Un esempio di gene soppressore del tumore è
Il mio c
Fos
Ras
Rb
Rif. Robbins 7/e p300; , Harrison 17/e p499; 9/e p290 I geni soppressori dei tumori sono i geni i cui prodotti regolano il ciclo cellulare. Gene RB: governatore del ciclo cellulare È utile iniziare con il gene del retinoblastoma (RB), il primo gene soppressore di tumori a essere scoperto e, guarda caso, un rappresentante prototipico. Come per molti progressi della medicina, la scoperta dei geni soppressori dei tumori è avvenuta grazie allo studio di una malattia rara, in questo caso il retinoblastoma, un tumore infantile poco diffuso. Circa il 60% dei retinoblastomi è sporadico, mentre i restanti sono familiari, in quanto la predisposizione a sviluppare il tumore è trasmessa come tratto autosomico dominante. Per spiegare l'insorgenza sporadica e familiare di un tumore identico, Knudson, nel 1974, ha proposto la sua ormai famosa ipotesi dei due hit, che in termini molecolari può essere enunciata come segue: * Sono necessarie due mutazioni (hit) per produrre il retinoblas- toma. Queste coinvolgono il gene RB, che è stato mappato nel locus cromosomico 13q14. Entrambi gli alleli normali del locus RB devono essere inattivati (da qui i due hit) per lo sviluppo del retinoblastoma (Fig. 5-21). * Nei casi familiari, i bambini ereditano una copia difettosa del gene RB nella linea germinale; l'altra copia è normale. freni alla proliferazione cellulare Il gene Rb è un gene soppressore di tumori, mentre My, fos e Ra sono tutti esempi di proto oncogeni Il retinoblastoma si sviluppa quando il gene RB normale viene perso nei retinoblasti a seguito di una mutazione somatica. Poiché nelle famiglie di retinoblastoma è necessaria una sola mutazione somatica per l'espressione della malattia, la trasmissione familiare segue un modello di eredità autosomica dominante. * Nei casi sporadici, entrambi gli alleli RB normali vengono persi per mutazione somatica in uno dei retinoblasti. Il risultato finale è lo stesso: una cellula retinica che ha perso entrambe le copie normali del gene RB diventa cancerosa. Sebbene la perdita dei geni RB normali sia stata inizialmente scoperta nei retinoblastomi, è ora evidente che la perdita omozigote di questo gene è una caratteristica abbastanza comune di diversi tumori, tra cui il cancro al seno, il cancro a piccole cellule del polmone e il cancro alla vescica. I pazienti con retinoblastoma familiare hanno anche un rischio molto maggiore di sviluppare osteosarcomi e alcuni sarcomi dei tessuti molli Il prodotto del gene RB è una proteina che lega il DNA ed è espressa in ogni tipo di cellula esaminata, dove esiste in uno stato attivo ipofosforilato e in uno stato inattivo iperfosforilato. L'importanza di Rb risiede nella sua regolazione del checkpoint G1/S, il passaggio attraverso il quale le cellule devono passare prima di iniziare la replicazione del DNA. Per capire come funzionano i soppressori tumorali, è utile ripercorrere brevemente il ciclo cellulare: Negli embrioni, le divisioni cellulari procedono a ritmo serrato, con la replicazione del DNA che inizia subito dopo la fine della mitosi. Con il procedere dello sviluppo, tuttavia, nel ciclo cellulare vengono incorporati due intervalli: l'intervallo 1 (G1) tra la mitosi (M) e la replicazione del DNA (S) e l'intervallo 2 (G2) tra la replicazione del DNA (S) e la mitosi (M) (Fig. 5-20). Sebbene ogni fase del circuito del ciclo cellulare sia monitorata con attenzione, si ritiene che il passaggio da G1 a S sia un checkpoint estremamente importante nell'"orologio" del ciclo cellulare. Una volta attraversato il checkpoint G1, le cellule possono mettere in pausa il ciclo cellulare per un certo periodo, ma sono obbligate a completare la mitosi. In G1, tuttavia, le cellule possono uscire completamente dal ciclo cellulare, sia temporaneamente (quiescenza, o G0) che permanentemente (senescenza). Infatti, durante lo sviluppo, quando le cellule si differenziano in modo terminale, escono dal ciclo cellulare ed entrano in G0. Le cellule in G0 vi rimangono fino a quando segnali esterni, come le segnalazioni mitogeniche, le spingono a rientrare nel ciclo cellulare. In G1, quindi, diversi segnali sono integrati per determinare se la cellula deve progredire nel ciclo cellulare o uscire dal ciclo cellulare e differenziarsi, e Rb è un hub chiave che integra i segnali mitogeni e di differenziazione esterni per prendere questa decisione. Per apprezzare questo ruolo cruciale di Rb nel ciclo cellulare, è utile rivedere i meccanismi che determinano la transizione G1/S. * L'inizio della replicazione del DNA (fase S) richiede l'attività dei complessi ciclina E/CDK2 e l'espressione della ciclina E dipende dalla famiglia di fattori di trascrizione E2F. All'inizio della fase G1, Rb è nella sua forma attiva ipofosforilata e si lega e inibisce la famiglia di fattori di trascrizione E2F, impedendo la trascrizione della ciclina E. Rb ipofosforilato blocca la trascrizione mediata da E2F in almeno due modi (Fig. 5-22). In primo luogo, sequestra E2F, impedendogli di interagire con altri attivatori trascrizionali. In secondo luogo, Rb recluta proteine di rimodellamento della cromatina, come le istone deacetilasi e le istone metiltransferasi, che si legano ai promotori di geni che rispondono a E2F, come la ciclina E. Questi enzimi modificano la cromatina nei promotori per rendere il DNA insensibile ai fattori di trascrizione. Questa situazione si modifica con la segnalazione mitogena. La segnalazione dei fattori di crescita porta all'espressione della ciclina D e all'attivazione dei complessi ciclina D-CDK4/6. Questi complessi fosforilano R. Questi complessi fosforilano Rb, inattivando la proteina e rilasciando E2F per indurre geni bersaglio come la ciclina E. L'espressione della ciclina E stimola quindi la replicazione del DNA e la progressione attraverso il ciclo cellulare. Quando le cellule entrano nella fase S, si impegnano a dividersi senza ulteriori stimoli da parte dei fattori di crescita. Durante la successiva fase M, i gruppi fosfato vengono rimossi da Rb dalle fosfatasi cellulari, rigenerando la forma ipofosforilata di Rb. * E2F non è l'unico bersaglio di Rb. La versatile proteina Rb si lega a una serie di altri fattori di trascrizione che regolano la differenziazione cellulare. Ad esempio, Rb stimola fattori di trascrizione specifici per miociti, adipociti, melanociti e macrofagi. Pertanto, la via di Rb associa il controllo della progressione del ciclo cellulare a G0-G1 con il differenziamento, il che può spiegare come il differenziamento sia associato all'uscita dal ciclo cellulare. Alla luce della centralità di Rb nel controllo del ciclo cellulare, è interessante chiedersi perché RB non sia mutato in tutti i tumori. Infatti, le mutazioni in altri geni che controllano la fosforilazione di Rb possono imitare l'effetto della perdita di RB; tali geni sono mutati in molti tumori che sembrano avere geni RB normali. Ad esempio, l'attivazione mutazionale di CDK4 o la sovraespressione della ciclina D favoriscono la proliferazione cellulare facilitando la fosforilazione e l'inattivazione di Rb. In effetti, la ciclina D è sovraespressa in molti tumori a causa dell'amplificazione o della traslocazione del gene. L'inattivazione mutazionale delle CDKI potrebbe anche guidare il ciclo cellulare attraverso l'attivazione sregolata di cicline e CDK. Come già menzionato, il gene CDKN2A è un bersaglio estremamente comune di delezione o inattivazione mutazionale nei tumori umani. Il paradigma emergente è che la perdita del normale controllo del ciclo cellulare è centrale nella trasformazione maligna e che almeno uno dei quattro regolatori chiave del ciclo cellulare (CDKN2A, ciclina D, CDK4, Rb) è mutato nella maggior parte dei tumori umani. Inoltre, le proteine trasformanti di diversi virus oncogeni umani a DNA agiscono, in pa- gina, neutralizzando le attività inibitorie della crescita di Rb. Ad esempio, la proteina E7 del papillomavi- ro umano (HPV) si lega alla forma ipofosforilata di Rb, impedendole di inibire i fattori di trascrizione E2F. In questo modo, Rb viene eliminato funzionalmente, portando a una crescita incontrollata.
General anatomy