
na transição G2/M, cada um dos quais é fortemente regulado por um equilíbrio de fatores de
promoção e supressão de crescimento, assim como por meio de sensores de dano no DNA. Se ativado,
esses sensores de dano no DNA transmitem sinais que detêm a progressão do ciclo celular e, se o
dano celular não puder ser reparado, eles iniciam a apoptose. É compreensível que defeitos no ponto
de checagem na G1/S são mais importantes no câncer, à medida em que esses levam ao crescimento
desregulado, bem como a um fenótipo mutante que (como mencionado anteriormente) permite o
desenvolvimento e progressão do câncer.
● pRB: um regulador negativo fundamental na transição do ciclo celular G1/S, está direta ou
indiretamente inativado na maioria dos cânceres humanos. O pRB também controla a
diferenciação celular. A proteína RB existe em um estado ativo hipofosforilado nas células
quiescentes e em um estado inativo hiperfosforilado em células que passam através da
transição entre o ciclo celular G1/S.
○ A pRB hipofosforilada no complexo com os fatores de transcrição E2F se liga ao
DNA, recruta fatores de remodelação da cromatina, e inibe a transcrição de genes,
cujos produtos são necessários para a fase S do ciclo celular.
○ Quando a pRB é fosforilada por complexos de ciclina D-CDK4, ciclina D-CDK6 e
ciclina E-CDK2, ela libera o E2F. Esse último, em seguida, ativa a transcrição de
genes na fase S.
○ Praticamente todas as células cancerígenas mostram desregulação do ponto de
checagem G1-S como resultado da mutação em um dos quatro genes que regulam a
fosforilação da pRB.
○ As vias de sinalização do fator de crescimento em geral regulam positivamente a
atividade dos complexos CDK/ciclinas e conduzem as células através da transição o
G1/S, enquanto que os inibidores de crescimento fazem pender a balança para o outro
lado, regulando positivamente inibidores de CDK.
● TP53: um gene supressor de tumor que regula a progressão do ciclo celular, o reparo de
DNA, a senescência celular e a apoptose, é o gene que sofre mutação em cânceres humanos
com mais frequência. O TP53 codifica a proteína p53, que é rigidamente regulada em vários
níveis.
○ A p53 desempenha seu papel servindo como ponto focal de uma grande rede de sinais
que detectam o estresse celular, principalmente danos no DNA, mas também o
encurtamento dos telômeros, a hipóxia e o estresse causado pelo excesso de
sinalização pró-crescimento, como pode ocorrer em células portadoras de mutações
em genes como RAS e MYC.
○ Em células saudáveis não estressadas, a p53 é mantida à distância por meio de sua
associação já mencionada com o MDM2, uma enzima que faz a ubiquitinação da
p53, levando à sua degradação pelo proteassomo. Como resultado, a p53 é
praticamente indetectável em células normais. No entanto, em células estressadas, a
p53 é liberada dos efeitos inibidores do MDM2 através de dois mecanismos
principais, os quais variam dependente da natureza do estresse.
■ A Ativação da p53 normal, por agentes danificadores do DNA ou por
hipóxia, leva à interrupção do ciclo celular em G1 e à indução do reparo do
DNA por regulação positiva transcricional do inibidor da cinase dependente
de ciclina da CDKN1A(que codifica o inibidor da cinase dependente de
ciclina da p21) e os genes da GADD45. O reparo bem-sucedido do DNA
permite que as células prossigam com o ciclo celular; se o reparo do DNA
falhar, a p53 desencadeia a apoptose ou a senescência.
○ Em células com perda ou mutações do gene da p53, danos no DNA não induzem à
interrupção do ciclo celular ou ao reparo de DNA, e as células geneticamente
danificadas proliferam, dando origem finalmente a neoplasias malignas.
■ Com a perda de função da p53, o dano no DNA segue sem ser reparado, as
mutações condutoras se acumulam em oncogenes e outros genes, e a célula
faz um caminho perigoso às cegas que leva à transformação maligna.
→ Via Beta-catenina: a família caderina de glicoproteínas medeia a adesão célula-célula
dependente de cálcio. As caderinas formam complexos intercelulares unindo as células. Elas são
ancoradas intracelularmente por cateninas, as quais se ligam a filamentos de actina. As proteínas
catenina têm duas funções; além de ancorar as caderinas ao citoesqueleto, elas agem como fatores de
transcrição.
A catenina BETA também se liga a um complexo contendo a proteína regulatória APC, que
a ativa para a degradação. Quando o sinal apropriado ativa APC, o nível de catenina BETA se eleva e
passa para onúcleo, onde ativa a transcrição deMYC e CDK1, levando à proliferação celular. APC é
um gene supressor de tumor. Se ele está ativado, não pode se ligar à catenina BETA e inibe a
proliferação celular.
● As moléculas de E-caderina formam homodímeros intercelulares dependentes de cálcio com
as caderinas de outra célula, resultando em adesão célula-célula. A porção citoplasmática da
E-caderina forma complexo com uma variedade de cateninas, que ancoram a caderina ao
citoesqueleto de actina.
● O complexo APC ativa a catenina BETA para a degradação proteolítica. Se APC é
inativado, os níveis de catenina BETA aumentam. Ela age como um fator de transcrição que
aumenta a síntese de MYC e outros genes de regulação da progressão do ciclo celular.
● A APC é um componente da via de sinalização WNT, que possui papel principal no controle
do destino celular, na adesão e na polaridade celular durante o desenvolvimento embrionário.
Uma das principais funções da proteína APC é manter a atividade da β-catenina sob
monitoramento.
○ Na ausência da sinalização WNT, a APC provoca a degradação da β-catenina,
impedindo o seu acúmulo no citoplasma. A APC realiza o mesmo processo através da
formação de um complexo de “destruição” macromolecular que levam à degradação
proteossômica da β-catenina.
○ A sinalização através da WNT bloqueia a formação do complexo de destruição,
estabilizando a β-catenina e permitindo que ela se transloque do citoplasma para o
núcleo, assim que chega ao núcleo, a β-catenina forma um complexo de ativação de
transcrição como o fator de ligação ao DNA TCF. No núcleo ela a ativa a
transcrição de genes-alvo de pró-crescimento em cooperação com o TCF.
○ Quando o APC está mutado ou ausente, como ocorre frequentemente em pólipos e
cânceres colônicos, a destruição da β-catenina não ocorre. Aβcatenina se transloca
para o núcleo e coativa os genes que promovem a entrada no ciclo celular, e as células
se comportam como se estivessem sob constante estimulação pela via WNT.
● A perda da inibição de contato por mutações no eixo E-caderina/β-catenina, ou por outras
alterações, é uma característica-chave dos carcinomas. As mutações de perda de função nas
linhagens germinativas do gene da E-caderina, conhecido como CDH1, causam carcinoma
gástrico familiar, e uma proporção variável de carcinomas gástricos esporádicos também estão
associados com a perda de expressão de E-caderina.
→ Neoplasias prostáticas (DHT): o principal androgênio na próstata, constituindo 90% dos
andrógenos prostáticos totais, é a di-hidrotestosterona (DHT).
A DHT é formada na próstata a partir da testosterona, através da ação de uma enzima
chamada 5α-redutase tipo 2. Essa enzima está localizada quase inteiramente em células do estroma.
Com exceção de algumas células basais, as células epiteliais prostáticas não expressam a 5α-redutase
tipo 2. Portanto, as células estromais são responsáveis pelo crescimento prostático dependente de
andrógeno.
A5α-redutase tipo 1 não é detectada na próstata ou está presente em níveis muito baixos.
Contudo essa enzima pode produzir DHT a partir da testosterona no fígado e na pele e a DHT
circulante pode agir na próstata por um mecanismo endócrino. A DHT se liga ao receptor de
andrógeno (RA) nuclear presente tanto nas células prostáticas estromais quanto nas epiteliais. DHT é
mais potente que a testosterona porque possui maior afinidade por RA e forma um complexo mais
estável com o receptor.
A ligação de DHT com RA estimula a transcrição dos genes dependentes de andrógenos, que
inclui vários fatores de crescimento e seus receptores. Os mais importantes entre esses são os
membros da família do fator de crescimento de fibroblastos (FGF) e o fator transformante do
crescimento (TGF-BETA).
● FGFs, produzidos por células do estroma, são reguladores parácrinos de crescimento epitelial
estimulados por androgênio durante o desenvolvimento prostático embrionário, e algumas
dessas vias podem ser ”redespertadas” na idade adulta para produzir o crescimento da próstata
na HBP.
● O TGF-β serve como um agente mitogênico para fibroblastos e outras células mesenquimais,
mas inibe a proliferação epitelial.
O mecanismo de ação dos andrógenos sobre a próstata constitui uma seqüência integrada de
eventos. Inicialmente, a TT atravessa a membrana plasmática das células por interação hidrofóbica
com os fosfolipídios e é metabolizada no núcleo em diidrotestosterona (DHT) através de uma reação
catalisada pela enzima 5a-redutase presente no envoltório nuclear. A DHT, um andrógeno mais
potente que a TT e o principal hormônio trófico da próstata, liga-se com grande afinidade a receptores
androgênicos (AR). O complexo DHT-receptor modula a expressão de vários genes através de sua
ligação com sequências de consenso no genoma chamadas elementos que respondem ao hormônios
(HREs).
Os andrógenos estão envolvidos na gênese da hiperplasia e do câncer de próstata no homem,
haja visto que tanto as células normais quanto neoplásicas apresentam receptores para andrógenos.
Evidências sugerem a participação do estrógeno, prolactina, testosterona e diidrotestosterona na
iniciação e promoção do câncer de próstata. O estrógeno possui função dupla: em concentrações
normais, aumenta o número de receptores para os andrógenos e em concentrações elevadas, inibe a
ação da testosterona. Já a prolactina age em sinergismo com o hormônio luteinizante, controlando a
secreção de testosterona e com os andrógenos, estimulando o crescimento da próstata.
Em homens, com o avanço da idade ocorre declínio dos níveis plasmáticos de androgênios,
enquanto os níveis de estrogênio permanecem constantes ou aumentados. Isto leva à diminuição da
razão androgênio/estrogênio, sugerindo que os estrogênios podem ter um papel no desenvolvimento
do câncer de próstata. Na próstata, foi observado que o compartimento de diferenciação do epitélio
prostático (células luminais secretoras) expressa altos níveis de ERβ, enquanto o ERα é restrito ao
compartimento de proliferação (células basais). Em altos graus de neoplasia intraepitelial prostática, a
expressão do gene ERα se estende às células luminais e isso pode mediar os efeitos carcinogênicos
dos estrogênios no epitélio displásico. Independentemente do grau e do estágio, o câncer de próstata
mantém altos níveis de ERβ ( 17β-estradiol).
● As funções propostas para o ERβ incluem ação anti-proliferativa, regulação da apoptose
celular, controle genético da expressão antioxidante, modulação da resposta imune e do risco
de insuficiência cardíaca.
● Em linhagens celulares de próstata, o 17β-estradiol na presença do ERα estimula a
proliferação, mas na presença do ERβ inibe a proliferação, causando dois efeitos opostos. O
ERβ parece ter um papel protetor contra a proliferação descontrolada de células e é perdido
durante a progressão do câncer de próstata, sugerindo o seu envolvimento direto com a
proliferação do tumor.