Kanser Biyokimyası Dr. Akın Yeşilkaya

Kanser Biyokimyası AMAÇ: Kansere neden olan ve gelişiminde rol oynayan biyokimyasal mekanizmaları anlamak.

Kanser Biyokimyası ÖĞRENİM HEDEFLERİ: Kanser nedir? Kansere neden olan etkenler nelerdir? Hücre büyümesinin kontrolü nasıl yapılıyor? DNA DNA’ya sinyal iletimi Genel membran sinyal iletim mekanizmaları Onkogen nedir? Onkogenlerin etki mekanizmaları nelerdir? Tümör Süpressör genler nelerdir?

Kanserin Önemi Ölümcül hastalıklar içerisinde sıklık açısından kardiyovasküler hastalıklardan sonra kanser gelmektedir. Sosyoekonomik önemi: Her türlü yaş grubunda yer alması Bireysel ekonomik problem olması

Kanser hücreleri diğer hücrelerden ayıran 3 önemli özellik: Büyümenin kontrolünün azalması veya kısıtlanması (Kontrol edilemiyen büyüme), Belirli bölgelere invazyon (İnvazyon kabiliyeti), Vücudün diğer taraflarına yayılması (Metastazis).

Benign tümör hücreleri diğer dokulara invaze olamaz ve vücüttaki diğer yerlere yayılamaz.

Kanser oluşturan ajanlar 3 geniş grupta toplanır: Fiziksel ajanlar Kimyasal ajanlar Biyolojik ajanlar

1. Fiziksel Ajanlar Radyant enerji: neden olur. pirimidin dimerlerin oluşumuna tek veya çift zincir kırılmalarına zincirlerde kross-link oluşumuna neden olur.

1. Fiziksel Ajanlar x ışınları veya g ışınları serbest radikaller ortaya çıkmasına neden olur ( 1O2,  OH, O2- v.s.)

2. Kimyasal Bileşikler: İnsanda görülen kanserlerin % 80’i çevresel faktörler, özellikler kimyasallar neden olur. Kişinin böyle bileşiklerle karşılaşması Mesleğinden (benzen, asbestos, v.s.) Diyetinden (Aflatoksin - Aspergillus flavus küfünden kaynaklanır) Yaşam tarzından (sigara) Terapotik ilaçların alımında

Bazı Kimyasal Karsinojenler:

Bazı Kimyasal Karsinojenler:

2. Kimyasal Ajanlar Karsinojenik kimyasalların ortak özellikleri Yapısal olarak Etki şekli olarak Direkt etki (azotlu hardal, b-propiyolakton) İndirekt etki (2-asetilaminofluren)

2. Kimyasal Ajanlar Bazı kimyasallar karsinojenik etki gösterebilmeleri için metabolik reaksiyonlar ile aktiflenmesi gerekir. Bu olaya Metabolik Aktivasyon, reaksiyona giren bileşiklere de Prokarsinojen denir.

2. Kimyasal Ajanlar Prokarsinojen  Proksimat Karsinojen  Karsinojen 2-asetilaminofluren  N-hidroksi asetilaminofluren sülfat esteri

2. Kimyasal Ajanlar Karsinojenler elektrofilik moleküllerdir. Bundan dolayı nükleofilik karakterde olan DNA, RNA ve proteinlere saldırırlar Karsinojenler çoğunlukla polisiklik aromatik hidrokarbonlardır. Bu tür bileşikler organizma için ksenebiyotik karakterde oldukları için aynı metabolik yolları kullanırlar. Sitokrom P450 Sitokrom P448

2. Kimyasal Ajanlar Kimyasal karsinojenler DNA, RNA ve proteinlere kovalent olarak bağlanırlar. Nükleik asit içerisinde karsinojenler özellikle Guanin’i tercih ederler

Ames Testi Bir kimyasal bileşiğin karsinojenik olup olmadığını anlamak için yapılır. Salmonella typhimurium (His-  His+) Negatif çıkan bir sonuç kesinlikle karsinojenik değildir anlamına gelmez.

Mutasyonlar Transisyon Transversiyon Ve diğerleri

Karsinogenezisde DNA’nın Önemi: Kanser hücreler başka kanser hücrelerini üretir. Radyasyon gibi fiziksel etkenler ile kimyasal karsinojenler DNA’yı etkiliyerek mutasyonlara neden olur. Tümör hücrelerinin çoğu anormal kromozomlar gösterir. Kanser hücrelerinden saflaştırılmış DNA, normal hücreleri potansiyel kanser hücresine dönüştürebilir. Bunlardan başka çeşitli epigenetik faktörler karsinogenezisde rol oynayabilir.

Kültür Hücrelerinde Malign Transformasyon Morfolojik değişiklikler Transforme olmuş hücreler daha yuvarlaktırlar. Hücre sayısı artmakta Çoklu tabaka oluşturma eğilimi İlişkinin ve hareketinin kısıtlanması İntakt inhibisyonun ortadan kalkması Biyokimyasal Değişiklikler Glikoliz hızı, membran yapısı, RNA ve DNA sentezi, büyüme faktörlerin ve bazı hormonların sentezi

Biyokimyasal Değişiklikler Pirimidin, pürin, DNA ve RNA sentezinde artış, Pirimidin ve Pürin katabolizmasında azalış, Glukoz yapım ve yıkımında artış, (Laktat) Protein sentezinde artış, Belli aminoasitlerin katabolizmasında artış, Üre siklüsünde azalış Gliserol yapım ve yıkımıında artış Lipoliz artar

Malign Transformasyon

Hücre İçi Sinyal İletimi (Signal Transduction) Reseptörlere göre Hücre dışında olanlar Hücre içinde olanlar Doğrudan DNA ile etkileşime girenler. Membrandan sitoplazma geçen ve enzimatik aktivite gösterenler (Tirozin kinaz). Membranın iç kısmında GTP hidrolizine neden olanlar.

Sinyal İletimi İkinci mesajcılarına göre cAMP, cGMP, Diaçilgliserol (DAG), İnositol fosfat (IP), Ca+2, Protein tirozin kinaz (PTK).

Sinyal İletimi cAMP cGMP

Sinyal İletimi Diaçilgliserol ve İnositol Fosfat

Diaçilgliserol ve İnositol trifosfat Endoplasmik retikulum’daki Ca+2 depolarını serbest bırakır. Diaçilgliserol Protein kinaz C’yi aktif hale getirir.

Serbest Kalsiyum (Ca+2) Enzim aktivasyonunda önemli rolü vardır. Kalmodulin, Ca+2’u büyük bir afinite ile bağlar. Birçok enzim aktivasyonu Kalmoduline ihtiyaç duyar. Kalmoduline bağımlı birçok enzim fosforilasyon - defosforilasyon reaksiyonlarından sorumludur.

Protein Kinaz Aktivasyona gereksinimi var. 2 R ve 2 C altünitelerinden meydana gelir. Substratların fosforilasyonundan sorumludur.

Sinyal İletimi Reseptör aracılığı ile PKA’nın Aktivasyonu Glukagon G-protein (a, b, g altbirim Reseptör Aktif + a altbirim adenilat siklaz (inaktif) cAMP ATP Fosforile birçok substrat aktif PKA (inaktif)

Sinyal İletimi Reseptörlerine göre: Sitoplazmik reseptörler G-Protein bağımlı reseptörler Tirozin kinaz aktivitesine sahip reseptörler

Sinyal İletimi

EGF Reseptörü Normal EGF receptor Ekstraselüler boşluk ErbB proteini EGF-bağlanma bölgesi Tirozin kinaz birimi EGF-bağlanma Bölgesi boş; Tirozin kinaz inaktif Tirozin kinaz sürekli olarak aktif. ErbB proteini EGF’in bağlanması Tirozin kinazı Aktive eder Normal EGF receptor

Büyüme Faktörleri etkilerini: Büyüme Faktörleri Transmembran Sinyal Transdüksiyonu üzerinden mitojenik aktivite gösterirler. Büyüme Faktörleri etkilerini: Endokrin Parakrin Otokrin şeklinde gösterirler.

Aktive olmamış onkogenlere Proto-onkogen denilir. Kansere neden olabilen genlere onkogen’ler denir. Aktive olmamış onkogenlere Proto-onkogen denilir. c-onc : Sellüler onkogen; c-ras V-onc: Viral onkogen; v-ras  

Rous Sarkoma Virüsü Rous sarkoma virusunun genomu gag pol env src gag Virüse grup spesifik antijen pol Reverse (zıt) transkriptaz env Viral zarfın bazı glikoproteinleri src Protein tirozin kinaz

Onkogenler Erb-B Epidermal büyüme faktörünün reseptörünü yarısını (enine kesilmiş kısmını) sis geni Trombosit türevli büyüme faktörünün B zincirinin yarısını (enine kesilmiş kısmını) myc geni DNA bağlayıcı bir protein (mitozun kontrolünde yer alan) src geni Protein tirozin kinaz aktivitesi gösteren ras geni G proteinin mutasyona uğramış a alt birimi

EGF Reseptörü/ErbB İlişkisi Ekstraselüler boşluk EGF-bağlanma bölgesi Tirozin kinaz birimi EGF-bağlanma Bölgesi boş; Tirozin kinaz inaktif Tirozin kinaz sürekli olarak aktif. ErbB proteini EGF’in bağlanması Tirozin kinazı Aktive eder Normal EGF receptor

Erb-B geni: Epidermal büyüme faktörünün aktif olan yarısını kodlamaktadır Sis geni: Trombosit büyüme faktörünün B zincirinin yarısını, Myc geni: DNA bağlayıcı bir protein Src geni: Protein tirozin kinaz aktivitesi Ras geni: G proteinin mutasyona uğramış alfa altbirimini kodlamaktadır.

Onkogenlerin Etki Mekanizmaları Büyümenin kontrolüne katılan anahtar intrasellüler yollara etkili olurlar (ras, myc-c ve src), Onkogen ürünleri, bir büyüme faktörünün etkilerini taklit edebilirler (sis = PDGF-B’nin yapısı), sis’in ürünü olan onkoprotein PDGF’nin B zincirindeki 109 aminoasitten 100’ünü kodlamaktadır. Bir büyüme faktörü için var olan bir reseptörü taklit edebilirler (erb-b = EGF reseptörü).

Tümör Supressör Genler Tümor supresör genler ressesiv onkogenler veya anti-onkogenler olarak tanımlanırlar.

Kromozomal Lokalizasyon Familiyal Kanser Sendromu Tümör Süpressör gen Fonksiyonu Kromozomal Lokalizasyon Gözlenen Tümör tipleri Li-Fraumeni Sendromu P53 Hücre siklüsü regülasyonu, Apoptosis 17p13 Beyin tümörleri, sarkomalar, lösemi, meme kanseri Familiyal Retinoblastoma RB1 Hücre siklüsü regülasyonu 13q14 Retinoblastoma, osteogenik sarkoma Wilms Tümörü WT1 Transkripsiyonal regülasyon 11p13 Pediatrik böbrek kanseri Nörofibromatosis Tip 1 NF1 RAS inaktivasyonunun katalizi 17q11.2 Nörofibromalar, sarkomalar, gliyomalar Familiyal adenomatöz poliposis APC Adezyon molekülleri ile nükleusa sinyal iletimi 5q21 Kolon kanseri Familiyal meme kanseri BRCA1 Bilinmiyor 17q21 meme ve over kanseri BRCA2 13q12 Herediter nonpoliposis kolon kanseri MSH2 DNA’nın uyumsuz tamiri 2p16 MLH1 3p21 von Hippel-Lindau sendromu VHL Transkripsiyon uzamasının regülasyonu 3p25 Renal kanserler, hemangioblastomalar, feokromositoma Familiyal Melanoma CDKN2A 9p21 Melanoma, pankreatik kanser Gorlin sendromu PTCH Muhtemel erken gelişim ve hücre farklılaşması 9q22 Bazal hücre deri kanseri Multiple endokrin neoplazisi Tip 1 MEN1 11q13 İslet hücre tümörleri, karsinoid

RB1 Gen 13q14 kromozomunda lokalizedir. Retinoblastomalarda her iki alelde mutasyon bulunmaktadır. Genin protein ürünü (pRB, p110RB1) birçok hücrede bulunmaktadır. pRB proteini nükleer bir fosfoprotein olup, fosforilasyonu hücre siklüsü boyunca kuvvetli bir şekilde kontrol edilmektedir. pRB bazı viral proteinler ile bağlanarak inaktif kompleksler oluşturmaktadır. Protein özellikle hücre bölünmesinde aktif olan bazı transkripsiyonel faktörlere bağlanarak hücrenin bölünme siklüsünü yavaşlatmaktadır.

p53 (Genom Bekçisi!) Gen 17. kromozomun kısa kolunda lokalizedir. Genin protein ürünü nükleer bir fosfoproteindir (MA 53 kDa). p53 protein dsDNA'da spesifik bölgelere bağlanır. p53 proteini çeşitli viral proteinleri bağlayarak inaktif oligomerik kompleksler oluşturmaktadır. Transkripsiyonel regülatör olarak davranarak hücre bölünmesinde kontrol görevi göstermektedir. Kanser hücrelerinde p53 geninde mutasyonların olduğu gösterilmiştir.

Kolon Kanseri