Genética e Câncer
CICLO CELULAR
SENESCÊNCIA CELULAR
1
2
3
n
LIMITE DE HAYFLICK
+ 50 DIVISÕES
CICLO CELULAR
MITOSE
G2 G1
S
n=50
ENVELHECIMENTO CELULAR
G2 G1
MITOSE
S
Modificações
Estruturais e
funcionais
n ~ 50
-Cessa a proliferação
- Célula cresce
Revisando…
Proteção aos genes
que estão nos cromossomos
Telômero possui uma
simples molécula de DNA
Resto do cromossomo é
dupla fita
(TTAGGG)n
Estrutura telomérica
Cromossomo
ENCURTAMENTO TELOMÉRICO
Processos Fundamentais
da Diferenciação Celular
• Mitose
Divisão Celular
Prófase
Metáfase
Anáfase
Telófase
Interações Bioquímicas
• Moléculas bioquímicas modulam:
• regulação diferencial dos genes:
Genes funcionam conforme:
- células e estágio do desenvolvimento
ESTRUTURA DO GENE EUCARIÓTICO
Região
Promotora
Estradiol
Modulação da Expressão
do gene
Testosterona
Inibição/
Estimulação
REGULAÇÃO DA EXPRESSÃO GÊNICA
Região
Promotora
Modulação da Expressão
do gene
Inibição/
Estimulação
Resveratrol
DIETA BENEFÍCIO A SAÚDE
Regulação Gênica
Muitos processos biológicos ocorrem em todas
as células portanto a síntese de muitas proteínas
é igual
Algumas PROTEÍNAS são abundantes em tipos
Especializados de células apesar dos seus
Genes estarem em TODAS AS CÉLULAS
Regulação Gênica
Estudos sugerem que uma célula humana
expressa aproximadamente < 10 mil genes
dos ~25 mil genes funcionais que possui.
Movimento Celular
-Para a formação dos tecidos e órgãos
-Muitas células precisam se mover dentro do
embrião
-Este processo denomina-se:
-Movimento Celular ou Migração Celular
-Movimento celular é gerado por elementos
contráteis do citoesqueleto
-Principais proteínas associadas ao
movimento celular: integrinas e fibronectinas
Direção da migração
Contato focal
Filopódia
Integrinas
Parece que a migração celular é mediada por proteínas que são agrupadas
“Família Abelson de tirosina quinases- Abn Family”.
• Processo pelo qual as células ficam
aderidas em um determinado local do
corpo.
• Mediado por moléculas conhecidas como:
• CAM= Cell Adhesive Molecules
• Ex. Caderinas
Adesão Celular
Adesão Celular
Caderinas conectam uma célula na outra
Auxiliando na adesão a matriz extracelular
Morte Celular Programada-
Apotose
• Suícidio de determinadas linhagens
celulares ao longo da embriogênese,
ou de algumas células ao longo da vida
Morte Celular Programada-
Apotose
• Exemplo: formação dos dedos
BIOLOGIA CELULAR E O
CÂNCER
ESCAPE DA SENESCÊNCIA REPLICATIVA
CELULAR: CÂNCER
Causado pelo crescimento descontrolado de células que também
têm a capacidade de invadir outros tecidos e formar tumores
secundários (metástases)
O CÂNCER É UMA DOENÇA GENÉTICA
CAUSADO POR ACÚMULO DE
MUTAÇÕES
Ocorrem mutações no DNA
Ativam genes que estavam silenciados
Proto-oncogenes
Inativam genes que estavam ativos
Genes de supressão tumoral
Célula normal
1a Mutação
2a Mutação
3a Mutação
Célula
Maligna
(Câncer)
PRINCIPAIS ALTERAÇÕES MORFO-FUNCIONAIS
DA CÉLULA CANCEROSA
(1) DIVISÃO CELULAR
Escape da senescência
celular
G2 G1
S
Número
Indefinido de
Mitoses
MITOSE
NEOPLASIA
IMORTALIZAÇÃO
PRINCIPAL CAUSA DA IMORTALIZAÇÃO
RE-ATIVAÇÃO DA ENZIMA TELOMERASE
OS TELÔMEROS DA CÉLULA VOLTAM
A SER PRODUZIDOS
CÉLULA SE REPLICA INDEFINIDAMENTE
Linhagem celular
Imortal de
Henrietta Lacks
Mulher jovem com câncer cervical
(Adenocarcinoma)
Morreu em 1951
Células continuam a ser produzidas
e utilizadas por laboratórios no
mundo todo
CÉLULAS
HeLA
Utilizadas para estudos in vitro
sobre o câncer
Imortalização
(2) ALTERAÇÕES NAS INTERAÇÕES BIOQUÍMICAS
Citoesqueleto desorganizado: perda da forma celular
original
Menor quantidade de organelas
Menor tamanho celular
Perda da função celular
Núcleo fica proporcionalmente maior em relação
a célula
(2) Exemplo: câncer de colo do útero
Útero
Cervix
saudável
Cervix
com
carcinoma
Esfregaço celular
(Exame Papanicolau)
Célula saudável
(3) MOVIMENTO E ADESÃO CELULAR
(3) MOVIMENTO E ADESÃO CELULAR
Consequência principal: METÁSTASES
(3) MOVIMENTO E ADESÃO CELULAR
(4) APOPTOSE
Câncer – resistência a apoptose
células não desencadeiam a sua morte
Esta alteração está relacionada:
- com o inicio da carcinogênese
- com resistência de células cancerosas a
quimioterapia e a radioterapia
Mecanismos de resistência:
- inibição de proteínas pró-apoptóticas
Ex. p53
- expressão de proteínas pró-oncogênicas
Ex. survivinas
GENÉTICA DO CÂNCER
O que é o Câncer?!
“ Câncer “ = “Caranguejo “ – Hipócrates, 370 a.C.
Câncer é o nome dado a um conjunto de mais de 100
doenças que têm em comum a multiplicação
desordenada de células, que se acumulam formando
uma massa chamada tumor. Estas células podem se
destacar do tumor invadindo outros tecidos e órgãos,
espalhando-se para outras regiões do corpo (maligno
 metástase).
Metástase = “ estado alterado”
Câncer: Ciclo celular
Apoptose
Bases genéticas do câncer
 Estado canceroso é somaticamente herdado (clone);
 Vírus podem induzir tumores;
 Indução por agentes causadores de mutação;
 Alguns cânceres tendem a ocorrer em famílias;
 Câncer vs anomalias cromossômicas;
Causas do câncer
Desenvolvimento
MUTAÇÕES
Regulação
Proliferação
Genes associados ao câncer
Oncogenes
Supressores
de Tumores
Reparo
do DNA
Oncogene (acelerador) vs Supressor
tumoral (freio)
Espécies Doença Vírus Tipo Oncogene
Macaco Sarcoma SV40 DNA T-antigen
Camundongo (Transformação in vitro) Adenoviruses DNA E1A, E1B
Homem Câncer Cervical Papilloma virus HPV16 DNA E6, E7
Homem Câncer Nasofaríngeo Epstein-Barr virus DNA BNLF-1 (?)
Homem leucemia T-cell HTLV-1, HTLV-2 RNA -
Homem Sarcoma de Kaposi HIV-1 RNA -
Galinha Sarcoma Rous sarcoma virus ATR Src
Rato Sarcoma Harvey rat sarcoma virus ATR H-ras
Camundongo Leucemia Abelson leukemia virus ATR Abl
Macaco Sarcoma Simian sarcoma virus ATR Sis
Galinha Eritroleucemia Erythroleukemia virus ATR erb-b
Galinha Sarcoma Avian sarcoma virus 17 ATR Jun
Camundongo Osteosarcoma FBJ osteosarcoma ATR Fos
Gato Sarcoma McDonough feline sarcoma virus ATR Fms
Galinha Mielocitoma Avian myelocytomatosis virus ATR myc
Vírus de tumores animais
1as evidências dos oncogenes
Doença Viral v-onc c-onc Local Função
Sarcoma simiesco v-sis PDGFB 22q13.1 Subunidade do fator de crescimento B, derivado de
plaqueta
Eritroleucemia de galinha v-erb-b EGFR 7p13-q22 Receptor de fator de crescimento epidérmico
Sarcoma felino de McDonough v-fms CSF1R 5q33 Receptor do fator estimulante de colônias de
macrófagos
Sarcoma de rato de Harvey v-ras HRAS1 11p15 Componente do sinal de transdução da proteína G
Leucemia de camundongo de
Abelson
v-abl ABL 9q34.1 Tirosino quinase de proteínas
Sarcoma avícola 17 v-jun JUN 1p32-p31 Fator de transcrição AP-1
Mielocitomatose avícola v-myc MYC 8q24.1 Proteína ligante de DNA
Osteosarcoma de camundongo v-fos FOS 14q24.3-q31 Fator de transcrição ligante ao DNA
Oncogenes são versões mutantes de
genes normais – os proto-oncogenes –
Oncogenes/Proto-oncogenes
Proteína Ras
Sinal
extracelular
ativa
Ras-GDP
inativa
GDP
GTP
Sinal extracelular
Proteína Ras
ativa
Ras mutante
permanece no
estado ativo
Genes de supressão tumoral
Gene Localização Câncer hereditário Câncer esporádico
RB1 13q14 Retinoblastoma Retinoblastoma, carcinoma de bexiga, mama, esôfago,
pulmão, osteossarcoma
APC 5q21 Polipose adenomatosa familiar Carcinoma de cólon, reto, pâncreas e estômago
NF1 17q11 Neurofibromatose tipo I Carcinoma de cólon e astrocinoma
NF2 22q12 Neurofibromatose tipo II Meningioma, schwanoma
p53 17p13 S. Li-Fraumeni Carcinoma de bexiga, mama, cólon e reto, esôfago,
fígado, pulmão, ovário, cérebro, lifomas e
leucemias, osteossarcoma
VHL 3p25 D. Von-Hippel Lindau câncer renal
WT1 11p13 Tumor de Wilms Tumor de Wilms
p16 ou MTS1 9p21 Melanoma familiar Melanoma, tumor cerebral, leucemia, carcinoma de
bexiga, mama, rins, pulmão, ovário, sarcomas
Proteína APC e câncer
APC
mutante
Rearranjos cromossômicos e
câncer
Leucemia mielóide crônica Linfoma de Burkitt
Hipótese de Knudson
Perda ou
Mutação
em 5p
Câncer de cólon intestinal
Perda
CR. 18
Célula
Normal
Crescimento
Celular
Exagerado
Adenoma
I
Mutação
ras
Adenoma
II
Adenoma
III
Gene
Supressão tumoral DCC
Carcinoma Perda
CR. 17
Gene
Supressão tumoral p53
Outras
Perdas
Metástase
Vias que levam ao câncer maligno
Detecção de mutações: predição  diagnóstico precoce
SNP array
PCR

CICLO CELULAR SENESCENCIA E CANCER.ppt

  • 1.
  • 2.
  • 3.
  • 4.
  • 5.
    ENVELHECIMENTO CELULAR G2 G1 MITOSE S Modificações Estruturaise funcionais n ~ 50 -Cessa a proliferação - Célula cresce
  • 6.
  • 7.
    Telômero possui uma simplesmolécula de DNA Resto do cromossomo é dupla fita (TTAGGG)n Estrutura telomérica Cromossomo
  • 8.
  • 9.
  • 10.
  • 11.
    Interações Bioquímicas • Moléculasbioquímicas modulam: • regulação diferencial dos genes: Genes funcionam conforme: - células e estágio do desenvolvimento
  • 12.
    ESTRUTURA DO GENEEUCARIÓTICO Região Promotora Estradiol Modulação da Expressão do gene Testosterona Inibição/ Estimulação
  • 13.
    REGULAÇÃO DA EXPRESSÃOGÊNICA Região Promotora Modulação da Expressão do gene Inibição/ Estimulação Resveratrol DIETA BENEFÍCIO A SAÚDE
  • 14.
    Regulação Gênica Muitos processosbiológicos ocorrem em todas as células portanto a síntese de muitas proteínas é igual Algumas PROTEÍNAS são abundantes em tipos Especializados de células apesar dos seus Genes estarem em TODAS AS CÉLULAS
  • 15.
    Regulação Gênica Estudos sugeremque uma célula humana expressa aproximadamente < 10 mil genes dos ~25 mil genes funcionais que possui.
  • 16.
    Movimento Celular -Para aformação dos tecidos e órgãos -Muitas células precisam se mover dentro do embrião -Este processo denomina-se: -Movimento Celular ou Migração Celular -Movimento celular é gerado por elementos contráteis do citoesqueleto -Principais proteínas associadas ao movimento celular: integrinas e fibronectinas
  • 17.
    Direção da migração Contatofocal Filopódia Integrinas Parece que a migração celular é mediada por proteínas que são agrupadas “Família Abelson de tirosina quinases- Abn Family”.
  • 18.
    • Processo peloqual as células ficam aderidas em um determinado local do corpo. • Mediado por moléculas conhecidas como: • CAM= Cell Adhesive Molecules • Ex. Caderinas Adesão Celular
  • 19.
    Adesão Celular Caderinas conectamuma célula na outra Auxiliando na adesão a matriz extracelular
  • 20.
    Morte Celular Programada- Apotose •Suícidio de determinadas linhagens celulares ao longo da embriogênese, ou de algumas células ao longo da vida
  • 21.
    Morte Celular Programada- Apotose •Exemplo: formação dos dedos
  • 22.
  • 23.
    ESCAPE DA SENESCÊNCIAREPLICATIVA CELULAR: CÂNCER Causado pelo crescimento descontrolado de células que também têm a capacidade de invadir outros tecidos e formar tumores secundários (metástases)
  • 24.
    O CÂNCER ÉUMA DOENÇA GENÉTICA CAUSADO POR ACÚMULO DE MUTAÇÕES Ocorrem mutações no DNA Ativam genes que estavam silenciados Proto-oncogenes Inativam genes que estavam ativos Genes de supressão tumoral
  • 25.
    Célula normal 1a Mutação 2aMutação 3a Mutação Célula Maligna (Câncer)
  • 26.
  • 27.
    (1) DIVISÃO CELULAR Escapeda senescência celular G2 G1 S Número Indefinido de Mitoses MITOSE NEOPLASIA IMORTALIZAÇÃO
  • 28.
    PRINCIPAL CAUSA DAIMORTALIZAÇÃO RE-ATIVAÇÃO DA ENZIMA TELOMERASE OS TELÔMEROS DA CÉLULA VOLTAM A SER PRODUZIDOS CÉLULA SE REPLICA INDEFINIDAMENTE
  • 29.
    Linhagem celular Imortal de HenriettaLacks Mulher jovem com câncer cervical (Adenocarcinoma) Morreu em 1951 Células continuam a ser produzidas e utilizadas por laboratórios no mundo todo CÉLULAS HeLA Utilizadas para estudos in vitro sobre o câncer Imortalização
  • 30.
    (2) ALTERAÇÕES NASINTERAÇÕES BIOQUÍMICAS Citoesqueleto desorganizado: perda da forma celular original Menor quantidade de organelas Menor tamanho celular Perda da função celular Núcleo fica proporcionalmente maior em relação a célula
  • 31.
    (2) Exemplo: câncerde colo do útero Útero Cervix saudável Cervix com carcinoma Esfregaço celular (Exame Papanicolau) Célula saudável
  • 32.
    (3) MOVIMENTO EADESÃO CELULAR
  • 33.
    (3) MOVIMENTO EADESÃO CELULAR Consequência principal: METÁSTASES
  • 34.
    (3) MOVIMENTO EADESÃO CELULAR
  • 35.
    (4) APOPTOSE Câncer –resistência a apoptose células não desencadeiam a sua morte Esta alteração está relacionada: - com o inicio da carcinogênese - com resistência de células cancerosas a quimioterapia e a radioterapia Mecanismos de resistência: - inibição de proteínas pró-apoptóticas Ex. p53 - expressão de proteínas pró-oncogênicas Ex. survivinas
  • 36.
  • 37.
    O que éo Câncer?! “ Câncer “ = “Caranguejo “ – Hipócrates, 370 a.C. Câncer é o nome dado a um conjunto de mais de 100 doenças que têm em comum a multiplicação desordenada de células, que se acumulam formando uma massa chamada tumor. Estas células podem se destacar do tumor invadindo outros tecidos e órgãos, espalhando-se para outras regiões do corpo (maligno  metástase).
  • 38.
    Metástase = “estado alterado”
  • 39.
  • 40.
  • 41.
    Bases genéticas docâncer  Estado canceroso é somaticamente herdado (clone);  Vírus podem induzir tumores;  Indução por agentes causadores de mutação;  Alguns cânceres tendem a ocorrer em famílias;  Câncer vs anomalias cromossômicas;
  • 42.
  • 43.
    Genes associados aocâncer Oncogenes Supressores de Tumores Reparo do DNA
  • 44.
    Oncogene (acelerador) vsSupressor tumoral (freio)
  • 45.
    Espécies Doença VírusTipo Oncogene Macaco Sarcoma SV40 DNA T-antigen Camundongo (Transformação in vitro) Adenoviruses DNA E1A, E1B Homem Câncer Cervical Papilloma virus HPV16 DNA E6, E7 Homem Câncer Nasofaríngeo Epstein-Barr virus DNA BNLF-1 (?) Homem leucemia T-cell HTLV-1, HTLV-2 RNA - Homem Sarcoma de Kaposi HIV-1 RNA - Galinha Sarcoma Rous sarcoma virus ATR Src Rato Sarcoma Harvey rat sarcoma virus ATR H-ras Camundongo Leucemia Abelson leukemia virus ATR Abl Macaco Sarcoma Simian sarcoma virus ATR Sis Galinha Eritroleucemia Erythroleukemia virus ATR erb-b Galinha Sarcoma Avian sarcoma virus 17 ATR Jun Camundongo Osteosarcoma FBJ osteosarcoma ATR Fos Gato Sarcoma McDonough feline sarcoma virus ATR Fms Galinha Mielocitoma Avian myelocytomatosis virus ATR myc Vírus de tumores animais 1as evidências dos oncogenes
  • 46.
    Doença Viral v-oncc-onc Local Função Sarcoma simiesco v-sis PDGFB 22q13.1 Subunidade do fator de crescimento B, derivado de plaqueta Eritroleucemia de galinha v-erb-b EGFR 7p13-q22 Receptor de fator de crescimento epidérmico Sarcoma felino de McDonough v-fms CSF1R 5q33 Receptor do fator estimulante de colônias de macrófagos Sarcoma de rato de Harvey v-ras HRAS1 11p15 Componente do sinal de transdução da proteína G Leucemia de camundongo de Abelson v-abl ABL 9q34.1 Tirosino quinase de proteínas Sarcoma avícola 17 v-jun JUN 1p32-p31 Fator de transcrição AP-1 Mielocitomatose avícola v-myc MYC 8q24.1 Proteína ligante de DNA Osteosarcoma de camundongo v-fos FOS 14q24.3-q31 Fator de transcrição ligante ao DNA Oncogenes são versões mutantes de genes normais – os proto-oncogenes –
  • 48.
  • 49.
  • 50.
    Sinal extracelular Proteína Ras ativa Rasmutante permanece no estado ativo
  • 51.
    Genes de supressãotumoral Gene Localização Câncer hereditário Câncer esporádico RB1 13q14 Retinoblastoma Retinoblastoma, carcinoma de bexiga, mama, esôfago, pulmão, osteossarcoma APC 5q21 Polipose adenomatosa familiar Carcinoma de cólon, reto, pâncreas e estômago NF1 17q11 Neurofibromatose tipo I Carcinoma de cólon e astrocinoma NF2 22q12 Neurofibromatose tipo II Meningioma, schwanoma p53 17p13 S. Li-Fraumeni Carcinoma de bexiga, mama, cólon e reto, esôfago, fígado, pulmão, ovário, cérebro, lifomas e leucemias, osteossarcoma VHL 3p25 D. Von-Hippel Lindau câncer renal WT1 11p13 Tumor de Wilms Tumor de Wilms p16 ou MTS1 9p21 Melanoma familiar Melanoma, tumor cerebral, leucemia, carcinoma de bexiga, mama, rins, pulmão, ovário, sarcomas
  • 52.
    Proteína APC ecâncer APC mutante
  • 53.
    Rearranjos cromossômicos e câncer Leucemiamielóide crônica Linfoma de Burkitt
  • 55.
  • 58.
    Perda ou Mutação em 5p Câncerde cólon intestinal Perda CR. 18 Célula Normal Crescimento Celular Exagerado Adenoma I Mutação ras Adenoma II Adenoma III Gene Supressão tumoral DCC Carcinoma Perda CR. 17 Gene Supressão tumoral p53 Outras Perdas Metástase
  • 59.
    Vias que levamao câncer maligno
  • 60.
    Detecção de mutações:predição  diagnóstico precoce SNP array PCR