Apresentação do PowerPoint

Cinthya Sternberg
Laboratório de Pesquisa Translacional
Coordenação de Pesquisa Clínica
INCA
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”.
Tipos de sinalização
intercelular
parácrina
célula
celula
autócrina
Vaso
sanguíneo
célula
endócrina
célula
Juxtácrina
célula
célula
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.
Via de sinalização “genérica”
Sinal
Meio
extracelular
Receptor
(sensor)
Intracelular
(citoplasmal)
Cscata de
sinalização
Resultado
Algo
acontece
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.
Respostas a sinalização celular
Algo
acontece
A célula…
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
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
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
Sete principais classes de receptores
de membrana
A resposta de uma célula em particular a um sinal
depende do tipo de proteínas sinalizadoras que a
mesma expressa.
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
Cinases são frequentemente ativadas por outras cinases
através de fosforilação e pode m organizar-se
em cascatas de fosforilação
P
Kinase 1
P
Kinase 2
P
Uma classe importante de cascata de fosforilação é
chamada de proteína cinase ativada por
mitógeno (MAPK)
Kinase 3
Phosphorylation Cascade
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
Changes in gene expression
Effector Protein
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
Cytoskeletal Rearrangement
Effector protein
Cell Cycle Arrest
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
Hallmarks of Cancer - 2000
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.
Sinalização
via EGFR
Conseqüências da sinalização via EGFR
Mutações no Receptor de EGF
Inibidores de EGFR I
Inibidores de EGFR II
Inibidores de EGFR III
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.
Via da Akt
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)
Via do
PDGF
Sunitinib – Inibidor de tirosina cinases
Hallmark # 4 – Potencial de replicação ilimitado
As células se dividem aproximadamente 50-80 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.
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.
K-ras
Inibidor de BRaf
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.
Via do
VEGF
Tratamento com inibidores de VEGF
Jubb et al. Nature Reviews Cancer
Inibidor de VEGF
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.
Apoptose
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.
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.
Inativação de duas cópias
de gene supressor de
tumor
Duas cópias
de gene supressor de
tumor
Controle
do ciclo
celular
Duas cópias
de proto-oncogene
Mutação torna uma cópia
de proto-oncogene
hiperativa
Proliferacao celular
normal
Proliferacao celular
excessiva
Proliferacao celular
excessiva
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.
Estudo de
fase
utilizando
Ad-p53
Carcinogênese
EGFR mutante
Amplificações HER2, EGFR, cMET
P53 nulo ou
mutante
Super expressão
de XIAP, Bcl-2
EML4-ALK
BcrAbl
Mutações em PI3K
VEGF, PDGF
Receptores TK
Receptores hormonais
K-Ras
BRaf
A sétima característica!
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.
Microambiente
inflamatório
The true hallmark:
Carcinogênese complexa
The true hallmark:
Carcinogênese complexa