p16 - p21- p27- p53 - p63

p16 - p21- p27- p53 - p63 Dako Szimpózium, 2010 december 3 Szentirmay Zoltán Országos Onkológiai Intézet Sebészi és Molekuláris Daganatpatológiai Centrum Budapest

A sejtciklus szabályozása Cyklin-Dependens Kináz (CDK, CDC) Inhibitorok Ink4 CDKI család p15 p16 p18 p19 p14 p21 p27 p57 Cip/Kip CDKI család A sejtciklus azon periódusa amikor még reagál a külső stimuláló vagy gátló ingerekre (GF-ok, TGF-β). A Restrikciós pontnál dől el, hogy a sejtciklus tovább folytatódik, vagy a sejt kilép a G 0 fázisba.

Wnt Mitózis stimmulálás PTEN PI3K Akt/PKB TGF R-β A sejtciklus R-pont átmenet befolyásolása tumorokban Stimulálás Gátlás Mitózis stimmulálás APC Tyrozin kináz receptor Smad 4 Tyrozin kináz receptor β-catenin RAS NF К B Myc Skp2-Cul1 RAF p15 Ink4A Id1 E7 p27 Kip1 Akt/PKB D1 Cyklinek D2 Cyclin-D CDK4/6 prb Cyclin-E CDK2 p21 Cip1 Bcr-Abl Myc p16 Ink4A R-pont átmenet p53

A sejtciklus szabályozása G1 Sejtciklus progresszió G1 S M Sejtciklus G2 S

Extracelluláris szignál által befolyásolt program Autonom sejt program p16 Ink4A p16 p21- p27 p21- p27 D CDK4/6 p16 Extracelluláris szignálok erősen hatnak a D-típusú cyclinek szintjére. A többi cyclin pontosan szabályozza a további sejtciklus folyamatokat. Először a cyclin E CDK2 komplex aktiválódik, majd minden sejtciklus fázist más-más Cyclin-CDK komplex szabályoz függetlenül a fiziológiás extracelluláris szignáltól. A négy Ink4 fehérje a korai és középső G1-fázisban hat és specifikusan gátolja a cyclin D CDK4/6 kompexet, mert szorosan kötődik a CDK-hoz és elfordítja az ATP-kötő helyet, megszüntetve annak katalitikus aktivitását. G1 M D p16 CDK4/6 Sejtciklus gátlás G1 Sejtciklus G2 Ink4 p15, p18, p19 Rb E2F R pont S S

p16 ink4a Cyclin-dependens kináz inhibitor 2A (CDKN2A). Tumor supressor. Fontos szerepet játszik a sejtciklus szabályozásában, gátolja a CDK4/6 és cyclin-d komplex kialakulását. A CDKN2A gén mutáció erősen hajlamosít különféle tumorok kialakulására: (a) familiaris melanoma, (b) pancreas adenoca., (c) nyelőcső ca., (d) gyomor ca. Fokozott expressio: HPV+ méhnyak rákmegelőző állapotokban Cervicalis adenocarcinomában HPV+ (?) szájüregi és gége laphámrákokban Gyomor adenocarcinomában

Cervix uteri, CIN 3 Nyelv, basaloid laphám carcinoma (HPV+) p16 p16

p21 cip1 Cyclin-dependens kináz inhibitor 1A Stimulálja a sejtciklust a CDK4/6 - cyclin-d komplexen keresztül Gátolja a CDK2 - cyclin-e/cyclin-a komplexek kialakulását és ezzel meggátolja a sejtciklus átlépését S-fázisba. A p53 mutáció meggátolja a p21 expressiot. p21 mutációt mutattak ki MEN1 szindrómában. p21 csökkent expressio fokozza a sejtosztódást a vastagbél nyálkahártyában és elősegíti a CrC kialakulását. A HPV+ dysplasiás laphám bazalis-parabazális proliferáló zónájában nincs nuclearis p21, a magasabb hámréteg p21+

p27 kip1 Cyclin-dependens kináz inhibitor 1B enzim (Gén: CDKN1B) Stimulálja a sejtciklust a CDK4/6-cyclin-D komplexen keresztül. Gátolja a CDK2 - cyclin-e / cyclin-a komplexek kialakulását és ezzel meggátolja a sejtciklus átlépését S-fázisba. MSS és MSI-H CrC-ben a p21 és p27 fehérje szintje különböző mértékben lecsökken. A HNPCC-ben viszonylag sok a p21+ és p27+ tumor sejt. A p27 expressio hiánya a II. stádiumú distalis vastagbél ca.-ban az alacsony differenciáltság és a rossz prognózis jele. A HPV+ enyhe dysplasiás laphám bazális-parabazális proliferáló zónájában nincs nuclearis p21 festődés, a súlyos dysplasia bazális sejtsora p27+, ami microinvasiv ca-ban megszűnik.

Sejtciklus stimulálás p21 p27 Cyclin D1, carcinoma D CDK4/6 D CDK4/6 p21 p27 D p21 CDK4/6 CDK lebontja p27 D CDK4/6 P P P Rb E2F Rb E2F 61éves ffi. Rectum, Ca. in polypo p27 kip1 G1 Sejtciklus progresszió G1 M Sejtciklus G2 S S Mitogén stimulusra a D-CDK4/6 komplex mennyisége megnő, a p21 és p27 szintje lecsökken mert a CDK lebontja. A sejtciklus átlép az R- ponton, a sejt osztódik. Dr. Péter Ilona szívességéből

Adenoma dysplasiával enyhe súlyos Késői G1-fázis Sejtciklus gátlás Korai S-fázis p21 p27 E CDK2 E CDK2 A CDK2 A CDK2 p21 p27 p21 p27 E CDK2 p21 E CDK2 p27 A CDK2 p21 A CDK2 p27 p27 kip1 Rb E2F G1 M Sejtciklus gátlás G1 R pont Sejtciklus G2 S S Nyugvó sejtekben a CDK inhibitor (p27) koncentrációja magas, a C-CDK komplex szintje alacsony. A sejt nyugvó fázisban van.

35 éves ffi. HNPCC p21 p27 p27

p21 Cervix uteri. CIN 1 p27

p21 Cervix uteri. CIN 3 p27

Cervix uteri, CIN3 Microinvasiv ca. CIN3, p27 Microinvasiv ca., p27

p53 1. A szervezet p53 fehérje segítségével képes a rák kialakulását blokkolni. 2. A p53 fehérje a sejtciklus szabályozásán keresztül a sejteket nyugalomba tudja helyezni vagy apoptosisba küldeni, ha a sejt károsodik. 3. A p53 mint transcriptios faktor sejtciklus stopot okoz a p21 Cip1 fehérje indukciójával, beindítva ezzel a DNS javítást vagy az apoptosis szignált. 4. A p53 fehérje lebontása nagyon gyors, de ez azonnal blokkolva van, ha a sejtet fiziológiás stressz vagy DNS károsodás éri. 5. A p53 funkció máris aktiválódik, ha a lebontás blokkolódik. 6. Emberi daganatokban a p53 mutáció aminosav cserével jár. A mutáns allélok által kódolt fehérje alegységek tetramer komplexet képeznek az ép fehérje alegységekkel és ezzel megakadályozzák az egész p53 fehérje normális funkcióját. 7. Az emberi genomban eddig több mint 120 olyan gént ismertek fel, amelyet a p53 szabályoz.

p53 indukció Nucleotid hiány UV/ ionizáló sugárzás Hypoxia Onkogén szignál Transzkripció blokk p53 Mdm2 p21 Mutáció gátolja a normál funkciót Angiogenesis blokk Apoptosis Sejtciklus stop Sejt öregedés Sejthalál, a károsodott sejtek eltávolítása DNS javítás Genetikai és sejt stabilitás Visszakapcsolás a proliferációra

Ovarium: Cystadenoca. mucinosum p53 DNS károsodás Mdm2 p53 p21 Sejtciklus stop p21

p53 1. p53 mutáció mutatható ki számos daganat (pl. húgyhólyag, emlő, tüdő colon) rákmegelőző állapotaiban. 2. p53 mutáció a vastagbélrák kialakulásakor az adenoma carcinoma szekvenciában késői jelenség; colitis ulcerosa talaján kialakult rák esetén már a dysplasia korai fázisában kimutatható. 3. p53 mutáció különféle tumorokban a magasabb súlyossági fokozat (grading), illetve a várhatóan kedvezőtlen kórlefolyás jele. 4. Gyomorrákban a p53 negativitás ás p21 pozitivitás jó prognózisra utal. 5. Sugár- és kemoterápia hatásosabb p53 negativ tumorokban és kevésbé hatásos p53 pozitív tumorokban az apoptosis szignál kiesése miatt. 6. Sugárterápia után bizonyos ideig a nyugvó ép sejtek is p53 pozitívak a beindult DNS javítás miatt.

p53 fehérje A p53 gén több mint 15000 mutáns allélját szekvenálták meg humán tumorokban. A mutációk döntő többsége pontmutáció és 95.1% a DNS kötő domainban található. (Vousden K H and Lu X: Nat. Rev. Cancer, 2:594-604, 2002)

Mutáns p53 fehérje expressio 347 malignus tumorban Saját adat Tumor csoportok p53 Mutáns/Összes % Kissejtes tüdőrák 14/15 90 Laphámrák Szájüreg & nyelv Nyelőcső Adenocarcinoma Gyomor Colon & rectum nem-mucinosus Colon & recrum mucinosus Pajzsmirigy ca. Anaplastucus Papillaris Lágyrész sarcoma Malignus perifériás idegtumor Egyéb sarcoma 37/46 25/42 11/33 33/78 0/25 3/10 0/16 22/67 2/15 82 59 33 42 0 30 0 33 13

Villosus adenoma dysplasiával p53

p53

Rectum carcinoma radio-kemoterápia után OOI 791/09 MP 137/08 Az egyébként labilis p53 fehérje post-translatios stabilizációja a nem daganatos sejtekben p53 p53

p63 1. Transcriptios faktor, 20 évvel a p53 felfedezése után ismerték fel. Strukturális hasonlóság alapján a p53 család tagja, belőle alakult ki a p53 és a p73. 2. Sejtciklusra gyakorolt hatását ugyanúgy a p21 fehérjén keresztül fejti, minta p53 és apoptosist indukál. 3. Veleszületett mutációja számos ectodermális defektust, kéz-láb rendellenességet, nyelv, szájpadlás és orofacialis hasadékot okoz; felnőttkori mutációja felelős az acro-dermato-ungual-lacrimal-tooth és sok egyéb szindrómáért. 4. Expressálódik a bőr és a nyálkahártyák többrétegű laphámjának proliferáló bazális sejtekben, az emlő és prostata mirigyek basalis sejtjeiben. 5. Expressálódik a női germinalis sejtekben a meiosis alatt.

Petefészek borderline mucinosus cystadenoma p63 p16 p21 p27

A p63 diagnosztikus immunhisztokémiai alkalmazása 1. Differenciált prosztatarák elkülönítése benignus prosztata szövettől. 2. Emlő sclerotisalo adenosis, ductus papilloma, DCIS elkülönítése invasiv carcinomától. 3. Rosszul differenciált laphámrák elkülönítése kissejtes carcinomától, vagy rosszul differenciált adenocarcinomától.

Prostata carcinoma, p63

71 éves ffi. Prostata carcinoma, p63

Microinvasiv Invasiv p63 Emlő carcinoma Dr. Udvarhelyi Nóra szívességéből

A nem-kissejtes tüdőrákok elkülönítése SCC p63 TTF1 ACA Dr. Szőke János szívességéből

p16 p21 p27 p53 p63 A gén neve Kromoszóma A fehérje funkciója Gén inaktiváció Expressio tumorokban Familiáris ca. szindróma p16 ink4a 9p21 D-CDK4/6 inhibitor CpG metiláció mutáció különféle tumorok Familiáris melanoma p21 cip1 6p21.2 E-A-B-CDK inhibitor mutáció különféle tumorok MEN1 p27 kip1 12p13 E-A-B- CDK inhibitor Skp2 aktiváció mutáció különféle tumorok MEN1 Familiáris CLL p53 17p13.1 transcriptios faktor mutáció különféle tumorok Li-Fraumeni p63 3q27 transcriptios faktor mutáció laphám myoepit. tu p63 szindrómák

Konklúziók A p16, p21 és p26 egyaránt cyclin dependens kináz inhibitor és közvetlenül befolyásolja a sejtciklus működését. A p53 és p63 transcriptios faktor és a p21 fehérjén keresztül leállítja a sejtciklust DNS javítás vagy apoptosis céljából. Az p16, p21 és p27, illetve a p53 és p63 fehérjék funkciója sok tekintetben hasonló, ugyanakkor a sejtciklus különböző fázisára hatnak és kifejeződésük szabályozása eltérő lehet. Az említett fehérjék ép szövetek más és más sejtjeiben fejeződhetnek ki. A legtöbb emberi daganatban expressiojuk hiányozhat vagy lehet fokozott és ez prognosztikai és diagnosztikai információt hordoz. Veleszületett vagy szerzett mutációjuk daganatok kialakulásához vezet. A p63 mutáció többféle, nem daganatos, de súlyos betegség szindrómát okoz, daganatkeltő hatásáról nem tudok.

A p16-p21-p27-p53-p63 fehérjék immunhisztokémiai kimutatásának leggyakoribb patológiai alkalmazása 1. A p16 megjelenik HPV+ rákmegelőző állapotokban és laphámrákokban. 2. p21 és p27 expressio vastagbélrák sejtekben MSI-H-ra utal. 3. p27 pozitivitás segít elkülöníteni dysplasiát invazív carcinomától a cervixben és a gastrointestinalis traktusban. 4. Monoklonális p53 fehérje expressio különféle tumorokban magasabb súlyossági fokozatra (grading) és kedvezőtlenebb kórlefolyásra utal. 5. p53 negatív tu. sugár- és kemoterápiára érzékenyebb a p53+ tu.-nál. 6. p53 pozitivitás ép sejtekben a régió előzetes sugárkezelésére utal. 7. p63 pozitivitás felhasználható nem daganatos prosztata vagy emlőmirigy illetve DCIS elkülönítésére invazív carcinomától. 8. p53 segít elkülöníteni rosszul differenciált laphámrákot rosszul differenciált adenocarcinomától.