Senescence v rozvoji a léčbě nádorů Řezáčová Martina
Replikační senescence
Alexis Carrel vs. Leonard Hayflick and Paul Moorhead Diferencované bb mohou prodělat pouze omezený počet dělení Hayflickův limit Buněčná senescence – buňka zůstává metabolicky aktivní, ale neproliferuje Až v 90. letech prokázáno jako příčina progresivní zkracování telomer Přítomnost dysfunkční telomery aktivuje kaskády reakce na poškození DNA, na jejichž konci stojí inhibitory cyklin-dependentních kinas p21Cip1/Waf1 a p16INK4a, následná hypofosforylace proteinu Rb vedoucí k permanentní zástavě buněčného cyklu The Biology of Cancer (© Garland Science 2007)
Stresem indukovaná předčasná senescence
Jak buňka reaguje na poškození DNA? Kompletní dvouřetězcové zlomy DNA
DSB Rozpoznání poškození Aktivace molekulárních mechanismů
Reparace DNA
Dočasná zástava cyklu
Obrana opravou
Senescence Obrana vyčleněním z proliferujícího poolu
Smrt buňky apoptóza Obrana eradikací
Fosforylace H2A.X DSB
Katalyzují kinasy ATM, ATR a DNA-PK Serin 139 – součást SQ domény na C-konci molekuly H2A 50-100 kp oběma směry Přímý efekt na změnu stavby chromatinu nebyl popsán Mnoho vazebných partnerů: ATM, 53BP1, MRN, BRCA1 i 2, Rad52, Tip60 Důsledky:
53BP1, MRN, ATM, BRCA : zakotvení konců, reparace, kontrola buněčného cyklu Tip60: remodelace chromatinu (HAT), rozvolnění struktury, odkrytí ostatních modifikací (methylace)
Tvorba γH2AX a 53BP1 ložisek u lidských lymfocytů ozářených 60Co in vitro 1 h po ozáření
K
1 Gy
Centrální úloha ATM kinasy v buněčné odpovědi na dvouřetězcové zlomy DNA DSB
aktivace ATM/ATR
Mdm2
p53
Chk2 Chk1
Brca1 Rad51
p21
Nbs1
cAbl
Rad50 Mre 11
SAPK
apoptóza Cdk2/ Cyklin E
Cdc2/ Cyklin B1
G1 blok, G2 blok intra S blok
reparace odpověď genů reagujících na stres
Reparace dvojitých zlomů DNA
MNR komplex (Mre11/Rad50/Nbs1) Homologní rekombinace
Pozdní S fáze, G2 fáze Brca1,2; rad52
NHEJ – nehomologní spojení konců
Všechny fáze cyklu DNA-PKcs, Ku70, Ku80; Ligasa IV; xrcc1; Artemis Nepřesná
Potenciální zdroj mutací
Llorca O. Current Opinion in Structural Biology Volume 17, 2007, Pages 215-220
Strategie buňky v odpovědi na poškození DNA Kompletní dvouřetězcové zlomy DNA
DSB Rozpoznání poškození Aktivace molekulárních mechanismů
Reparace DNA
Dočasná zástava cyklu
Obrana opravou
Senescence Obrana vyčleněním z proliferujícího poolu
Smrt buňky apoptóza Obrana eradikací
Vliv ionizujícího záření v dávce 6 Gy na změny zastoupení leukemických buněk HL-60 v buněčném cyklu a indukci apoptózy K
6h
24 h
G1=42,2% S =45,4% G2=12,4%
48 h A
Reparace poškození G2=85%
72 h
7 dní A = 62%
Vliv ionizujícího záření v dávce 20 Gy na změny zastoupení kmenových buněk zubní pulpy v buněčném cyklu a indukci senescence K
1d.
SA-β-gal
6d.
Detece senescentních buněk
Vzestup aktivity SA-β-galaktosidasy Morfologické změny Zástava buněčného cyklu Zvýšená expres e inhibitorů buněčného cyklu (p21Cip1/Waf1, p16INK4a, p15INK4b) Hypofosforylace proteinu Rb Aktivace mechanismů odpovědi na poškození DNA Přetrvávající ložiska γH2AX v místě poškození DNA Změny sekrečního fenotypu
Jak souvisí tyto cesty s kancerogenezí? Onkogeny indukovaná senescence
Apoptóza a senescence jako protinádorová bariéra indukovaná onkogeny u prekarcinogenních lezí Aktivace onkogenů a ztráta nádorových supresorů
Aberantní proliferace Genomová nestabilita
apoptóza
Odpověď na poškození DNA
senescence
Poškození těchto bariér vede ke vzniku nádorů
Bártková et al. Nature. 2005, 434(7035):864-70.
Karcinom močového měchýře p-Chk2 nejprve stoupá, v pozdních stádiích je pozitivita nižší Podobně reagují i p-ATM, p-p53, p-H2AX N- normální uroepithel Ta – časné povrchové léze T1 –nejčasnější invazivní fáze T2-T4 více vyvinuté primární karcinomy
(Thr 68)
(Ser 1981)
(Ser 15)
(Ser 139)
Gorgoulis VG et al. Nature. 2005, 434(7035):907-13.
Karcinom plic Ç p-H2AX 53BP1 u hyperpl. lokalizován v místě DSB, později difúzně Ç p-Chk2 Změny p53 a apoptózy Chybí apoptóza
Druhou protinádorovou bariérou je senescence 1. 2.
DNA poškození vede přes ATM kinasu a p53 k expresi p21 a senescenci Stresové faktory, onkogeny, poškození chromatinu, aktivace MAPK Æ exprese p16 Stres Onkogeny ROS
Dysfunkce telomer
Onkogeny Mos protein
MAPK aktivace Poškození DNA aktivace ATM
ERK fosforylace
p53
p21 Reverzibilní růstový blok
p16, p15, p19 Senescence Ireverzibilní růstový blok
Změny sekrečního fenotypu
Vzestup produkce prozánětlivých cytokinů a chemokinů (IL-1α, IL-6, IL-8, GRO α, β, γ, GCP2, NAP2, ENA-78) Vzestup počtu receptorů CXCR2/IL8RB Následná intracelulární aktivace MAPK, PI3K a Rac Upregulace transkripčních faktorů NFκB, C/EBPβ Æ vzestup produkce cytokinů a CXCR2 – pozitivní zpětná vazba, autokrinní podpora senescence, vzestup p16 Stoupá produkce kyslíkových radikálů Æ ? poškození DNA Æ ? aktivace DDR mašinerie , p53 Rovněž vzestup sekrece růstových faktorů (EGF, VEGF, kolonie-stimulujících faktorů), matrix metalloproteinas (MMP-1, -3, -10) i jejich inhibitorů, aktivátorů plasminogenu i jejich inhibitorů, fibronektinu
Onkogení signály
Přetrvávající poškození DNA
Zkrácení či porušení telomer
SENESCENCE Senescence associated DNA-damage foci
Senescence associated secretory phenotype MAPK růstové faktory MMPs
IL6
TGFβ
JAKs
IL8
Děkuji za pozornost. Hezký den!
p53
CXCR2
p15 Pro-onkogení signály
ATM, γH2AX
p16
p21
Zástava buněčného cyklu Protinádorová bariéra
Chk1,2
