Mutageneze Karcinogeneze Klíčová slova Mutace indukovaná m

Mutageneze Karcinogeneze

Klíčová slova Mutace, indukovaná m. , somatická m. , substituce, nonsence m. , missence m. , elongační m. , frame shift m. , mikrodeleční syndrom, thyminový dimer, ionizace molekul, addukt, akridinová barviva, metabolická aktivace mutagenů Integrace proviru, buněčný protoonkogen ve virech, virový onkogen, latentní nádorové viry Dynamické mutace Dědičnost nádorového onemocnění, mnohastupňový vznik nádoru, onkogeny, nád. supresorové geny, mutátorové geny, změna protoonkogenu na onkogen, fúzovaný bcr/abl, translokace protoonkogenu s následnou overexpresí, „Loss of heterozygosity“, Retinoblastom, gen TP 53, Li-fraumeni syndrom, geny DNA repairu, dvojí typ kolorektálního karcinomu

Mutace = náhlá, neusměrněná, trvalá změna genetického materiálu Mutace: spontánní indukované Mutace: somatické – nádory, stárnutí buňky gametické- genetická choroba nebo nosičství mutace v další generaci Mutace: tiché = neutrální ztrátové výhodné

GENOVÉ MUTACE Rozdělení podle důsledků: SYNONYMNÍ. . nevedou k záměně AK MISSENSE. . . chybný smysl - záměna AK NONSENSE. . . vznik terminačního kodonu ELONGAČNÍ. . mutace terminačního kodonu POSUNOVÉ. . . inzerce, delece

Rozdělení podle mechanismu vzniku: SUBSTITUCE → záměna AK - nefunkční enzym INZERCE DELECE - posunové mutace, posun čtecího rámce ( akridinová barviva )

Příklady mutací: A) SUBSTITUCE (alkylace, metylace, hydroxylace→chybné párování) záměna 1 baze = záměna 1 AK MISSESNSE MUTACE - chybný smysl a) uvnitř kódujících sekvencí Př. : srpkovitá anemie G A G→G T G v beta globinovém genu glu → val → Hb. S http: //intranet. canacad. ac. jp: 3445/Biology. IBHL 1/1295 http: //medgen. genetics. utah. edu/

b) vně kódujících sekvencí Př. : hemofilie B: A → G v oblasti promotoru genu pro faktor IX. → změněné množství produktu - vznik terminačního kodonu vznik abnormálního produktu Př. : neurofibromatosa NF 1 C GA T G A arg stop v nádor. supresorovém genu NONSENSE MUTACE http: //medgen. genetics. utah. edu/

B) DELECE, INZERCE (1 nebo více párů bazí, delece části, celého genu i více genů – mikrodeleční syndrom) a) malého počtu bazí (ne násobek 3) posun čtecího rámce ( frame shift mutace ) Př. : ABO krevní skupiny delece G T G → posun čtení v genu pro alelu A → O b) 3 nebo násobek 3 bazí Př. : cystická fibrosa nejčastěji delece 3 bazí → chybí 1 AK ( např. delta F 508 = chybí fenylalanin)

http: //medgen. genetics. utah. edu/ Williamsův sy Mikrodelece na 7 q

c) celého genu Př. : X- vázaná ichtyosa delece genu pro steroidní sulfatázu d) velké části genu Př. : Duchennova muskulární dystrofie Vznik velkých delecí a inzercí : nerovnoměrným crossing overem (aberantní rekombinace)

Mutageny Fyzikální: záření UV – dimery T-T, C-C, T-C ionizační (rtg, gama) přímý účinek záření – zlomy DNA nepřímý účinek – ionizace molekul prostředí zlomy DNA Biologické – viry – integrace do genomu

Chemické látky alkylační látky – addukty analogy bazí - akridinová barviva – inzerce kys. dusitá – deaminace bazí – porucha párování Látky přímo působící nepřímo působící – po metabolické aktivaci (cytochromy) http: //www. bioweb. genezis. eu/? cat=7&file=mutageny

Viry schopnost integrovat svoji NK do genomu hostitelské buňky nesou onkogeny - DNA nádorové viry nebo přenáší buněčné protoonkogeny - RNA nádorové viry - Retroviry Buněčné protoonkogeny homologní virovým onkogenům v-onkogeny - nemají introny, původ z protoonkogenů hostitelské buňky

Latentní nádorové viry integrace proviru = nemají onkogen, ale integrují se do sousedství buněčného protoonkogenu - svými „enhancery“ (=regulační sekvence) aktivují vyšší transkribci protoonkogenu (př. ALV - ptačí leukozové viry)

Příklady virů spojených s nádor. onemocněním DNA: - Herpesviry: EBV - Hepadnaviry: hepatitis B, C - Papilomaviry: dlaždicobuněčný ca. - Adenoviry RNA: - retroviry: HIV 1 -2

Mutace dynamické postupný vznik – počáteční změna potencuje další změnu = amplifikace opakování tripletů, např. fragilní X vznik přes „premutaci“ v předchozí generaci tento typ mutací nevzniká v důsledku působení mutagenů !

Nádory Dědičnost: většinou děděna vnímavost - multifaktoriálně 5% familiární nádory (AD s neúplnou penetrancí) u všech se uplatňují mutace při vzniku nádor = klon - vznik z 1 buňky

Mutace/delece tu su genu APC 5 q Ztráta heterozygotnosti Mnohastupňový vznik nádoru- více genetických změn Normální epitel. buňka DNA hypometylace Nadměrná proliferace Adenom III DCC- deleted in colorectal carcinom Mutace K-ras onkogenu 12 p Ztráta heterozygotnosti chrom. ztráta tu su genu p 53 na 17 p Adenom I raný Mutace/delece, chrom. ztráta tu su genu DCC 18 q Adenom II Středně pokročilé 1. stupeň může být dědičná změna – mutace na 5 q APC (adenomatózní polyposis coli) Karcinom metastáze

Genetické faktory: Mutace protoonkogenů → onkogeny = abnormál. buněč. dělení nádorových supresorových genů = ztráta funkce obou alel = abnormál. buněč. dělení mutatorových genů (reparačních) - zvýšená frekvence mutací - maligní transformace

Onkogeny Protoonkogeny - kontrola buněčného dělení produkty: růstové faktory, receptory růstových faktorů GTP vazebné proteiny tyrozinkinázy (fosforylace proteinů) cytoplazmatické proteiny transkripční proteiny kontrolující buněčný cyklus úloha v buněčných komunikacích a v přenosu signálu

Změna protoonkogenu na onkogen bodovou mutací chromozomální translokací → fúzované geny nebo s jinými regulačními sekvencemi inzercí retroviru amplifikací: „ double minutes“ HSR = homogenně se barvící oblasti dysregulací imprintingu (metylace) stačí změna v alele protoonkogen – mutace má dominantní charakter asociace

Chromozomální translokací př. CML = chronická myeloidní leukemie Ph 1 chromozom - t (9; 22) c-abl z 9 q přenesen na 22 q → chimerický gen (fúzovaný bcr/abl) → abnormální protein se zvýšenou tyrozinázovou aktivitou - abnormální stimulace buněč. dělení př. BL= Burkittův lymfom - t(8; 14) c-myc z 8 q přenesen na 14 q do blízkosti imunoglobulin. genů - vysoká transkripční aktivita - nadprodukce normálního produktu Důsledek změny: tvorba abnormální produktu nebo nadprodukce normálního produktu

CML society of Canada http: //www. cmlsociety. org/? q=node/14

Fuzovaný gen bcr/abl u CML http: //www. abbottmolecular. com/LSIBCRABLDual. Color. Single. Fusion. Translocation. Probe_5362. aspx

Translokace 8 q/14 q u Burkittova lymfomu http: //neumanngen 677 s 09. weebly. com/

Ztráta chromozomu v buňkách nádoru prsu

Nádorové supresorové geny produkty: blokují růst a buněčné dělení mutace tumor supresorových genů - recesivní charakter – mutace obou alel - ztráta funkce (Loss Of Heterozygozity - LOH)

Retinoblastom (model 2 stupňového vzniku nádoru) AD s neúplnou penetrancí!!! dědičný nádor: časný nástup, bilaterální 1. stupeň: mutace zárodečná (zděděná nebo vzniklá „de novo“- tj. v 1 pohlavní buňce), nebo delece na 13 q (gen pro Rb protein) 2. stupeň: mutace somatická v 1 buňce retiny = ztráta heterozygozity

Nádorový supresorový gen TP 53 (protein p 53) (17 p 13) - DNA poškození - dočasná zástava buněč. cyklu - umožnění reparace pokud poškození není zreparováno - vyvolání apoptozy = programovaná buněčná smrt mutace p 53 - výskyt v různých nádorech (Li Fraumeni syndrom - nádorové rodiny = rodiny s vysokým výskytem různých nádorů v mladém věku )

Rodina se syndromem Li- Fraumeni http: //p 53. free. fr/Database/p 53_cancer/p 53_germline. html

Mutátorové geny DNA repairu - odpovídají za reparaci poškození DNA mutace jsou recesivní Př. : dědičný nádor tlustého střeva, bez předchozího polypózního stadia (tzv. dědičný nepolypózní kolorektální kardinom tl. střeva nebo rekta)

Další faktory karcinogeneze: 1. Geny podmiňující přeměnu chemických látek = metabolická aktivace geneticky podmíněná schopnost detoxikovat škodlivé látky enzym arylhydrokarbon hydroxyláza - přeměna polycyklických hydrokarbonů (cigaretový kouř) na epoxidy (karcinogenní produkty) Jedinci s vysoce aktivní alelou a kuřáci nebo osoby pracující v riziku (asbest) = riziko Ca plic recesivní homozygoti - enzym neaktivní - nemetabolizují = rezistentní na CA plic

2. Geny pro reparaci 3. Geny imunitní odpovědi Imunitní systém: T lymfocyty - cytotoxický efekt + cytokiny NK buňky - nespecificky cytotoxické selhání imunitních mechanismů - rozvoj nádoru defekt v imunitě - vrozený nebo AIDS = vysoké riziko nádorů

1. Které aberace jsou balancované, které nebalancované? 2. Přesný počet chromatid a chromozómů při mitóze a při 1. a 2. meiotickým dělení? 3. Co je to nondisjunkce a co způsobí? 4. Procentuální pravděpodobnost přenosu autozomálně dominantní či recesivní, x-vázané dom či reces. choroby na potomky? 5. Turnerův a Downův syndrom – vznik a fenotyp? 6. Co je to primární a sekundární prevence? 7. Kdy je indikováno cytogenetické vyšetření postnatální a kdy prenatální? 8. Co způsobí změnu protoonkogenu na onkogen? 9. Vznik polygenně podmíněných vad? 10. Dědičnost krevních skupin? 11. Hardy-Weinbergův zákon? atd