39
ΜΙΑ ΝΕΑ ΓΕΝΙΑ ΕΝ ΔΥΝΑΜΕΙ ΘΕΡΑΠΕΙΩΝ ΚΑΤΑ ΤΟΥ ΚΑΡΚΙΝΟΥ:Η ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΩΝ ΚΑΤΑΣΤΟΛΕΩΝ ΤΗΣ PARP ΣΤΟΝ ΚΛΗΡΟΝΟΜΙΚΟ ΚΑΡΚΙΝΟ ΤΟΥ ΜΑΣΤΟΥ ΚΑΙ ΤΩΝ ΩΟΘΗΚΩΝ ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΙΔΗΣ ΝΙΚΟΛΑΟΣ,ΠΑΝΟΥΣΗΣ ΝΙΚΟΛΑΟΣ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ ΤΟΜΕΑΣ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ ΚΥΤΤΑΡΟΥ ΚΑΙ ΒΙΟΦΥΣΙΚΗΣ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ

  • Upload
    breena

  • View
    67

  • Download
    3

Embed Size (px)

DESCRIPTION

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ ΤΟΜΕΑΣ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ ΚΥΤΤΑΡΟΥ ΚΑΙ ΒΙΟΦΥΣΙΚΗΣ. ΜΙΑ ΝΕΑ ΓΕΝΙΑ ΕΝ ΔΥΝΑΜΕΙ ΘΕΡΑΠΕΙΩΝ ΚΑΤΑ ΤΟΥ ΚΑΡΚΙΝΟΥ:Η ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΩΝ ΚΑΤΑΣΤΟΛΕΩΝ ΤΗΣ PARP ΣΤΟΝ ΚΛΗΡΟΝΟΜΙΚΟ ΚΑΡΚΙΝΟ ΤΟΥ ΜΑΣΤΟΥ ΚΑΙ ΤΩΝ ΩΟΘΗΚΩΝ ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΙΔΗΣ ΝΙΚΟΛΑΟΣ,ΠΑΝΟΥΣΗΣ ΝΙΚΟΛΑΟΣ. - PowerPoint PPT Presentation

Citation preview

Page 1: ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ

ΜΙΑ ΝΕΑ ΓΕΝΙΑ ΕΝ ΔΥΝΑΜΕΙ ΘΕΡΑΠΕΙΩΝ ΚΑΤΑ ΤΟΥ ΚΑΡΚΙΝΟΥ:Η ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΩΝ ΚΑΤΑΣΤΟΛΕΩΝ ΤΗΣ

PARP ΣΤΟΝ ΚΛΗΡΟΝΟΜΙΚΟ ΚΑΡΚΙΝΟ ΤΟΥ ΜΑΣΤΟΥ ΚΑΙ ΤΩΝ ΩΟΘΗΚΩΝ

ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΙΔΗΣ ΝΙΚΟΛΑΟΣ,ΠΑΝΟΥΣΗΣ ΝΙΚΟΛΑΟΣ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ

ΤΜΗΜΑ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣΤΟΜΕΑΣ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ ΚΥΤΤΑΡΟΥ

ΚΑΙ ΒΙΟΦΥΣΙΚΗΣ

Page 2: ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ

Εισαγωγή

Ο καρκίνος του μαστού είναι η συνηθέστερη κακοήθεια που πλήττει τις γυναίκες

Το 5% με 10% των καρκίνων του μαστού και των ωοθηκών οφείλονται σε μεγάλη γενετική προδιάθεση και οι αλλοιώσεις των γονιδίων BRCA (από τα αρχικά του καρκίνου του μαστού στα αγγλικά: BReast CAncer) ενοχοποιούνται για το 95% των οικογενών μορφών καρκίνου του μαστού και των ωοθηκών.

Πρόσφατα βρέθηκε μια νέα θεραπευτική μέθοδος που θα θα μπορούσε να συμβάλλει στη δραστική αντιμετώπιση, με μικρές παρενέργειες, των καρκίνων του μαστού που προκαλούνται από γενετικές μεταλλάξεις.

Η νέα αυτή μέθοδος, που βασίζεται σε ουσίες-καταστολείς της Poly(ADP)Ribose Polymerase (PARP), υιοθετεί μια νέα προσέγγιση στη θανάτωση των καρκινικών κυττάρων

Page 3: ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ

Εισαγωγή

Η νέα μέθοδος είναι πολύ πιο δραστική και λιγότερο τοξική αντικατάσταση της χημειοθεραπείας. Είναι ένα είδος θεραπείας που επικεντρώνεται στην αξιοποίηση μιας συγκεκριμένης ανεπάρκειας στα κύτταρα του καρκίνου του μαστού

Τα γονίδια BRCA φυσιολογικά δρουν ως «καταστολείς νεοπλασμάτων», παίζοντας σημαντικό ρόλο στην επιδιόρθωση των βλαβών του DNA. Διαφορετικές μεταλλάξεις αυτών των δύο γονιδίων αποτρέπουν αυτή τη διορθωτική λειτουργία και προδιαθέτουν για τον καρκίνο του μαστού.

Το ένζυμο PARP διευκολύνει επίσης την επιδιόρθωση, προσελκύοντας στην περιοχή που έχει υποστεί βλάβη κατάλληλες πρωτεΐνες.

Εμποδίζοντας τη δράση του PARP, το DNA των καρκινικών κυττάρων υφίσταται αλλοιώσεις που δεν μπορούν να επιδιορθωθούν ορθώς λόγω ανεπάρκειας του γονιδίου BRCA

Page 4: ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ

Καρκίνος

Ο ανθρώπινος καρκίνος είναι ένα σύμπλεγμα νόσων που χαρακτηρίζονται από ανεξέλεγκτο πολλαπλασιασμό και ανοργάνωτη ανάπτυξη των προσβεβλημένων κυττάρων

Τα καρκινικά κύτταρα διηθούν τους γειτονικούς ιστούς, βρίσκοντας έτσι πρόσβαση για το κυκλοφορικό σύστημα και καταφέρνουν να προσβάλλουν άλλους ιστούς

Page 5: ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ

Καρκίνος

Αιτίες πρόκλησης καρκίνου• Χημικές ουσίες

Χημικές ουσίες που ανέρχονται σε εκατοντάδες είναι γνωστό ότι προκαλούν καρκίνο σε πειραματόζωα και ορισμένες απ’αυτές έχει αποδειχθεί ότι είναι καρκινογόνες και για τον άνθρωπο

Page 6: ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ

Καρκίνος

Αιτίες πρόκλησης καρκίνου• Ακτινοβολία

Η ιονίζουσα ακτινοβολία κάθε μορφής, συμπεριλαμβανομένου και του υπεριώδους φωτός, είναι καρκινογόνος.

Page 7: ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ

Καρκίνος

Αιτίες πρόκλησης καρκίνου• Ιοί

Οι ενδείξεις για ιογενή πρόκληση καρκίνου στον άνθρωπο παρέμειναν επί πολύ καιρό ισχυρές αλλά μόνο περιστασιακές. Είναι τώρα, όμως, σαφές ότι το λέμφωμα του Burkitt, ο καρκίνος του ρινοφάρυγγα και η λευχαιμία των Τ-κυττάρων προκαλούνται σχεδόν σίγουρα από ιούς.

Page 8: ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ

Καρκίνος

Θεραπεία του καρκίνου1. Χειρουργική

Για να επιφέρει η χειρουργική επέμβαση ίαση, πρέπει να πραγματοποιηθεί πριν εξαπλωθεί ο καρκίνος σε όργανα και ιστούς που δεν μπορούν να αφαιρεθούν με ασφάλεια

2. ΑκτινοθεραπείαΗ ακτινοθεραπεία χρησιμοποιεί ιονίζουσες ακτινοβολίες –ακτίνες Χ, σωματίδια (ηλεκτρόνια, νετρόνια), και ακτίνες γ- για την καταστροφή κυττάρων με την παρεμπόδιση της ικανότητας τους για διαίρεση

3. ΧημειοθεραπείαΗ χημειοθεραπεία μπορεί να θεραπεύσει ορισμένες μορφές καρκίνου. Οι θεραπείες με συνδυασμούς φαρμάκων προκάλεσαν μακροχρόνιες περιόδους ύφεσης χωρίς σημεία νόσου σε πολλές περιπτώσεις

4. Άλλες πειραματικές μέθοδοι π.χ Ανοσοθεραπεία ,χρήση υπερθερμίας

Page 9: ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ

Καρκίνος

Τύποι καρκίνου1. Καρκίνος του μαστού

Ο καρκίνος του μαστού είναι η υπ’αριθμόν 1 αιτία θανάτου από καρκίνο στις γυναίκες

Οι γυναίκες που αρχίζουν να έχουν έμμηνη ροή σε μικρότερη ηλικία διατρέχουν μεγαλύτερο κίνδυνο από εκείνες που αρχίζουν αργότερα και οι γυναίκες που υποβάλλονται σε χειρουργική αφαίρεση ωοθηκών πριν την ηλικία των 35 ετών φαίνεται ότι διατρέχουν σημαντικά μικρότερο κίνδυνο απ’τις γυναίκες που υφίστανται φυσική εμμηνόπαυση

Page 10: ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ

Καρκίνος

Τύποι καρκίνου2. Καρκίνος των ωοθηκών

Ο καρκίνος των ωοθηκών προσβάλλει πολλές γυναίκες των βιομηχανικών χωρών στο Δυτικό κόσμο.

Έχουν αναγνωριστεί πολλοί και διάφοροι τύποι καρκίνου των ωοθηκών. Εμφανίζονται είτε στο επιθήλιο είτε σε στοιχεία του συνδετικού ιστού και πολύ σπάνια και στα δύο. Οι πιο συχνές μορφές είναι αδενοκαρκινώματα τα οποία εμφανίζονται στο επιθήλιο.

Οι όγκοι μπορούν να θεραπευτούν επιτυχώς με χειρουργική επέμβαση, αν διαγνωστούν έγκαιρα. Η εξάπλωση της νόσου πέρα από τις ωοθήκες απαιτεί πιο ριζική θεραπεία, όπως είναι η ακτινοθεραπεία και η χημειοθεραπεία.

Page 11: ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ

ΤΑ ΓΟΝΙΔΙΑ BRCA1 ΚΑΙ BRCA2 ΚΑΙ ΟΙ ΠΡΩΤΕΪΝΕΣ ΤΟΥΣ

Page 12: ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ

ΤΑ ΓΟΝΙΔΙΑ BRCA1 ΚΑΙ BRCA2 ΚΑΙ ΟΙ ΠΡΩΤΕΪΝΕΣ ΤΟΥΣ

ΓΕΝΙΚΑ Η απομόνωση των γονιδίων που προδιαθέτουν για μια οικογενή

ασθένεια είναι ένας σημαντικός στόχος στην έρευνα του καρκίνου

Ο προσδιορισμός τέτοιων γονιδίων "ανοίγει" τη δυνατότητα της γενετικής διάγνωσης στις οικογένειες, έτσι ώστε τα άτομα που διατρέχουν τον κίνδυνο εμφάνισης καρκίνου, εξ'αιτίας του ότι κληρονόμησαν μια μεταλλαγή που προδιαθέτει για ένα είδος καρκίνου, να μπορούν να προσδιοριστούν

Τα γονίδια που περιλαμβάνονται στα οικογενή σύνδρομα καρκίνου μπορούν επίσης να είναι σημαντικά στην παθογένεση των σποραδικών μορφών του καρκίνου, οι οποίες είναι και οι πιο κοινές.

Στην αναζήτηση των γονιδίων που προδιαθέτουν για τον οικογενή καρκίνο του στήθους και των ωοθηκών έχει σημειωθεί πρόσφατα μεγάλη πρόοδος

Page 13: ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ

ΤΑ ΓΟΝΙΔΙΑ BRCA1 ΚΑΙ BRCA2 ΚΑΙ ΟΙ ΠΡΩΤΕΪΝΕΣ ΤΟΥΣ

BRCA1 Ένας γονιδιακός τόπος, ο οποίος αποκαλείται BRCA1 στο μακρύ

βραχίονα του χρωμοσώματος 17, στο διάστημα 17q12-21, έχει προσδιοριστεί γενετικά, και εμφανίζεται να είναι υπεύθυνος για την ασθένεια σε περίπου 40% των οικογενών καρκίνων του μαστού

To γονίδιο BRCA1 κωδικοποιεί μια πρωτεΐνη που είναι καταστολέας όγκων

Οι μεταλλαγές στα γαμετικά κύτταρα στο γονίδιο BRCA1 , περιλαμβάνονται σε πολλές περιπτώσεις κληρονομικού καρκίνου του μαστού και των ωοθηκών αντίθετα μεταλλαγές του γονιδίου στα αντίθετα μεταλλαγές του γονιδίου στα σωματικά κύτταρα μπορούν να διαδραματίσουν έναν σημαντικό ρόλο σωματικά κύτταρα μπορούν να διαδραματίσουν έναν σημαντικό ρόλο στις πιο κοινές σποραδικές μορφές αυτών των όγκωνστις πιο κοινές σποραδικές μορφές αυτών των όγκων

Page 14: ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ

ΤΑ ΓΟΝΙΔΙΑ BRCA1 ΚΑΙ BRCA2 ΚΑΙ ΟΙ ΠΡΩΤΕΪΝΕΣ ΤΟΥΣ

BRCA1

Ανάλυση της αναλογίας Ανάλυση της αναλογίας συνώνυμων/ μη συνώνυμων στις συνώνυμων/ μη συνώνυμων στις περιοχές που κωδικοποιούν το περιοχές που κωδικοποιούν το γονίδιο αποκάλυψε την παρουσία γονίδιο αποκάλυψε την παρουσία συντηρημένων και γρήγορα συντηρημένων και γρήγορα εξελισσόμενων περιοχών στην εξελισσόμενων περιοχών στην πρωτεΐνη BRCA1.πρωτεΐνη BRCA1.

Το μεγαλύτερο μέρος του Το μεγαλύτερο μέρος του ενδιαμέσου της ακολουθίας του ενδιαμέσου της ακολουθίας του BRCA1 είναι μεταβλητό μεταξύ των BRCA1 είναι μεταβλητό μεταξύ των Πρωτευόντων, αντίθετα, οι τελικές Πρωτευόντων, αντίθετα, οι τελικές περιοχές του BRCA1είναι σχεδόν περιοχές του BRCA1είναι σχεδόν ίδιες μεταξύ των συγκρινόμενων ίδιες μεταξύ των συγκρινόμενων ΠρωτευόντωνΠρωτευόντων

Page 15: ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ

ΤΑ ΓΟΝΙΔΙΑ BRCA1 ΚΑΙ BRCA2 ΚΑΙ ΟΙ ΠΡΩΤΕΪΝΕΣ ΤΟΥΣ

BRCA2 Πειράματα που έγιναν σε οικογένειες με τουλάχιστον μια περίπτωση

εμφάνισης αρσενικού καρκίνου του μαστού για τη σχέση του με το γονιδιακό τόπο BRCA1, που είναι υπεύθυνος για τον κληρονομικό καρκίνο του στήθους και των ωοθηκών παρουσίασαν ισχυρά στοιχεία ενάντια στη σχέση εμφάνισης καρκίνου με τον BRCA1

Τα αποτελέσματά αυτά αφήνουν μια σαφή υπόνοια ότι υπάρχει γονίδιο (ή γονίδια) εκτός του BRCA1 που προδιαθέτει για πρόωρο καρκίνο του στήθους στις γυναίκες και που παρέχει έναν υψηλότερο κίνδυνο εμφάνισης καρκίνου του μαστού στους άνδρες

Μετά από γενωμική αναζήτηση συσχέτισης αποδείχθηκε ότι δεν είχε σχέση με το γονιδιακό τόπο BRCA1 στο χρωμόσωμα 17q21. Αυτή η ανάλυση εντόπισε έναν δεύτερο γονιδιακό τόπο ευαισθησίας στον καρκίνο του μαστού, BRCA2

Τα πρώτα στοιχεία προτείνουν ότι το BRCA2 γονίδιο παρέχει έναν υψηλό κίνδυνο καρκίνου του μαστού αλλά, αντίθετα από το BRCA1, δεν παρέχει ουσιαστικά υψηλό κίνδυνο καρκίνου των ωοθηκών.

Page 16: ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ

ΤΑ ΓΟΝΙΔΙΑ BRCA1 ΚΑΙ BRCA2 ΚΑΙ ΟΙ ΠΡΩΤΕΪΝΕΣ ΤΟΥΣ

BRCA2 Η απώλεια ετεροζυγωτίας στο γονιδιακό

τόπο BRCA2 έχει παρατηρηθεί σε 30-40% του σποραδικού καρκίνου του στήθους και των ωοθηκών, υπονοώντας ότι το BRCA2 μπορεί να ενεργήσει ως γονίδιο που κωδικοποιεί το σχηματισμό καταστολέων όγκων σε ένα ποσοστό των σποραδικών περιπτώσεων

Η πρωτεΐνη BRCA2, τα κρίσιμα αμινοξέα της και η συχνότητα των μεταλλαγών σ’αυτά τα αμινοξέα

: Η πρωτεΐνη BRCA2, τα κρίσιμα

αμινοξέα της και η συχνότητα των μεταλλαγών σ’αυτά τα αμινοξέα.

Page 17: ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ

ΤΑ ΓΟΝΙΔΙΑ BRCA1 ΚΑΙ BRCA2 ΚΑΙ ΟΙ ΠΡΩΤΕΪΝΕΣ ΤΟΥΣ

Συνοψίζοντας…

Ένα ποσοστό της τάξης του 5 με 10% όλων των καρκίνων του μαστού και των ωοθηκών αποδίδονται στις κληρονομούμενες μεταλλαγές στα δύο αυτοσωμικά επικρατή γονίδια ευαισθησίας, τα BRCA1 και BRCA2

Περίπου το 90% των όγκων στο στήθος στις οικογένειες που φέρουν μεταλλαγές στο BRCA1, το 50% των τυχαίων όγκων στο στήθος και το 65-80% των τυχαίων ωοθηκικών όγκων έχουν χάσει ένα αλληλόμορφο γονίδιο BRCA1 από σωματική έλλειψη

Τουλάχιστον άλλα δύο γονίδια, το p53 και ο υποδοχέας των ανδρογόνων, είναι αρμόδια για την κληρονομούμενη προδιάθεση στον καρκίνο του μαστού

Page 18: ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ

Δομή και λειτουργία της PARP

.

Page 19: ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ

Γενικά...

Η PARP ενεργοποιείται από σπασίματα του DNA και καταλύει τη μεταφορά επαναλαμβανόμενων τμημάτων ADP-ριβόζης από το NAD+ σε πρωτεΐνες που συμμετέχουν στην “αρχιτεκτονική” των αλυσίδων ή στο μεταβολισμό του DNA.

Η πολυ ADP-ριβοζυλίωση είναι μια μεταμεταφραστική τροποποίηση των πρωτεΐνών.

Αρχικά, πιστευόταν ότι το ένζυμο αυτό απότελούσε σημαντικό παράγοντα της κυτταρικής απάντησης σε πιθανές ζημιές του DNA.

Η κλωνοποίηση του ενζύμου επέτρεψε την ανάπτυξη νέων μοριακών βιολογικών προσεγγίσεων για την εύρεση της λειτουργίας του.

Page 20: ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ

Λειτουργία της PARP

Page 21: ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ

Λειτουργία της PARP

Page 22: ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ

Μοντέλο οργάνωσης του μορίου της PARP

Η PARP είναι ένα πολυλειτουργικό ένζυμο.

Πειράματα μεταλλαξιγένεσης έδειξαν ότι το ένζυμο αποτελείται από τρεις κύριες λειτουργικές περιοχές:

1. Μία περιοχή 46 kD που αποτελεί την περιοχή πρόσδεσης στο DNA.

2. Μία κεντρική πολυπεπτιδική περιοχή 22 kD που περιλαμβάνει τις περιοχές αυτοωρίμανσης.

3. Μία καρβοξυτελική περιοχή 54 kD στην οποία βρίσκεται η περιοχή πρόσδεσης στο NAD.

Page 23: ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ

Μοντέλο οργάνωσης του μορίου της PARP

Page 24: ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ

Η περιοχή πρόσδεσης στο DNA

H PARP είναι ένα μεταλλοένζυμο που χρειάζεται Zn για να λειτουργήσει και συγκεκριμένα προσδένει δύο ιόντα Zn σ’ένα τμήμα 29 kD της πρωτεΐνης (περιοχή Α).

Η περιοχή Α είναι αυτή που προσδένεται στο DNA με έναν τρόπο εξαρτώμενο από την παρουσία του Zn.

Τα δύο δάχτυλα Zn, fI και fII, είναι αυστηρά συντήρημένα.

Διακρίνονται άλλες δύο περιοχές: μία σειρά από αμετάβλητα αρωματικά αμινοξέα και ένας αριθμός βασικών αμινοξέων που πιθανότατα παίζουν ρόλο στη δομή της περιοχής πρόσδεσης και στην αλληλεπίδραση με το DNA, αντίστοιχα.

Page 25: ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ

Αλληλεπίδραση PARP - DNA

Page 26: ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ

Αλληλεπίδραση PARP - DNA

Page 27: ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ

Το διμερές πυρηνικό σήμα εντοπισμού (bipartite Nuclear Localization Signal)

Είναι μια μικρή, πλούσια σε βασικά κατάλοιπα αμινοξική αλληλουχία, η οποία αναγνωρίζει πρωτεΐνες Μ.Β. 40-60 kD στον πυρήνα του κυττάρου.

Page 28: ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ

Η καταλυτική περιοχή

Η καρβοξυτελική περιοχή της PARP αναγνωρίστηκε ως η περιοχή που προσδένεται στο NAD.

Επίσης, διατηρεί τις διάφορες καταλυτικές δραστηριότητες του ενζύμου: υδρόλυση του NAD, εκκίνηση, επιμήκυνση, διαμόρφωση και τερματισμό του πολυμερισμού.

Η περιοχή αυτή όχι μόνο δεσμεύεται στο NAD αλλά αποτελεί και την καταλυτική περιοχή περιέχοντας και την ικανότητα σύνθεσης διακλαδισμένων πολυμερών.

Όπως όλες οι καταλυτικές περιοχές των ενζύμων χαρακτηρίζεται από ορισμένα κρίσιμα και, συνεπώς, συντηρημένα αμινοξέα.

Page 29: ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ

Η καταλυτική περιοχή

Page 30: ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ

Οι ανασταλτικοί παράγοντες της PARP

Page 31: ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ

Οι ανασταλτικοί παράγοντες της PARP

Πολλές αντικαρκινικές θεραπείες βασίζονται στην πρόκληση σπασιμάτων μέσα στο DNA, προσπαθώντας να οδηγήσουν τα καρκινικά κύτταρα στο θάνατο. Δεδομένου ότι η PARP προωθεί την επισκευή του DNA είναι πολύ λογικό που προτείνεται ότι η παρεμπόδισή της PARP μπορεί να αυξήσει την αποδοτικότητα ορισμένων κυτταροτοξικών θεραπειών.

Η πιθανή χρήση των ανασταλτικών παραγόντων της PARP για να ενισχύσει τη δραστηριότητα παραγόντων που καταστρέφουν το DNA ήταν γνωστή για κάποιο χρόνο, εντούτοις, τώρα, με το σχεδιασμό διαλυτών, σταθερών, ειδικών και ισχυρών ανασταλτικών παραγόντων, είναι που αυτή η δυνατότητα έχει αρχίσει να αποκτά αξία για τον άνθρωπο.

Page 32: ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ

Οι ανασταλτικοί παράγοντες της PARP

Τελικά, η παρεμπόδιση της PARP ενδυναμώνει την κυτταροτοξικότητα πολλών αντικαρκινικών φαρμάκων, πιθανώς παρεμποδίζοντας το φυσιολογικό ρόλο της PARP στην επισκευή του DNA. Μια συναρπαστική νέα προοπτική για την χημειοθεραπεία έχει αρχίσει να εμφανίζεται, η οποία εκμεταλλεύεται τις γενετικές ατέλειες που προκαλεί ο καρκίνος από μόνος του, αφού οι αναστολείς της PARP μπορούν να σκοτώσουν ειδικά κύτταρα στα οποία δε γίνεται ομόλογος ανασυνδυασμός.

Σχεδόν όλοι οι ανασταλτικοί παράγοντες έναντι της PARP είναι ανταγωνιστικοί ανασταλτικοί παράγοντες του NAD+. Έτσι, οι πρώτοι παράγοντες που χρησιμοποιήθηκαν ήταν ανάλογα νικοτιναμιδίου.

Page 33: ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ

Δράση των ανασταλτικών παραγόντων της PARP

1. Ενίσχυση της κυτταροτοξικότητας των αλκυλιωτικών παραγόντων και της ακτινοβολίας ιονισμού.

Όπως είδαμε, η PARP είναι απαραίτητη για τηνπροσέλκυση επιδιορθωτικών ενζύμων σε περιοχές του DNA όπου έχουν προκληθεί τραύματα.

Παρεμπόδιση της PARP έχει ως συνέπεια την ανικανότητα του κυττάρου να επιδιορθώσει “λάθη” και “τραύματα” κι έτσι ενισχύεται η δραστηριότητα των παραγόντων αυτών που τα προκαλούν΄.

Page 34: ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ

Δράση των ανασταλτικών παραγόντων της PARP

2. Ενίσχυση της κυτταροτοξικότητας των ανασταλτικών παραγόντων της τοποϊσομεράσης.

Κατά την αντιγραφή, μεταγραφή και τον ανασυνδυασμό της χρωματίνης, η τοποϊσομεράση χαλαρώνει το DNA και ανακουφίζει τις πιέσεις, σπάζοντας παροδικά τη μία αλυσίδα του DNA. Οι ανασταλτικοί παράγοντες της Topo παρεμποδίζουν την ικανότητα του ενζύμου να επανενώσει τα δύο θραύσματα της αλυσίδας και αφήνει το σπάσιμο του DNA αδιόρθωτο.

Οι περισσότεροι ανασταλτικοί παράγοντες της Topo ασκούν την κυτταροτοξική δράση τους κυρίως κατά τη διάρκεια της S φάσης του κυτταρικού κύκλου.

Page 35: ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ

Δράση των ανασταλτικών παραγόντων της PARP

2. Ενίσχυση της κυτταροτοξικότητας των ανασταλτικών παραγόντων της τοποϊσομεράσης.

Η PARP λειτουργεί κανονικά επισκευάζοντας το σπάσιμο της αλυσίδας και, επομένως, η παρεμπόδιση της ενζυμικής της δραστηριότητάς θα οδηγήσει σε περισσότερα σπασίματα των αλυσίδων και πιθανώς τοξικότερο δίκλωνο σπάσιμο.

Ο σχηματισμός τοξικών δίκλωνων σπασιμάτων κατά την αντιγραφή είναι ένας πιθανός μηχανισμός για να εξηγηθεί γιατί συνδυασμένη επεξεργασία με ανασταλτικούς παράγοντες τόσο της PARP όσο και της Topo είναι τόσο αποτελεσματική.

Page 36: ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ

Δράση των ανασταλτικών παραγόντων της PARP

Ένας γενικός μηχανισμός για ενισχυμένη τοξικότητα μέσω παρεμπόδισης της PARP

1. Πολλά κυτοστατικά φάρμακα προκαλούν μονόκλωνα σπασίματα είτε άμεσα (π.χ. με ακτινοβολία ιονισμού ή με ανασταλτικούς παράγοντες της Topo 1) είτε έμμεσα (π.χ. αλκυλιωτικοί παράγοντες).

2. Παρουσία της PARP, αυτά τα μονόκλωνα σπασίματα επισκευάζονται αποτελεσματικά και η αντιγραφή παραμένει συνήθως ανεπηρέαστη.

3. Όταν παρεμποδίζεται η PARP, τα μονόκλωνα σπασίματα μπορεί να παραμείνουν και να μετατραπούν σε δίκλωνα λόγω της ανεπαρκούς επισκευής. Αυτό είναι πιθανώς το κυτταροτοξικό τραύμα που προκαλεί το θάνατο.

4. Ο ομόλογος ανασυνδυασμός είναι κρίσιμος στην επισκευή αυτών των τραυμάτων και βοηθάει στην επιβίωση.

Page 37: ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ

Δράση των ανασταλτικών παραγόντων της PARP

Παρεμπόδιση της PARP και ομόλογος ανασυνδυασμός

Ο ομόλογος ανασυνδυασμός έχει έναν ιδιαίτερα σημαντικό ρόλο στην επισκευή των τραυμάτων στα κύτταρα, στα οποία παρεμποδίζεται η PARP και κύτταρα που δεν μπορούν να κάνουν ομόλογο ανασυνδυασμό πρέπει να είναι ιδιαίτερα ευαίσθητα στην παρεμπόδιση της PARP.

Page 38: ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ

Δράση των ανασταλτικών παραγόντων της PARP

Παρεμπόδιση της PARP και ομόλογος ανασυνδυασμός

Ανάμεσα στα κύτταρα, τα οποία δεν μπορούν να κάνουν ομόλογο ανασυνδυασμό, συμπεριλαμβάνονται και τα κύτταρα που έχουν υποστεί μεταλλαγές στα γονίδια BRCA

Αυτό έχει ιδιαίτερη σημασία καθώς οι μεταλλαγές στους γονιδιακούς τόπους BRCA συνδέονται με τον καρκίνο του μαστού και των ωοθηκών.

Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι αυτή η θεραπεία διαφέρει από προηγούμενες θεραπείες δεδομένου ότι κανένα πρόσθετο γενοτοξικό φάρμακο δεν απαιτείται για να προκαλέσει κυτταρικό θάνατο και από αυτή την άποψη είναι πιθανό η θεραπεία αυτή να έχει λιγότερες παρενέργειες, κυρίως μετά τη διαπίστωση ότι κύτταρα άγριου τύπου παρουσιάζουν πολύ χαμηλή τοξικότητα στην παρεμπόδιση της PARP.

Page 39: ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ

Τελικά...

Η αξιοποίηση των καταστολέων της PARP για ειδική θανάτωση όγκων με μεταλλάξεις στους γονιδιακούς τόπους BRCA, με παράλληλη εκμετάλλευση της ανικανότητας των κυττάρων αυτών να επιδιορθώσουν “τραύματα” του DNA είναι μια πολύ ενδιαφέρουσα προοπτική.

Ανάλογες τεχνικές μπορούν να επεκταθούν και σε άλλους τύπους καρκίνου προσφέροντας μια ίσως πιο γενική αντιμετώπιση.

Έτσι, ένας νέος ορίζοντας ερευνών για καταπολέμηση της μάστιγας του καρκίνου ανοίγεται μπροστά μας και η συνέχεια αναμένεται με μεγάλο ενδιαφέρον.