Kansere Yol Açan Onkojenik Virüsler Tıbbi Mikrobiyoloji Anabilim Dalı Kansere Yol Açan Onkojenik Virüsler 2015-2016, Bahar, Trakya Üniv Tıp Fak 6. kurul, 27.10.2015 Neşe Akış, PhD, http://neseakis.trakya.edu.tr, akisn@trakya.edu.tr

1 Tümör gelişim süreci

Lütfen 3 sayfalık Tümör Gelişim Patofizyolojisi sayfalarını okuyunuz Stresli hücre + Stres yanıtında yetersizlik  Hücresel hataların protoonkogenden onkogen oluşturması ve tümör hücresine dönüşüm  Anti-tümör yanıtında yetersizlik  Çoğul onkogenik mutasyonlar + İmmün yanıtın tümör tarafından modifikasyonu  Tümör çoğalması ve kanser gelişimi

Protoonkogenlerimizin ve anti-tümör genlerimizin ürünleri 2 Protoonkogenlerimizin ve anti-tümör genlerimizin ürünleri

Hücre siklusunda protoonkogen ürünlerinin rol oynadığı noktalar ve dönemler M kontrol noktası Mitoz G2 kontrol noktası Hücre bölünmesi Bölünmeye hazırlık G1 kontrol noktası Genom replikasyonu Hücre çoğalması 5

PROTOONKOGEN ÜRÜNLERİ Myb Mos Fms Fes Myc Src Ras Sis Erb Çoğalma faktörleri Çoğalma Faktör algaçları Çoğalmada sinyal iletim proteinleri Çoğalmada transkripsiyon faktörleri

Anti-tümör gen ürünleri Rb (Retinoblastoma proteini) P53 proteini

PROTOONKOGEN ÜRÜNÜNÜN İŞLEVİ PROTO-ONKOGEN ÜRÜNLERİNİN İŞLEVİ ÖRNEKLER DNA kırpılma kontrolü (nukleus) myc Hormon/çoğalma faktör bağlanmasını bildirici protein Src (membran-bağlı tirozin kinaz) GTP-bağlayan protein yüzeyden nükleusa sinyal iletiminde rol oynar ras Çoğalma faktörleri sis (değişmiş PDGF B zincir) Çoğalma faktör reseptörleri erb-B (EGF R homolog; tirozin kinaz). fms (M-CSF)reseptör homolog)

TERMİNOLOJİ Bir hücre mutasyonla tümörleşmişse ona onkojenik transformasyona veya malin transformasyona uğramış demekteyiz Bir protoonkogen mutasyonla onkogene dönüştüğünde ona da demekteyiz c-onc

anti-tümör genlerimizin onkogenlere dönüşmesinin sonuçları 3 Protoonkogen ve anti-tümör genlerimizin onkogenlere dönüşmesinin sonuçları

Strese karşı normal yanıt Anormal durum Onkogen proteini DNA’ya her zaman bağlıdır Bekleyen protein DNA’da lezyon Normally, the unmutated protein binds only under special circumstances such as when a growth signal is received at the cell plasma membrane. In the heterozygote, the mutant oncogene protein (e.g. myc protein) can bind to the DNA (for example) in the absence of a signal and cause growth. Thus the mutation is dominant over the wild type as there will be mutant protein in the heterozygote that can always signal growth Bağlı protein DNA Protoonkogen proteini gereken noktada DNA’ya bağlanır ve replikasyonu durdurur Mutant DNA

Stres durumunda Rb bağlanır ve hücre döngüsünü/kopyalamayı durdurur Normal durum Anormal durum Stres durumunda Rb bağlanır ve hücre döngüsünü/kopyalamayı durdurur Stres olduğunda mutant veya engellenmiş Rb’de bağlanma yok, çoğalma sürer Rb Bekleyen protein Rb Mutant Instead of being like myc which, when expressed, promotes cell division, Rb protein controls cell growth so that it is shut down. Thus when one gene is mutated so that it cannot function, there is still the other gene in the hereozygote that can produce Rb protein to control growth. Only in the homozygous mutant is there no functional Rb protein and so growth is no longer controlled. Rb Bağlı protein DNA DNA

Virüs etkisiyle onkogen aktivitesi gelişmesi ve onkojenik virüsler 4 Virüs etkisiyle onkogen aktivitesi gelişmesi ve onkojenik virüsler

TERMİNOLOJİ v-onc v-onc Bir virüs konak hücrede kromozoma entegre oluyorsa kromozom mutasyona uğramış demektir. Bu hücreye viral transformasyona uğramış hücre demekteyiz Vial bir gen ürünü konak hücrede onkogen aktivitesine neden oluyorsa sebep olan viral gene demekteyiz taşıyan virüslere onkojenik virüsler v-onc v-onc

Onkojenik virüsler viral transformantta tümör gelişimini iki yoldan biri ile sağlarlar Virüsün onkogenik mutasyona sebep olması Virüsün protoonkogenin veya anti-tümör geninin sağlıklı çalışmasına engel olması Zaman içinde mutasyon beklenir

Onkojenik virüsler ..Sarkoma hızlı virüsleri . Virüs Patoloji (kanserdışı) İnsanda kanserleşme İnsan papillomavirusler AŞISI VAR ! Selim tümör, genital epitel displazi Cilt, lariks, özofagus, akciğer, genital İnsan polyomavirüsler Ensefalopati (JC alt tipiyle) Prostat, sarkoma, cilt Epstein-Barr virus Enfeksiyon mononükleozu Lenfomalar HHV-8 MCD, lenfoproliferatif Kapoksi’s sarkomu, lenfoma CMV Mononükleoz, göz, pnömoni, ensefalit, karaciğer ve sindirim yolu hastalık Beyin Hepatit B AŞISI VAR ! Karaciğer hastalıkları Karaciğer Hepatit C Wasting sendromu Lösemi, sarkoma HTLV-I, HTLV-II SSS patoloji, immün yetmezlik Lösemi HIV-1, HIV-2 AIDS (diğer türlerde artirit, anemi ensefalit, SSS patoloji) ..Sarkoma hızlı virüsleri .

DNA virüslerinden Onkojenik Papiloma ve Polyoma virüsler 5 DNA virüslerinden Onkojenik Papiloma ve Polyoma virüsler

Papilloma Virüsler >100 tip belirlenmiştir – en sık görülen tipler 6 ve 11 Birçok servikal, vulvar, penil ve parmak kanserleri tip 16 ve 18 ile İLİŞKİLİDİR (penil kanserlerin %70’i; ko- karsinojenik etkiler: toksik etkili kir, güneş ışığı) Hayvanlarda doğal kansere yol açarlar Epitelyotropiktirler – birçok insan tümörlerinde epitel hücre malinitelerine rastlanır No final proof that these viruses cause cancer as Koch’s postulates cannot be fulfilled. Papilloma viruses cannot be grown in culture It appears that there is free plasmid in the cell rather than integration

İnsan kanserlerinin %10’u HPV ile ilişkilidir Serviks Anüs Vajina/vulva Penis Ağız Boğaz Dünyada yıllık vaka

Papilloma virüse bağlı siğil ile gelişen ‘’Epidermodysplasia verruciformis’’ malin deri squamous hücre karsinoması siğil

Papilloma virüse bağlı siğil ile gelişen ‘’Condyloma acuminata ilişkili Bowen's tümör hastalığı’’ İyi tedavi edilmemiş Condyloma acuminata invaziv squamous hücre karsinoması siğil 15-20 yıl

Papilloma virüs ile gelişen ‘’Bowenoid papuloz’’ (hiperkeratotik genital lezyon) siğil squamous hücre karsinoması

Papillomavirüs kanserleri aşılama ile önlenebilir ! Etkin Aşı Gardasil : HPV tip 6, 11, 16 ve 18 rekombinant protein karışımı, mayada üretilmiş

Polyoma İnsan Polyomavirüsler: Polyomavirüs-JC Polyamavirüs-BK Merkel hücrelerde ve ürotelial karsinomaya yol açabilir

Onkojenik Papiloma ve Polyoma virüslerde tümörleştirme mekanizması 6 Onkojenik Papiloma ve Polyoma virüslerde tümörleştirme mekanizması

Ortak özellikler Viral transformasyonun erken dönemde ifade edilen ve virüsün yapısında rol almayan proteinler v-onc onkogen ürünüdür v-onc’lar nükleusda çalışırlar MHC tarafından yakalandıklarında tümör antijeni olarak sunulurlar Papilloma için örnek: E6 ve E7 proteinleridir. E6 p53’ü ve E7 Rb’yi baskılar Polyoma için örnek: Large T ve Small T proteinleridir. Large T p53’e bağlanır ve bloke eder; Small T fosfatazları bloke eder

Retinoblastoma proteinin v-onc ürünü ile blokasyonu Anormal durum Normal durum DNA’da onkojenik virüsün Rb blokan geni DNA’da Rb geni ifade ifade Rb protein Rb blokan stres It is found that in adenovirus cells, the virus E1A gene makes a protein that complexes with a 105kD cellular protein. This turned out to be Rb protein. Binding Rb protein so that it cannot control growth is the same as mutating both copies of the gene for the Rb protein and so the cell continues to replicate Rb Rb DNA DNA Bağlanma yok, çoğalma döngüsü devam eder Replikasyon durur

P53 proteininin v-onc ürünü ile engellenmesi Normal durum Anormal durum P53 geni P53 geni P53 P53 Papilloma varlığında A similar thing happens to p53 protein in hepatitis C-infected cells and p53 is bound so that it becomes inactive. Again, lack of p53 results in loss of growth control. In papilloma-infected cells, things happen a little differently. In this case the virus makes a protease that destroys p53 protein. Thus, our knowledge of how RNA tumor viruses cause tumors led to the discovery of viral oncogenes. This led to the discovery of cellular oncogenes which in turn led to anti-oncogenes. The discovery of anti-oncogenes showed how DNA tumor viruses cause tumors. stres P53 parçalanır P53 DNA Replikasyon durur Replikasyon devam eder

DNA virüslerinden onkojenik herpes virüsler 7 DNA virüslerinden onkojenik herpes virüsler

Onkojenik herpes virüsler Epstein-Barr Virus Human herpes virus – 8 (Kaposi’s Sarcoma Herpes Virus) 3. CMV ORTAK ÖZELLİKLER: Tümör hücrelerinin küçük bir kısmında konak kromozomuna entegre genomları bulunur. Bazı suşlar hayvanlarda yüksek virülansda tümörleştiricidir. Most people have antibodies against EBV Why some populations get mononucleosis while others get tumors in not known Causes lymphoma in marmosets

Epstein-Barr Virus Burkitt’s Lenfoma (sıtma hastalığının yaygın olduğu bölgelerde sık rastlanır) Nazofarengial kanser (Güneydoğu Asya beslenme kültürüne sahip bölgelerde sık rastlanır) Most people have antibodies against EBV Why some populations get mononucleosis while others get tumors in not known Causes lymphoma in marmosets

Epstein-Barr Virus devam Hodgkin’s lenfoma B hücre lenfoma veya lenfoproliferatif hastalıklar (özellikle immün yetmezlikli hastalarda) X’e bağlı lenfoproliferatif hastalıklar (Duncan's sendromu) AIDS’lilerde oral hairy lökopeni Hodgking’s lenfomada beyine metastaz

Kaposi’s Sarkoma ilişkili Herpes Virüsler Human herpes virus 8; Deri kanseri olan Kaposi's sarkomaya, Gövde kavitelerine yerleşik ve kitlesiz primer efüzyon lenfomaya, Yaygın Castelman’s hastalığına Plazmablastik lenfomaya Diğer atipik lenfoproliferatif düzensizliklere yol açar Kaposi’s sarkomu

Sitomegalo virüs (CMV) Nadiren kansere yol açar Neroblastomalı kadavralardan alınan beyin örneklerinde aktif üreyen CMV gösterilmiştir

8 Onkojenik herpes virüslerin etkisiyle gelişen tümörleştirme mekanizması

Burkitt’s Lenfoma 8:14 translokasyon EBV viral onkogenle DNA kırığı yaparak kromozomlararası translokasyonla promotor oluşturur Burkitt’s Lenfoma 8:14 translokasyon Kırık: kromozom 14 q32 myc Could the break and exchange of parts of chromosomes bring the c-onc under the control of a very active cell promotor? In Burkitt’s lymphoma there is a 8:14 translocation. Myc is at the break site on chromosome 8. What does it come next to on chromosome 14?

Diğer Herpes virüsler Herpes virüsler protoonkogenlerin içine entegre olarak onları onkogenleştirirler fes mos myc abl myb We can map genes to precise locations on chromosomes mos ve myc : Kromozom 8 fes: Kromozom 15

DNA virüslerinden onkojenik HBV 8 DNA virüslerinden onkojenik HBV

Hepatit B Virüsü enfeksiyonu Önemli halk sağlığı problemi. Gelişmekte olan ülkelerde nüfusun %10’u kronik taşıyıcı Uzun latent periyotlarla enfeksiyon Epidemiyoloji: HBV taşıyıcılığı ile hepatosellüler karsinoma sıklığı arasında kuvvetli korelasyon var. Örneğin, Tayvan’da taşıyıcıların karsinoma geliştirme bağıl riski 217 kat fazla. Yüksek taşıyıcılık oranı izlenen Çin’de her yıl 500,000 - 1 milyon yeni hepatoselüler karsinoma vakası görülmekte.

Hepatit B Virüsü kaynaklı tümörleştirme mekanizması HBV’ye ait Hepatitis B x antijen (HBx, bir düzenleyici protein) ve LHBs çeşitli konak proteinleri ile etkileşerek konak hücrenin sinyal iletim ve kırpılma yollarında değişimlere yol açar. Etkileşilen proteinler arasında p53 tümör baskılayıcı gen de bulunmaktadır.

RNA virüslerinden onkojenik HCV 9 RNA virüslerinden onkojenik HCV

Hepatit C Virüsü enfeksiyonu Enfeksiyon uzun latent periyotlarla gerçekleşir HCV taşıyıcılarının %5’i hepatoselüler karsinoma geliştirebilir. Hepatitis C virusunun provirus formu yoktur, genoma entegre olamaz. Etkisini, ifade ettiği NS5A’in (bir düzenleyici protein) tümör baskılayıcı p53 ile etkileşimi üzerinden sağlar.

P53 proteininin engellenmesi Anormal durum Normal durum P53 geni P53 geni P53 P53 HCV varlığında A similar thing happens to p53 protein in hepatitis C-infected cells and p53 is bound so that it becomes inactive. Again, lack of p53 results in loss of growth control. In papilloma-infected cells, things happen a little differently. In this case the virus makes a protease that destroys p53 protein. Thus, our knowledge of how RNA tumor viruses cause tumors led to the discovery of viral oncogenes. This led to the discovery of cellular oncogenes which in turn led to anti-oncogenes. The discovery of anti-oncogenes showed how DNA tumor viruses cause tumors. stres Hepatit C blokanı P53 P53 DNA Replikasyon durur Replikasyon devam eder

RNA virüslerinden onkojenik Retrovirüsler 10 RNA virüslerinden onkojenik Retrovirüsler

İnsan Kanserinde Retrovirüsler Onkovirüsler Lösemi yavaş virüsleri Sarkoma hızlı virüsleri (kuşlarda) Lentivirüsler HTLV-1 HTLV-2 HIV-1 HIV-2 HTLV-5

Klasik RETROVİRAL STRATEJİ adım 1: Onkojenik olmayan retrovirüsün konak kromozomundan protoonkogen çalması Viral RNA vgenom hücre içine girer ve eşlenik DNA sentezleterek provirüs pozisyonuna hazırlanır. Yapışkan viral LTR uçlarıyla konak genomundaki bir protoonkogenin 50-150 nükleotitden daha yakınına entegre olur. Virüsle transforme olan konak hücre normal yaşamını sürdürür. Uygun zaman geldiğinde viral nükleaz, protoonkogene komşu viral LTR ucundan 50-150 nükleotid ötede ve viral protoonkogenin bir kısmını içine alacak biçimde konak kromozomunu keser. Provirüsün diğer ucunu ise bazen bir kısmını konak genomuna bırakacak şekilde keser. Sitoplazmada serbest kalan DNA virion artık bir protoonkogen parçasına sahiptir. Hırsız DNA virion bolca RNA eşleneğini üretir ve RNA virionlar tomurcuklanarak konağı terk ederler. Böylece çoğalmış virüs partikülleri üretilir.

Klasik RETROVİRAL STRATEJİ adım 2: Onkojenik olmayan retrovirüsün onkojenik retrovirüse dönüşmesi Protoonkogen parçası taşıyan retrovirüs yeni konağa girer ve yine aynı yöntemle provirüs olarak kromozoma entegre olur. Provirüs içindeki protoonkogen parçası sıcak bölgelerinden mutasyona uğrayarak onkogene dönüşebilir. Bu gerçekleştiğinde konak hücre tümörleşmeye başlayabilir. Provirüs artık bir onkogen taşır durumdadır ve bundan sonra enfekte edeceği tüm hücreleri malin transformasyona sokacaktır.

Onkojenik retrovirüsler’de konaktan çalınarak geliştirilmiş yaklaşık 40 viral onkogen saptanmıştır Örnek Onkogen Rous sarkoma virüs  v-src Maymun sarkoma virüsü v-sis Kanatlı eritroblastoz virüsü v-erbA or v-erbB Kirsten kemirgen sarkoma virüsü v-kras Moloney kemirgen sarkoma virüsü v-mos MC29 kanatlı myelositoma virüsü v-myc

DİĞER okojenik retrovirüs STRATEJİLERi Onkogen taşımayan bir onkojenik retrovirüs tipi entegrasyonunu konaktaki bir protoonkogeninin promotoruna yapanlardır. Bu durumda hücre çoğalması doğrudan artar. Onkogen taşımayan bir onkojenik retrovirüs konak genomunda parçalar çalarak genom üzerinde gezinebilir (transloke olabilir). Bu esnada çaldığı protoonkogen ile yüksek ifade kapasitesine sahip bir protomorun ardına entegre olabilir. Bu durumda kendisi hızla çoğalırken transloke ettiği protoonkogenin aktivasyonuyla hücre de hızla kontrolsüz çoğalmaya başlar. Örneğin yavaş onkojenik retrovirüsler viral Tax T proteini lenfositleri hızlı proliferasyona iter. Bazı onkojenik retrovirüsler çaldıkları blokan genlerle konak hücrede anti-tümör gen ifadesini baskılar. Hücre kontrolsüz çoğalmaya başlar.

DİĞER okojenik retrovirüs STRATEJİLERi -devam Hızlı çoğalan konak hücresi stres yanıtı geliştirir ve hıza bağlı olarak hata yapma olasılığı artar. Hata yapan hücrede sıcak bölgelerde mutasyon olasılığı artmıştır. Bu stresli ve hata yapan proliferatif hücre öldürülmedikçe tümör gelişimine ilerlenmesi beklenen bir durumdur. Yavaş çalışan onkojenik retrovirüsler tümör gelişimi sağlayacak çeşitte bir mutasyona 20-30 yıl gibi uzun latent periyod sonrasında sebep olurlar. Bu nedenle proliferatif çalıştırılan böyle hücrelerle gelişen lösemilerin sadece %1’i kansere çevrilir.

Human T cell leukaemia virus-1 (İnsan T-lenfotropik virusu) HTLV-1 ve HTLV-2 farklı coğrafik yerleşim gösteren ve kompleks yapılı insan onkojenik retrovirüslerdir. Enfeksiyon sonrası tropik spastik papaparez ve erişkin T hücre lösemisi gelişir

HİV HIV-1 ve HIV-2 çok yavaş gelişen kanserlere yol açarlar. T hücre aşırı proliferasyonu protoonkogenler kullanılarak sağlanır.