Az orvosi biotechnológiai mesterkézés megfeleltetése az Euróai Unió új társadalmi kihívásainak a écsi Tudományegyetemen és a Debreceni Egyetemen Azonosító szám: TÁMO-4.1.2-08/1/A-2009-0011
Az orvosi biotechnológiai mesterkézés megfeleltetése az Euróai Unió új társadalmi kihívásainak a écsi Tudományegyetemen és a Debreceni Egyetemen Azonosító szám: TÁMO-4.1.2-08/1/A-2009-0011 Balajthy Zoltám Molekuláris Teráiák 12. előadás SEJTCIKUS ÉS RÁKTERÁIÁK, 53
TÁMO-4.1.2-08/1/A-2009-0011 A 12 és 13. fejezet célja, hogy megismerjük a sejtciklus és a sejthalál egyes lééseit, szabályzásait, szabályozatlan sejtosztódás kialakulásának létrejöttét, a rákteráiás beavatkozás lehetőségeit. A 12. fejezet témakörei 12.1. A sejtciklus bemutatása Konstitutív és indukálható CDK inhibitorok 12.2. Mitogén szignál kaszkád Késői G fázis transzkriciós eseményei Retinoblasztóma génszuresszió mechanizmusa 12.3. Az M fázis biokémiai eseményei 12.4. Rákot okozó gének a mitótikus szignalizációban rotoonkogének és onkogének 12.5. A tirozin kináz recetorok (TKR) igand független recetor onkoroteinek 12.6. Teráiás célontok monoklonális antitestekés secifikus inhibitorok
TÁMO-4.1.2-08/1/A-2009-0011 12.1. A sejtciklus vázlatos bemutatása I. A sejtciklus alavető szakaszai látható. A G1 fázis vastagított része jelzi azokat az aktivitásokat, amelyek az S fázis előkészítői, és már az előző ciklus alatt, a G2 és M fázis eseményei idején elindultak. Ehhez hasonlóan, a mitózisra (G2) már az S fázisban is megkezdődnek az előkészületek. A jobb oldalon a G1-ből a G0-ba való kiléés és visszaléés látható. A beléési szakasz kritikus részei: C (kometencia), V (beléési szakasz cége) és R (restrikciós ont, a rogresszió vége). Checkoints controll
A sejtciklus vázlatos bemutatása II. TÁMO-4.1.2-08/1/A-2009-0011 START G2/M 27 G0 cyclin D CDK cyclin E CDK cyclin A CDK cyclin B CDK G1 S G2 M G1 AC START G2/M Metahase - Anahase INTERHASE Methahase Anahase MITHOSIS CYTO- KINESIS CDK: ciklin deendens kinázok, AC: anafázist támogató komlex, 27: ciklin deendens kináz inhibítorok,
Konstitutív és indukálható CDK inhibitorok TÁMO-4.1.2-08/1/A-2009-0011 DNS-sérülés indukált, és ellenőrző ontok a S, G2 és M stabil ontokban konstitutív CKI AC, CDK1 CKIs konstitutív CKI DNS sérülés, éhezés, faktorok hiánya sejtosztódási ciklus: CDC, ciklin deendens rotein kináz: CDK ciklin deendens rotein kináz inhibitor: CDI
12.2. Mitogén szignál kaszkád TÁMO-4.1.2-08/1/A-2009-0011 Recetor tirozin kináz Shc GRB2 SH3 SH3 SOS GD Bejövő szignál RAS GD Inaktive i GT GA Ras kihorgonyzás zsírsavval és farnezilálással RAS GT Aktive célfehérje Kimenő szignál Raf MEK Bejövő szignál ERK SOS: guanin nukleotid cserélő faktor GA: GTáz aktiváló fehérjék ERK: extracelluláris szignál-regulált kináz1 RAF, MEK, ERK: rotein kináz foszforilációs kaszkád FOS: transzkriciós faktor Fos ERK
Késői G fázis transzkriciós eseményei CDK inhibitor TÁMO-4.1.2-08/1/A-2009-0011 S fázis start DNS relikációs géezet elindul ozitív erősítés CDK inhibitor Dihidrofolát reduktáz Timidin kináz Timidilát szintáz DNS olimeráz E2F: eukarióta transzkriciós faktor EGF: eitélsejt növekedési faktor CDK: ciklin deendens rotein kináz Rb: retinoblasztoma fehérje D1, A, E: Ciklin D1, A és E transzkrició leállítás DNS relikációs géezet elindul CDK inhibitor
TÁMO-4.1.2-08/1/A-2009-0011 Retinoblasztóma génszuresszió mechanizmusa HDAC Rb E2F ol II Off HDAC Rb G1 CDK active TF E2F HAC ol II Cyclin E, A On Cyclin E, A tive CDK2 Cyclin E
12.3. Az M fázis biokémiai eseményei TÁMO-4.1.2-08/1/A-2009-0011 gátló foszforiláció T Y CKI CDK G2 M G1 roteolítikus stabilizáló foszforiláció CDC 25 lebontás C K I AC T T Y T T Y T T Y T Y T CDK CDK CDK CDK T ciklin B ciklin B ciklin B actív rotein kináz C i i kl n roteolítikus lebontás Inaktív rotein kináz Szubsztrát Hisztone H1 amin Vimentin kaldezmon Szubsztrát foszfatázok Kromatin kondenzáció Citoszkeleton átrendeződik Mitotikus orsókéződés Nukleáris membrán eltűnik Sejtalakváltozások Szubsztrát +
12.4. Rákot okozó gének a mitótikus szignalizációban TÁMO-4.1.2-08/1/A-2009-0011 Recetor Tirozin kináz Shc GRB2 SH3 SH3 SOS G rotein RAS GT GT Recetor GT G rotein Növekedést stimuláló útvonal NUKEUSZ rotein kináz foszforilációs kaszkád Transzkriciós faktor (aktivátor) Fos ERK RAF MEK ERK Növekedést gátló útvonal NUCEUS rotein kináz foszforilációs kaszkád Transzkriciós faktor (l. 53) Gén exresszió Sejtciklust aktiváló fehérje Overexresszált fehérje Rendellenes hatás Állandó sejtciklus stimulus Gén exresszió Sejtciklus gátló fehérje Hibásan működő vagy hiányzó transzkriciós faktor, éldáu:l 53, transzkriciósan inaktív X Nem exresszálódó fehérje X Sejtciklus nem gátolt
TÁMO-4.1.2-08/1/A-2009-0011 rotoonkogének és onkogének rotoonkogén növekedési faktort kódol Mutációk a növekedési faktor túltermelését okozza Recetor Tirozin kináz Shc GRB2 SH3 SH3 SOS G rotein RAS GT GT rotoonkogén növekedési faktor recetort kódol Mutáns recetor ligand kötés nélkül szignalizál Növekedést stimuláló útvonal NUKEUSZ rotein kináz foszforilációs kaszkád Transzkriciós faktor (aktivátor) Fos ERK rotoonkogének a külső mitogén jelet továbbítják a sejtosztódáshoz Mitogén szignálra nincs szükségük a sejtosztódáshoz Gén exresszió rotoonkogén transzkriciós faktort kódol. Sejtciklust aktiváló fehérje Overexresszált fehérje Folyamatosan kötődnek a célgének romoteréhez
TÁMO-4.1.2-08/1/A-2009-0011 A rotoonkogének onkogénné aktiválódásának lehetséges biokémiai mechanizmusai: - romoter beilleszkedés - enhancer beilleszkedés - kromoszómális transzlokáció - gén amlifikáció - ontmutáció vagy deléció Az itt leírt öt mechanizmus közül az első négy onkogén termékének a megnövekedését jelenti transzkriciójának fokozódása miatt; a fehérje szerkezetében nincs semmiféle változás. Ez azt jelenti, hogy egy onkogén mennyiségének kóros fokozódása elégséges lehet egy sejt malignussá tételéhez. Az ötödik mechanizmus, a ontmutáció, vagy deléció, a fehérje szerkezetének megváltozását jelenti, miközben annak mennyisége nem nő. Ebből az következik, hogy a malignitás felé billentheti a sejtroliferáció kényes szabályozási folyamatait kulcshelyzetben működő regulációs fehérje szerkezeti abnormalitása.
A tirozin kináz recetor (TKR) különböző családjai különböző ligandok sokféle csoortját ismerik fel TÁMO-4.1.2-08/1/A-2009-0011 Extracelluláris ligand-kötő domén Transzmembrán liofil rész TGF-a EGF IGF-1 IGF-2 DGF VEGF-A VEGF-B Intracelluláris fehérje tirozin kináz domén EGFR None IGF-1R DGFR VEGFR Recetor heterodimerizáció és aktiváció HER2 EGFR/HER2
TÁMO-4.1.2-08/1/A-2009-0011 igand-kötődés aktiválja a tirozin kináz recetort dimerizációval TGF-a EGF igand igand kötő hely Recetor Homodimerizáció Extracelluláris domén Citoszólikus domén EGFR-s AT EGFR AD Kináz katalítikus doménja
EGFR rotoonkogén recetor rotein HER2 TÁMO-4.1.2-08/1/A-2009-0011 lazma membrán Val (Deléció) Onkogén mutáció (Val Glu) A TKR-t aktiváló mutáció számos formája ismert, mindegyik ligand független dimerizációhoz vezet és így aktiválódáshoz Glutamin ErbB Neu igand független recetor onkoroteinek
Mutáns Neu- és EGF-Recetort célzó teráiás módszerek TÁMO-4.1.2-08/1/A-2009-0011 mabs Tirozin kináz inhibitor (TKI) Toxin-indukált sejt halál RNA interferencia X X TKI X X TKI X X X Szignál transzdukció Szignál transzdukció Sejthalál rotein szintézis
TÁMO-4.1.2-08/1/A-2009-0011 HER2 recetor exresszó normál és tumorsejt felszínen Hercetin a sejtfelszíni HER2 recetorokhoz kötődik Normál HER2 sejtfelszíni exresszió Emelkedett HER2 sejtfelszíni exresszió Hercetin kacsolódás a HER2 recetorhoz Hercetin aktiválja az immunrendszert a sejtek elusztítására
12.6. Teráiás célontok TÁMO-4.1.2-08/1/A-2009-0011 1, sejtfelszíni recetor szignalizációjának blokkolása 2, TKR tirozin kináz aktivitásának gátlása 1 2 Recetor Tirozin kináz Shc GRB2 SH3 SH3 TKI SOS G rotein RAS GT GT Növekedést stimuláló útvonal RAF 3, rotein foszfokináz kaszkád gátlása NUKEUSZ rotein kináz foszforilációs kaszkád Transzkriciós faktor (l. Rb, 53) MEK 3 4, növekedés-gátlási útvonalak aktiválása (Rb), vagy a 53 funkció helyreállítása 4 Rb E2F ERK ERK 5, angiogenezis gátlása 6, metasztázis gátlása Gén exresszió Sejtciklust aktiváló fehérje X Overexresszált fehérje Ma már a klasszikus tumor eltávolítási módszerek mellett, mint a sebészet, sugár, és kemoteráia, a rákos sejtek eltávolítására új molekuláris teráia célontok ismertek.
EGFR onkoroteinek és mitogénaktiválta kinázok szignalizáció gátlása monoklonális antitestekkel és secifikus inhibitorokkal TÁMO-4.1.2-08/1/A-2009-0011 TKI TKI GRB2 SOS Antitesttel gátolt ligand kötődés Ras kihorgonyzás zsírsavval és farnezilálással SH3 SH3 RAS GD Raf X X Tirozin kináz inactive inhibitor inactive Szignál transzdukciós kaszkád gátolt Ras farnezil transzferáz Inhibitor (BMS-214662) MEK inactive ERK inactive Raf inhibitor BAY 43-9006 MEK inhibitor CI-1040 TKI : Tirozin kináz inhibitor SOS: guanin nukleotid cserélő faktor GA: GTáz aktiváló fehérjék ERK: extracelluláris szignál-regulált kináz RAF, MEK, ERK: rotein kináz foszforilációs kaszkád FOS: transzkriciós faktor Fos Gén aktiváció és sejtciklus rogresszió gátlás