lunes, 24 de marzo de 2014

Papel de la securina PTTG1 como su posible aplicación como marcador tumoral.

La proteína PTTG1 es un polipéptido o proteína transformante tumoral de la pituitaria 1 perteneciente a las securinas, estas proteínas que inactiva a la separasa encargada de inactivar a las cohesinas eliminando las uniones entre  las cromátidas hermanas durante el anafase. Se trata de un proceso en el que intervienen gran número de proteínas y complejos proteicos.
Estas proteínas [cohesinas] son necesarias para mantener unidas las dos cromátidas hermanas que componen el cromosoma. Durante el anafase, estas dos cromátidas deben separarse, por lo que las cohesinas deben ser inhibidas, teniendo como consecuencia la separación de las cromátidas. En este proceso primariamente intervienen numerosos complejos proteicos, el principal es el APC, o complejo promotor del anafase (activado por una proteína denominada cdc20). El APC marca diversas proteínas para su posterior degradación, una de ellas es la securina, que inactiva la separasa. Una vez la separasa es activada (pues la securina ha sido inhibida) ésta inactiva las cohesinas, provocando la separación de las cromátides.
Las cromátides permanecerían separadas si el PTTG1 (securina) estuviera mutado, pues la separasa no se inhibiría, provocando en la división mutaciones genómicas, más concretamente se originarían aneuploidías.



El PTTG1 se expresa fisiológicamente en testículos, colon y pulmones. La sobreexpresión de este gen puede llevar a la aparición de tumores localizados en la zona gastrointestinal, seno, pulmón, leucemia y linfomas, observada en tumores malignos y líneas celulares tumorales.

El gen que la codifica se encuentra en el cromosoma 5, locus q33.3 (esto quiere decir que  se encuentra en el brazo largo de la cromática (q de queue), más su posición en el brazo, 33.3 (representa esto la posición sobre dicho brazo; banda 3, sub-banda 3, y, tras el punto, sub-sub-banda 3. Cabe mencionar que estas bandas están  numeradas empezando por el 1 por la más cercana al centrómero y se observan con una buena tinción bajo el microscopio.) 



El grupo de investigación del IBIS, dirigido Miguel A. Japón Rodríguez, en colaboración con grupos de la Universidad de Sevilla y del CSIC, se centra también en el estudio de esta proteína, y gen que la codifica, como posible marcador tumoral, es decir, como medio de diagnóstico de ciertos tipos de tumores de alto grado de malignidad y aparición de metástasis.

IMPORTANCIA DE LAS PROTEINAS BCL-2 EN LA RUTA INTRÍNSECA/MITOCONDRIAL


 La familia de Bcl-2 está íntimamente implicada en la regulación de la entrada del citocromo c en la célula, proceso del cual apenas se tiene conocimiento y que en primera instancia contradice las bases de la biología molecular, ya que en un principio es impensable que un citocromo atraviese la membrana externa de la célula y llegue a la mitocondria donde formará parte del coctel de proteínas proapoptóticas que conforman el arsenal de la célula contra el desarrollo tumoral.
La familia de las BCL-2 consta de 19 miembros que se ha clasificado en tres grupos basándose en similitudes estructurales y funcionales. Cada miembro posee al menos uno de los cuatro dominios estructurales denominados dominios de homología con Bcl-2 (Bcl-2 homology domains, BH ): BH1-BH4.
Los miembros del grupo I, poseen actividad antiapoptótica y se caracterizan por tener los cuatro dominios BH (BH1-BH4). Además poseen una cola hidrofóbica terminal que localiza la proteína en la membrana externa de la mitocondria. El grupo II consta de miembros de la familia de Bcl-2 con actividad proapoptótica. Tienen estructura similar a las del grupo I pero carecen del dominio BH4. Los miembros del grupo III también tienen actividad proapoptótica.
La función clave de los miembros de la familia de Bcl-2 es regular la liberación de factores proapoptóticos, en particular el citocromo c, desde el compartimento intermembranal de la mitocondria hasta el citosol. Los miembros de la familia de Bcl-2 pasan la mayoría del tiempo simplemente intentando bloquear el siguiente movimiento del otro, es decir, los proapoptóticos tratan de combatir a los antiapoptóticos y viceversa. Algunos miembros de la familia pueden homodimerizar, es decir formar dímeros proapoptótico-proapoptótico o antiapoptótico-antiapoptótico pero, lo que es más importante, pueden formarse heterodímeros de miembros pro y antiapoptóticos. Por tanto, el problema consiste sólo en comparar los niveles totales de miembros pro y antiapoptóticos de la familia: células con más proteínas pro muerte son más sensibles a la apoptosis; células con exceso de miembros de la familia antiapoptótica serán normalmente resistentes.
La vía mitocondrial se ejecuta en respuesta a intromisiones externas y a daño en el DNA. Las distintas vías de respuesta convergen en la mitocondria, a menudo a través de la activación de miembros proapoptóticos de la familia de Bcl-2. Algunos miembros de los grupos II y III, pueden localizarse tanto en el citosol como en orgánulos. La forma citosólica de estas proteínas es un reservorio inactivo pero preparado para combatir a la célula tumoral. La activación de miembros proapoptóticos puede producirse a través de proteolisis, defosforilación y probablemente otros mecanismos miembros pro y antiapoptóticos de la familia de Bcl-2 se encuentran en la superficie de la mitocondria donde regulan la salida del citocromo c por un mecanismo aún en proceso de investigación. Si los miembros proapoptóticos “ganan”, una gran cantidad de moléculas son liberadas desde la mitocondria. La principal de estas moléculas liberadas es el citocromo c, que se asocia con Apaf-1 y después con la procaspasa-9 (y posiblemente otras proteínas) para formar el apoptosoma. El apoptosoma hidroliza la procaspasa-3 a caspasa-3 que se encarga de ejecutar la apoptosis generando distintos subprogramas cuya suma resultará en el desmantelamiento ordenado y en la muerte de la célula.

lunes, 24 de febrero de 2014

Introducción a la Tumorogénesis: Oncogenes

Podemos definir el cáncer como una enfermedad, provocada por la proliferación descontrolada de un grupo de células de manera independiente a las demás (tumor), es decir, escapan del control de la reproducción celular. Usualmente el cáncer puede extenderse pudiendo invadir otros tejidos contiguos o a distancia (metástasis).
La agresividad de las células cancerosas y las características de cada tipo de tumor marcan la malignidad del cáncer que forman, pudiendo ser este benigno o maligno. El primer tipo suele ser de crecimiento lento, generalmente no provoca metástasis y no recaen tras ser extirpados. Sin embargo, el cáncer o tumor maligno suele ser de proliferación rápida, provocando metástasis, es decir existe una posibilidad de que el cáncer se disemine por el organismo a través del sistema sanguíneo o linfático.
La carcinogénesis es el proceso por el cual se produce el cáncer causado por anormalidades en el material genético de las células.
 Estos desajustes del material genético pueden ser provocados por distintos factores denominados agentes carcinógenos; como la radiación ionizante, ultravioleta (y de menor longitud de onda, siempre y cuando no cause directamente la muerte), productos químicos (incluyendo la contaminación, pues también los vertidos de las fábricas producen cánceres en la fauna de la zona adyacente al derrame o vertido). Asimismo lo producen agentes infecciosos como el virus de la hepatitis B (e incluso el del papiloma humano).

Además puede puede producirse por el fallo en el propio sistema de replicación en el ADN (fenómeno que ocurre normalmente, ya que el enzima  ADN polimerasa tiene una tasa de error relativamente elevada). Esto ocurre al no corregirse los errores resultados durante dicho proceso, como en el caso de la mutación en el gen p53, responsable de la regulación de otro gen (p21) codificante para un péptido que induce la pausa entre las fases S y G1 del ciclo celular. Igualmente no podemos decir que el cáncer es heredado, pues se heredan los genes propensos a sufrir una mutación.


ONCOGENES Y TRANSFORMACIÓN CELULAR:

Un oncogén es aquel fragmento de material genético codificante para una secuencia peptídica que genera la transformación maligna de la célula portadora de ese gen. Asimismo puede llegar a alterarse un gen codificante para un controlador del ciclo celular de tal forma que pase a ser un oncogén.
Dependiendo del mecanismo mediante el que estos oncogenes codifiquen para los péptidos se pueden diferenciar en aquellos capaces de codificar una proteína iniciadora del ciclo celular (la célula empezaría a dividirse), generando células hijas capaces de volver a dividirse; y antioncogenes (oncogenes recesivos), éstos se encargan de detener el ciclo celular. 

Otro tipo de genes que se ven alterados producen una modificación que impide a la célula entrar en apoptosis, generando una proliferación masiva de células incapaces de inducir su muerte.
Los oncogenes descritos, pueden funcionar de dos maneras distintas:
FACTORES DE RIESGO

·          Como oncogenes dominantes: generan transformación aunque la copia de otro gen esté en buen estado y por lo tanto alterada. Estos genes, codifican proteínas anómalas que se incorporan en el ciclo celular alterando su funcionamiento.
·          Oncogenes recesivos: estos oncogenes generan transformación siempre y cuando las dos copias del gen estén modificadas. Así, como cabe de esperar si solo se modifica una de las copias estaríamos hablando de oncogenes dominantes y por lo tanto no proliferaría la enfermedad. El objetivo de estos oncogenes es codificar proteínas que sean capaces de hacer pasar a la célula del ciclo celular a la fase G0 o célula quiescente. A este tipo de oncogén se denomina factores supresores. Estos factores están implicados en el control de la salida del ciclo celular, y como se ha mencionado anteriormente se les denomina antioncogenes.

LA HERENCIA DEL CÁNCER:
Según la genética mendeliana el cáncer no se hereda. Se puede heredar la capacidad de proliferación de oncogenes, en mayor o menor probabilidad, pero casi nunca el cáncer en sí. Un ejemplo de herencia del cáncer es el caso del cáncer de colon el cual posee un gen anticipado que ya existía y que además precisa de una serie de mutaciones en otros genes a lo largo de la vida del cáncer, siguiendo las leyes del azar. 


LA TUMOROGÉNESIS:
El proceso por el cual se origina el cáncer se denomina tumorigenésis o carcinogenésis y es causado por anormalidades (p.ej: mutaciones) en el material genético de las células. 
Las anomalías genéticas encontradas en las células cancerosas pueden ser mutaciones génicas puntuales (transiciones, transversiones, corrimientos del cuadro de lectura, etc), mutaciones cromosómicas (inversiones,translocaciones, transposiciones, delecciones,duplicaciones…) o genómicas (euploidias y aneuploidias).
Los genes que inducen a la división celular son denominados oncogenes y provienen de otros genes, los protooncogenes, predispuestos estos a activar la proliferación celular pero que no se activan (dando lugar a oncogenes) a no ser que sufran alguna de las mutaciones citadas. La acción de los oncogenes es la de codificar para receptores de factores de crecimiento, lo que provoca que estos receptores estén activos continuamente; o bien la de codificar directamente para los propios factores de crecimiento; en ambos casos el resultado es un crecimiento descontrolado de la célula y la consiguiente proliferación de la división que hace que se forme el tumor.
  La genésis del cáncer se explica mediante la Teoría Monoclonal, que viene a decir que el cáncer se origina a partir de una única célula que, debido a un cumulo de mutaciones sufridas en los protooncogenes, se descontrola y su división (mitótica) da lugar a células hijas mutadas (malignas) que prosiguen con la división desmesurada dando como resultado la formación de un tumor tras varias ciclos celulares. A estas células que originan la proliferación del tumor se las denomina células madre del cáncer y actúan de una forma similar a como actúan las células madre en otros tejidos, es por ello que entender su funcionamiento es crucial para entender el proceso de tumorogénesis.


Lo primero que sucede tras la formación del tumor es la angiogénesis, proceso por el cual se forma una red de vasos sanguíneos que aportan sustrato al tumor para que este siga con la proliferación; además este proceso de angiogénesis favorece a la metástasis por la que las células malignas del tumor invaden otros tejidos y extienden el tumor

Los principales factores de riesgo son:
La edad, el envejecimiento de los tejidos y por tanto el envejecimiento celular (cuantos más ciclos celulares haya llevado a cabo una célula más proclive es a los fallos en la replicación)
El tabaquismo, el tabaco que se comercializa contiene productos químicos ampliamente reconocidos como mutágenos.
La exposición ambiental a agentes cancerígenos, sustancias químicas contaminantes,radiaciones ionizantes, etc.
La dificultad en la prevención del cáncer reside en que no tiene una única causa sino que viene dado por el medio en el que se desarrolle el individuo (medio ambiente, alimentación, situaciones de mayor o menor estrés…), por predisposición genética (epigenética), etc.



FALLO DE MECANISMOS SUPRESORES DE TUMORES
La carcinogenesis no se debe solo a la acción de los protooncogenes y los oncogenes.
La conversión de las células normales en malignas es debida a cambios genéticos (mutaciones) que provocan que los mecanismos que controlan la división celular y el proceso de apoptosis se descontrolen y “desobedezcan” los mecanismos antitumorales de los que disponen todas las células normales (genes supresores de tumores). Dichos mecanismos antitumorales son:
·         La regulación de la transducción de señalesEntorno al 20% de los genes en humanos codifican para proteínas que regulan la transducción de señales (mecanismos de señalización celular, segundos mensajeros, etc). Por lo que la acumulación de mutaciones en los genes que regulan dichos sistemas tienen una significativa importancia en la génesis del tumor.
·         La apoptosisLa muerte celular programada está provocada por una serie de señales controladas genéticamente. La función de este proceso es de capital importancia, pues posibilita la “autodestrucción” de la célula en caso de que esta esté dañada o bien signifique un riesgo para el organismo porque su sistema de control de la división esté alterado (como es el caso del cáncer).·         
·         La reparación del ADNEs un conjunto de procesos mediante los cuales una célula identifica y corrige los daños producidos en las moléculas de ADN que codifican para las proteínas implicadas en procesos de división, de transducción de señales, etc, que evitan la aparición de mutaciones. Estos procesos suelen darse en la replicación del ADN



 Posibles fallos en los reguladores/supresores del cáncer.