GENES SUPRESORES

DEFINICIÓN 

Es un gen que reduce la probabilidad de que una célula en un organismo multicelular se transforme en una célula cancerígena.

El fracaso en la inhibición del crecimiento es una de las alteraciones fundamentales en el proceso de carcinogenia. Mientras que los oncogenes dirigen la proliferación celular, los productos de los genes supresores tumorales aplican frenos a la proliferación celular.

Los productos  de los genes supresores tumorales sirven para controlar la división celular. Ellos difieren de los oncogenes en que los productos que producen los supresores de tumor inhiben la división de las células si las condiciones para su crecimiento no son completados. En funcionamiento normal se da una cooperación entre un proto-oncogene y un gen supresor de tumores sobre la proliferación celular.

Se ha hecho evidente que las proteínas supresoras tumorales forma una red de puntos de control que impiden el crecimiento incontrolado, muchos supresores tumorales como la RB y p53, son parte de una red reguladora que  reconoce la tensión  genotóxica de cualquier origen y responde clausurando la proliferación.

Los productos proteicos de los genes supresores tumorales pueden funcionar como factores de transcripción, inhibidores del ciclo celular, moléculas de transducción de señales, receptores de superficie celular y reguladores de las respuestas celulares al daño del ADN.

En la presenta imagen podemos observar los niveles en los que actúan los genes supresores ocasionando daño en la célula. 

GENES SUPRESORES DE TUMORES (GST)

En la gran mayoría de los cánceres la transformación maligna es resultado de la combinación de la activación de oncogenes y la anormal inactivación de genes supresores de tumores. Los GST son también genes de clase II cuyos productos poseen actividad fisiológica que influencia el progreso del ciclo celular y la inducción de Apoptosis. A diferencia de los protooncogenes, los GST son activadores de procesos apoptóticos o bloqueantes del progreso del ciclo celular. Los mecanismos por los cuales la expresión genética de los GST puede alterarse son similares a los de activación de oncogenes. Casi todos los tipos de cáncer humano parecen acompañarse de la pérdida o mutación de uno o más GST.

En todos los casos, la alteración de los GST se manifiesta con carácter RECESIVO, es decir se necesita la alteración de ambos alelos del gen en cuestión para provocar una alteración fenotípica que comprometa la fisiología de la célula.

Se conocen en este momento una docena de GST cuyas funciones biológicas normales incluyen:

• Enzimas de la maquinaria de reparación del ADN
• Moléculas de transducción de señales de proliferación o muerte
• Factores de Transcripción
• Proteínas que participan en el control del progreso del ciclo celular
• Proteínas que participan en la regulación de la Apoptosis.

Se demostró que en general todas las formas alteradas de GST tienen relación con tumores altamente invasivos y resistentes al tratamiento. Cuando los GST no funcionan adecuadamente la célula sigue ciclando a pesar del daño provocado por el tratamiento, y, de esta manera continua proliferando y, es más progresando en la malignidad por acumulación de mutaciones que no son corregidas.

  

Entre los más importantes de este grupo de proteínas son la p53 y la pRB1 (proteína de retinoblastoma1) 

GEN SUPRESOR DE TUMORES P53

Los tumores con alteración de p53 son altamente invasivos es decir con gran nivel metástasis y en general son más resistentes al tratamiento que otros tumores.

p53 es activado por señales proapoptóticas. Se lo denominó “El guardián del Genoma” dado que su función consiste en responder a situaciones en que las condiciones no son adecuadas para el progreso del ciclo en el punto de control G1/S. La activación de p53 se produce por fosforilación y desencadena la síntesis de factores de transcripción. Estos factores de transcripción inducen la síntesis de una quinasa llamada p21. La p21 actúa sobre diversos sustratos para arrestar el ciclo en este punto de control. La p21 básicamente inhibe la interacción CiclinaE/cdk2, impidiendo que la cdk2 promueva el progreso a la fase S.

También inhibe la actividad de la ADN Polimerasa δ dificultando la replicación. Si bien la actividad p53, a través de p21, permite el arresto del ciclo celular en G1/S, también se conoce que puede ejercer el mismo efecto en G2/M por inhibición de la cdk25.  El arresto del ciclo crea las condiciones adecuadas para la reparación del ADN o, en caso de ser irreparable el daño detectado, la inducción de la apoptosis. Por último la p21 puede unirse al Antígeno Nuclear de Células Proliferantes (PCNA) que forma parte de la maquinaria proteica de la replicación bloqueándola.

La acción de p53 no se limita a bloquear el ciclo sino que también participa directamente en la inducción de Apoptosis ya que a través de la activación de factores de transcripción puede modificar la expresión de proteínas reguladoras de la Apoptosis.

GEN SUPRESOR DE TUMORES PRB1  (Proteína de retinoblastoma 1)

Llamada así por estar característicamente ausente en este tipo de tumor, esta proteína se halla fisiológicamente activa en variados tipos celulares como: retina, osteoblastos, fibroblastos y piel. Su actividad biológica está relacionada al progreso del ciclo en G1/S por interacción con la familia E2F de factores de transcripción.

Normalmente, en G1 pRB se halla dimerizada con el E2F. La activación por señales mitogénicas que inducen ciclinas desencadenan la activación de cdks. El complejo pRB/E2F es sustrato de fosforilación para cdks. Cuando las cdks se activan fosforilan a pRB liberándola del complejo; de este modo E2F queda disponible para migrar al núcleo e inducir la transcripción de genes necesarios para el progreso hacia la fase S, especialmente el protooncogén c-myc.

Cuando por alguna razón pRB no es sintetizada en cantidad y calidad adecuada E2F se encuentra permanentemente disponible y se puede perder el control de proliferación de la célula. Esto ocurre en casos de supresión del GST pRB y puede darse también en células en que la expresión génica de pRB es normal pero la célula ha sido infectada por un virus. Se sabe que los adenovirus, papilomavirus producen proteínas virales que ligan a pRB compitiendo con E2F y facilitando de este modo la transformación maligna.

En el siguiente video podemos observar el mecanismo de los genes supresores de tumores

RETINOBLASTOMA

El retinoblastoma es un tumor raro, pero mas frecuente en niños, muchos de los pacientes presentan el tumor en el primer o segundo año de vida.

Los pacientes pueden presentar leucocoria y estrabismo; retinoblastoma, puede ser multifocal y se origina de células embrionarias de la capa fotoreceptora. Puede aparecer esporádicamente o puede ser familiar, nodular y multifocal, se crece lentamente llenando el espacio intraocular produciendo necrosis y depósitos de calcio. Las células tumorales pueden germinar sobre el iris y la cámara anterior, originando exudados blanquesinos blandos. (1)

El retinoblastoma familar quizá es consecuencia de transmisión autosomica dominante de un alelo defectuoso, en el que se afectan todas las células del organismo, en este caso es común la enfermedad bilateral o multicentrica y el gen anormal se transmite a la descendencia.

El retinoblastoma esporádico es consecuencia de mutaciones durante la embriogénesis. Una mutacion al principio de la embriogénesis afecta a todas las células del organismo, creando un defecto de la línea germinativa. Una mutacion tardia en la embriogénesis produce una enfermedad  unifocal, unilateral y no transmisible. En cualquiera de estos casos el segundo alelo sufre una mutacion somatica en la celula retiniana en desarrollo.(2)

Malignización de retinocitoma en retinoblastoma en una preescolar con retinoblastoma bilateral fuente: http://www.scielo.org.ve/scielo.php?pid=S0798-04692007000200010&script=sci_arttext

FISIOPATOLOGÍA

El gen más relacionado con esta patología es el gen RB1, esta forma parte de la familia de los genes supresores de neoplasias, los cuales inhiben el crecimiento celular y regulan negativamente la proliferación. El gen RB1 tiene una longitud de 180,388 pares de bases y está formado por 27 exones, que codifican para un ARNm que se traduce en un fosfoproteína nuclear (PRB), constituida por 928 aminoácidos, con un peso de 105 -110 kDa. PRB es una proteína reguladora del ciclo celular, en donde su estado activo hipofosforilada y suprime la transcripción de genes que regula la división celular, por lo que está involucrada en el ciclo celular y en el proceso de apoptosis. Este gen existe activo en la transición G1/S del ciclo celular, el cual es un intervalo entre la mitosis (M) y la replicación(S), se cree que la transición desde G 1 hasta S es un punto de control extremadamente importante en el reloj del ciclo celular. Antes que nada en el proceso se inicia con la embriogenesis donde  una mitosis es precedida inmediatamente de una replicación de ADN, sin embargo, a medida que continúa el desarrollo, se incorporan dos intervalos al ciclo celular: el intervalo 1 (G 1 ) entre la mitosis (M) y la replicación del ADN (S), y el intervalo 2 (G 2 ) entre la replicación del ADN (S) y la mitosis (M) que es el segundo sitio de regulación celular. Una vez que las células cruzan el punto de control G1, pueden pausar el ciclo celular por un tiempo, pero están obligadas a completar la mitosis. (3)

Fuente: http://webs.uvigo.es/mmegias/5-celulas/ampliaciones/8-centrosoma-ciclo.php

En G1 , sin embargo, las células pueden salir del ciclo celular, bien temporalmente, lo que se llama quiescencia, o bien permanentemente, la llamada senescencia. Por tanto, en G 1 se integran diversas señales para determinar si la célula debe entrar en el ciclo celular, salir del ciclo celular y diferenciarse, o morir. RB es un nodo clave en este proceso decisorio.

¿Cómo es que RB es decisorio?

La iniciación de la replicación del ADN requiere la actividad de complejos de ciclina E-CDK2 y la expresión de la ciclina E depende de factores de transcripción de la familia E2F.

Al principio de G 1 , RB está en su forma activa hipofosforilada y se une a los factores de transcripción de la familia E2F inhibiéndolos, lo que impide la transcripción de ciclina E.  RB hipofosforilada bloquea la transcripción. RB hipofosforilada bloquea la transcripción mediada por E2F al menos de dos formas:

1. Secuestra E2F impidiendo su interacción con otros activadores de la transcripción. Marcados en la figura con el numero 1. 

2. RB recluta proteínas que remodelan la cromatina, como histona desacetilasas e histona metiltransferasas, las cuales se unen a los genes que responden a promotores de E2F como la ciclina E.  Estas enzimas modifican la cromatina de modo que hacen los promotores insensibles a los factores de transcripción. Marcadas con el numero dos. 

Las señales mitógenas conducen a la expresión de ciclina D y la activación de complejos de ciclina D-CDK4/6. Estos complejos fosforilan RB, inactivando la proteína y liberando E2F para inducir genes diana como el de ciclina E. Después, la expresión de ciclina E estimula la replicación de ADN y la progresión a través del ciclo celular.

Cuando las células entran en fase S, están destinadas a dividirse sin estimulación adicional por factor de crecimiento.Durante la fase M subsiguiente los grupos fosfato son eliminadosde RB mediante fosfatasas celulares, regenerando la forma hipofosforilada de RB. Los factores E2F no son los únicos efectores de la detención en G 1 mediada por RB. RB también controla la estabilidad del inhibidor del ciclo celular p27. (3)

Si RB está ausente (como resultado de mutaciones génicas) o su capacidad para regular los factores de transcripción E2F está descarrilada, se liberan los frenos moleculares del ciclo celular y la célula se desplaza a través del ciclo. Las mutaciones de los genes RB que se encuentran en tumores se localizan en una región de la proteína RB, llamada «bolsillo de RB», que está implicada en la unión a E2F. Sin embargo, se ha demostrado que la versátil proteína RB también se une a varios factores de transcripción más que regulan la diferenciación celular.  Por ejemplo, RB estimula factores de transcripción específicos de los miocitos, adipocitos, melanocitos y macrófagos. Por tanto, la vía RB acopla el control de la progresión del ciclo celular en G 1 con la diferenciación, lo que puede explicar cómo se asocia la diferenciación con la salida del ciclo celular.

La razón para la aparición de tumores limitados a la retina en personas que heredan un alelo defectivo de RB no se comprende completamente, pero algunas explicaciones posibles han surgido del estudio de ratones con una alteración dirigida del locus rb . Por ejemplo, los miembros de la familia RB pueden complementar parcialmente su función en tipos celulares diferentes de los retinoblastos. En efecto, RB es un miembro de una pequeña familia de proteínas, las llamadas proteínas bolsillo, que también incluyep107 y p130. 66 Las tres proteínas se unen a los factores de transcripción E2F. La complejidad crece; existen siete proteínas E2F(denominadas E2F1 a E2F7) cuya función es activadora o represora de la transcripción. Se piensa que todas las proteínas bolsillo regulan la progresión a través del ciclo celular, así como la diferenciación de forma similar a la descrita anteriormente para RB. Sin embargo, cada miembro de esta familia de proteínas se une a un grupo diferente de proteínas E2F y también se expresa en diferentes momentos del ciclo celular. Por ello, aunque existe cierta redundancia en la red, sus funciones no se superponen completamente. La complejidad dela red proteína bolsillo-E2F se está desentrañando ahora. Por ejemplo, en un modelo de retinoblastoma en ratones, se ha demostrado que la mutación de miembros diferentes de la red en varias combinaciones genera retinoblastomas no sólo desde los retinoblastos, sino también desde células diferenciadas de la retina, como las interneuronas horizontales. (3)

El gen RB1 se localiza en el cromosoma 13 en la región q 14.2. El análisis citogenético de linfocitos en pacientes afectados con retinoblastoma ha demostrado que solo en un 5% de los casos se observa la pérdida de esta región cromosómica, por lo que es importante considerar la existencia de otras anormalidades cromosómicas, las cuales parecen estar asociadas con el desarrollo del tumor más que con la iniciación del mismo, por lo que en cierta medida deben de existir otro tipo de alteraciones más finas.

En los casos en que el gen RB1 se encuentra normal, es probable que otros factores o proteínas (factores de transcripción como la familia E2F desacetilasas de histonas, desaminasas, cinasas, ciclinas etc) que regulan la función de proteína pRB, sean los que estén alterados favoreciendo de manera indirecta el desarrollo de retinoblastoma. Se han reportado todo tipo de mutaciones en el gen RB1 (eliminaciones, inserciones, etc) siendolas más frecuentes las mutaciones puntuales, estas se presentan en un 50% de las alteraciones de este gen. La mayoría de los estudios concuerdan con que los exones 3, 8, 18, 19 y 20 son las regiones preferenciales de mutación, también llamadas hot spots. La mayoría de las mutaciones son transiciones de C a T (De citosina a timina), aunque no se ha comprobado, se propone que estas citosina están hipermetiladas, permitiendo su desaminación generando así mutaciones, por lo que se cree que este pudiera ser uno de los principales mecanismos que generan mutaciones en RB1. Esta mutación generará una ganancia de Treonina, el cual es un aminoácido susceptible a ser fosforilado. (1)Se ha demostrado que algunas oncoproteinas virales como el antígeno E1A tipo 5 del adenovirus humanos y E7 del VPH de alto riesgo, forman complejos con pRB, esta proteína además de ser secuestrada es marcada para su degradación por el sistema de ubiquitina. Dicha interacción provoca alteraciones en el control del ciclo celular permitiendo que la célula permanezca dividiéndose descontroladamente.

Knudson Knudson en la década de los setenta establece la hipótesis del origen genético del retinoblastoma, en la cual establece que son necesarias dos mutaciones para el desarrollo de esta enfermedad. En la forma hereditaria la primera mutación se encuentra en todas las células del individuo (de manera germinal), en donde el alelo mutado se hereda de uno de los progenitores. La segunda mutación es somática y afecta células de la retina que tienen la primera mutación, generando la homocigocidad de alelos mutados. En la forma no heredada ambas mutaciones somáticas ocurren en la misma célula de la retina. Es importante mencionar que es dos veces más frecuente encontrar alteraciones germinales de C-T que somáticas.

BIBLIOGRAFÍA

(2) Tratado De Medicina Interna, Goldman Bennett, Volumen 2,  21 Edicion, Trastornos Del Aparato Visual, Pag 2467

(1) Revista Medica DR-ISSN-0254-4504, ADOERBIO, Vol. 61, No. 3, Oftalmologia, Martinez Nuñez Zorrila- Beras

(3)Kumar, V. Abbas, A y N. Fausto. Patología Estructural y Funcional. Robbins. 8ª. Edición. España: 2010