Genoomi terviklikkuse säilitamine javähitekeTaavi Päll lektor, TTÜ

2/58

Pahaloomulise vähi teke on pikaajaline protsess, mis tavaliselt võtab aega aastakümneid.

Kasvaja progressioon põhineb rakkudes akumuleeruvatel juhuslikel geneetilistel võiepigeneetilistel mutatsioonidel rakkude jagunemist ja ellujäämist reguleerivates geenides.

Mutatsioonid, mis annavad tulevasele vähirakule selektiivse eelise nimetatakse juht- võidraivermutatsioonideks (driver).

·

·

·

4/58

Soole luumen sisaldab suures koguses toksiine ja baktereid

Inimene kaotab umbes 10 epiteelirakku (~200 g) igapäevaselt

Laborihiire soole krüptis asuvad tüvirakud jagunevad elu jooksul umbes 1000 korda ilmajagunemispotentsiaali kaotamata ja kartsinogeensed mutatsioonid on harv nähtus

Sooleepiteeli regeneerivad tüvirakud ja transitoorselt paljunevad rakud (transit-amplifying,TA)

Tüvirakud moodustavad 0.1-1% koe rakkudest

Epiteelkoe rakud diferentseeruvad transitoorselt paljunevatest rakkudest

Käärsoole epiteeli eluiga on 5-7 päeva kui nad surevad

·

· 11

·

·

·

·

·

6/58

Naha keratinotsüüdid surevad 20-30 päeva jooksul

Erütrotsüütide eluiga on ~120 päeva, mille järel nad põrnas endotsüteeritakse

·

·

7/58

Tüvirakkude genoom on hästi kaitstudKoes kõige seespool asub tüvirakunišš

Krüpti põhjas asuvad 5 tüvirakku on soolesisu eest kaitstud tingituna oma asukohastja mukoosa poolt

TA rakud jagunevad 2-3 korda jadiferentseeruvad

·

·

·

Pilt: Adult intestinal stem cells: critical drivers of epithelial homeostasis and regeneration

8/58

GRUPP (N) HIIRI GI VÄHIGA

Muc2+/+

6 kuud (6) 0

1 aasta (18) 0

Muc2−/−

6 kuud (19) 3 (16%)

1 aasta (19) 13 (68%)

GI vähi intsidents Muc2 hiirtel

Allikas: Colorectal Cancer in Mice Genetically Deficient in the Mucin Muc2. Pilt: Increased lymphocyte infiltration and expression of inflammatory cytokines.Representative sections presenting lymphocyte infiltration into the colon of (A) Muc2+/+ and (B and C) Muc2−/− animals, detected using an anti-CD3 antibody.

In the Muc2−/− mice, there was an increase of lymphocyte infiltration in parts of the colon where there was loss of epithelial cells (B). Parts of the colon thatwere unaffected (C) were comparable to sections of the Muc2+/+ mice. Van der Sluis et al., 2006.

9/58

Pikaealised rakud kontributeerivad vähi tekkesseDMBA/TPA naha kartsinogeneesi mudeliga tekkinud papilloomid ja adenoomid pärinevadpigem vaikeolekus rakkudest (naha tüvirakud?) kui aktiivselt jagunevatest

CML-i BRC-ABL t(9;22)(q34;q11) translokatsioon ehk Philadelphia kromosoom on olemaskõigis lümfoid ja müeloid raja rakkudes

·

5-FU (�uorouracil) mis inhibeerib aktiivselt jagunevaid rakke ei vähendanud oluliseltpapilloomide teket, Morris et al., 1997.

-

·

See viitab, et mutatsioon on tekkinud pluripotentses tüvirakus-

10/58

Sümmeetriline ja asümmeetriline jagunemine

Allikas: Asymmetric and symmetric stem-cell divisions in development and cancer.

11/58

Lisaks tüvirakkude suhteliselt aeglasemale jagunemisele ja nende asumisele anatoomiliseltkaitstud kohtades, toimib veel mitu teist mehhanismi:

Apoptoos, röntgenkiirguse poolt kahjustatud hiire soole krüpti tüvirakud lähevad kiireltapoptoosi selle asemel et DNA kahjustusi parandada.

Toksiinide aktiivne transport rakust välja: MDR1 (multi drug resistance 1).

Asümmeetriline replitseerunud DNA jaotumine.

·

·

·

12/58

DRUG RELATIVE RESISTANCE

Doxorubicin 2.7 ± 0.4

Daunorubicin 3.2 ± 0.8

Vincristine 5.3 ± 1.3

VP­16 4.9 ± 1.1

Colchicine 3.6 ± 0.1

Rhodamine 123 4.1 ± 0.3

Taxol 1.0 ± 0.1

Raku toksiinipumbadMRP (MDR associated protein) geenitransfektsioon SW-1573 inimese kopsukartsinoomi rakkudesse muutis needrakud ravimiresistentseks.

ABC transporterid on rakuplasmamembraani ATP sõltuvadtranspordivalgud, mis liigutavad rakustvälja väga erinevaid substraate sh.toksiine.

·

·

Allikas: Zaman et al., 1994.

13/58

P-glycoprotein/MDR1

Pilt: P-glycoprotein. Wikipedia: P-gp wiki.

14/58

Raku jagunemisel peegeldub tütarrakkude saatus ka nende DNA-s.Kui tüvirakud jagunevad, siisõdekromatiidid mis sisaldavad vanematDNA ahelat (pildil roheliselt fluorestseeruv)segregeeruvad ühte tütarrakku.

Vanem DNA segregeerub tavaliselt vähemdiferentseerunud tütarrakku.

·

·

Allikas: Richard Robinson, 2007.

15/58

Konserveerunud DNA ahel jääb tüviraku kompartementiDNA ahelad mida replikatsiooni käigus eisünteesitud on nn. "konserveerunud"matriits ahelad.

Värskelt sünteesitud DNA on "mitte-konserveerunud".

Cairnsi hüpotees, 1975: replitseerunudtüviraku matriits DNA segregeerubtüvirakust tütarrakule ja uuestisünteesitud ahelat sisaldav DNA pärandubtransitoorselt prolifereeruvale tütarrakule.

·

·

·

16/58

Somaatilised tüvirakud ei märgistu hästi DNA-sse lülituvate ühenditega, väljaarvatud tekkimisel ja koe kahjustuste korral.

Somaatilised tüvirakud säilitavad oma tekkimisel DNA-sse lülitatud märgise (3H-tümidiin)väga pika-aegselt.

Lühiajaline kudede inkubeerimine 3H-tümidiiniga märgistab ainult transitoorselt jagunevadrakud ning koe uuenedes märgis kaob ruttu.

Hiirtel puberteedis rinnanäärme tüvirakkude nišši moodustumisel sisse viidud 3H-tümidiinjääb aga sinna pidama sest tüvirakud jagunevad veel sümmeetriliselt (tekib kaks tüvirakku).

·

·

·

Pilt: Smith, 2005.

17/58

Label-retaining cells eksperimentaalselt defineeritud rakupopulatsioon, mis säilitavad DNA-sselülitatud märgise (nt. BrdU) ja mis peaksid olema aeglaselt jagunevad tüvirakud.

Pilt: Hsu et al., 2011.

18/58

Krooniline koekahjustumine võib istutada mutantse DNA tüviraku niššiKartsinogeenid võivad toimida läbi koekahjustuse, kui kahjustada saavad ka tüvirakud.

Tüviraku sümmeetriline jagunemine võib põhjustada viimases S-faasis sünteesitud mutantseDNA jäämise tüviraku nišši.

Selline mutantne DNA omandab siis nn "surematu" staatuse.

Alkohol, mis toimib tuumori promootorina, põhjustab just sellist tüüpi kahjustusi suuõõneepiteelile.

Super kartsinogeen oleks sellisel juhul aine mis on üheaegselt tsütotoksiline ja mutageenne(benzo[a]püreen).

·

·

·

·

·

Pilt: Benzo(a)pyrene. Wikipedia.

19/58

Why do some tissues give rise to cancer in humans a million times more frequently than others? These differences can be explained by the number of stem celldivisions. By plotting the lifetime incidence of various cancers against the estimated number of normal stem cell divisions in the corresponding tissues over alifetime, you can find a strong correlation. This suggests that random errors occurring during DNA replication in normal stem cells are a major contributingfactor in cancer development. Remarkably, this “bad luck” component explains a far greater number of cancers than do hereditary and environmental factors.Pilt: Variation in cancer risk among tissues can be explained by the number of stem cell divisions Science 2 January 2015: vol. 347 no. 6217 78-81

20/58

1. Replikatsioonivead mis tekivad DNA sünteesil (vale nukleotiidi lülitamine ahelasse)

2. Nukleotiidide spontaansed biokeemilised muutused (depurineerumine jadepürimidineerumine, deamineerumine)

3. Mutageensete ühendite poolt põhjustatud nukleotiidide muutused (nt UV kiirgus,alkülatsioon)

22/58

Imetajate genoomis on 15 DNA polümeraasi. Mõned funktsioneerivad genoomireplikatsioonil, kuid enamus toimivad DNA kahjustuste parandamisel

DNA replikatsiooni viivad läbi DNA Pol , Pol ja Pol .

DNA polümeraasid lülitavad vigase nukleotiidi DNA-sse sagedusega 1/100000 aluspaarikohta ( ).

Inimese genoomi replitseerimisel teeb see diploidses rakus oleva aluspaari kohta60000 mutatsiooni.

·

· α δ ϵ·

10−5

· 6 × 109

23/58

Kui DNA Pol ( , , ) lülitab vale nukleotiidi ahelasse, korrigeerib ta selle kohe oma 3'-5'eksonukleaasse aktiivsuse abil (proofreading)

Proofreading põhineb, sellel et polümeraas tunneb järgmise nukleotiidi lülitamisel ära"vales" asendis 3' OH rühma ja jääb kinni.

Proofreadingu tasemel eemaldatakse 99% vigu, sellest läbi lipsanud vead parandabmismatch repair mehhanism.

Koos proofreadingu ja MMR mehhanismiga on totaalne vigade sagedus replikatsioonil .

· α δ ϵ

·

·

· 10−9

Pilt: Seshagiri, 2013.

24/58

Pold1 või Pole katalüütilise subühikueksonukleaasse aktiivsuse mutantsetelhiirtel on 10 korda kõrgemmutatsioonisagedus ja neil tekivadspontaansed kasvajad.

hiired surevad 8 kuuvanustena erinevate kasvajate tagajärjel.

surevad enneaegselt sooleadenoomide ja adenokartsinoomide tõttu.

; kaksik-mutantsedhiired surevad veelgi kiiremini tüümuselümfoomide kätte.

Mlh1 (MutL homologue) - MMR valk

·

· Pold1exo/exo

· Poleexo/exo

· Poleexo/exo Pold1exo/exo

·

Pilt: Albertson et al., 2009.

25/58

Pärmi S. pombe mudelis tõstis inimesePOLD1 S478N mutatsiooni analoog tugevaltmutatsioonisagedust.

MUUTUS MUTATSIOONISAGEDUS

( )

TÕUS

(MUTANT/WILD

TYPE)

C462N 72 (9.6) 12

C462S 4.2 (2.1) 0.7

Wild type 6.0 (4.2) 1

Heterosügootsed pärilikud POLE võiPOLD1 geenivariandid esinesid mitmetesmulti-adenoomi ja või CRC patsientidelkuid mitte tervetel isikutel.

Geenivariantidel POLE p.L424V ja POLD1p.S478N on kõrge penetrantsus ja POLD1mutatsioonid tõstsid kaendomeetriumivähi riski.

POLE p.L424V ja POLD1 p.S478Nmutatsioonid asuvad DNA polümeraasideε ja δ proofreading eksonukleaassetesdomäänides.

·

·

·

×109

Pilt: Germline mutations affecting the proofreading domains of POLE and POLD1 predispose to colorectal adenomas and carcinomas.

26/58

Mononukleotiidsed kordusjärjestused ehk mikrosatelliidid on eriti avatudreplikatsioonivigadele mis on tingitud mismatch repair funktsiooni kadumise tõttu.

Pilt: DNA Replication and Causes of Mutation.

27/58

MSI ebastabiilsus patsiendil kellel on niisoolevähk (C) kui rinnavähk (B).

Pilt: Exclusion of Breast Cancer as an Integral Tumor of Hereditary Nonpolyposis Colorectal Cancer.

Vähi DNA milles esineb sellinemikrosatelliitide ebastabiilsus võibklassifitseerida kas

MSI-H esineb >80% mittepolüpossepäriliku soolevähi patsientidel ja 100%patsientidel kellel on pärilikud ja hMSH2või hMLH1 mutatsioonid.

·

MSI-H(igh) >30% mikrosatellitidemarkereist on muutunud,

MSI-L(ow) <30% mikrosatellitidemarkereist on muutunud.

-

-

·

28/58

MMR on kahjustust välja lõikav protsess,kus mittepaarduvad nukleotiididlõigatakse ahelast välja.

MMR on seotud DNA replikatsiooniga,MMR valgud interakteeruvad PCNA-ga.

Mittepaardumine põhjustab DNApaindumise/mügara (bulge) mis viib MMRvalkude värbamiseni ja need lõikavad väljaDNA segmendi kahjustusest lähimaüheahelalise katkestuseni (nick) ja DNA pol

sünteesib jäänud tühimiku täis.

·

·

·

δ

29/58

Normaalses raku keskkonnas neutraalsel pH-l esineb madalas kontsentratsioonis ( )vesinik ja hüdroksüül ioone,

mis reageerivad DNA-ga ja põhjustavad nukleotiidide depurineerumist võidepürimideerumist ja deamineerumist.

·   M10−7

·

30/58

Depurinatsioon on spontaanne adeniini või guaniini eraldumine deoksüriboosist.

Imetajarakus toimub umbes 10000 depurinatsiooni päevas (seega, terves inimese kehaskehas kaotab nukleotiidi iga päev oma puriini!).

Depürimideerumine toimub kuni 100 korda väiksema sagedusega (500 päevas).

Stabiilselt on inimese rakus genoomi kohta 4000-15000 alusevaba nukleotiidi.

·

·1017

·

·

31/58

Deaminatsiooni tõttu kaotavad tsütosiin, adeniin või guaniin oma amiinrühma.·

Uratsiili võib järgmise replikatsiooni ajallugeda kui tümiini põhjustades C>Tmutatsiooni.

Deamineeritud nukleotiidid reeglinaparandatakse reparatsiooniensüümidepoolt.

5-Metüültsütosiini deamineerimisetagajärjel tekib täiesti normaalne tümiin jaT:G paardumine võib reparatsioonile"nähtamatuks" jääda põhjustades C>Tpunktmutatsiooni.

·

·

·

32/58

Mitokondriaalset või peroksüsomaalset päritolu hapniku radikaalid põhjustavad DNA alusteoksüdatsiooni. Tekib terve rida reaktsiooniprodukte.

Pilt: DNA base products of interaction with reactive oxygen and free radical species.

33/58

Pilt: Oxidative damage to DNA: Relation to species metabolic rate and life span.

34/58

UV-B kiirgus kui kõige suurema energiaga päikesevalguse komponent võib viia kolmepõhilise DNA kahjustuse tekkeni:

tsüklobutaan pürimidiin dimeerid (CPD)

Pürimidiin 6-4 pürimidoon fotoprodukt (6-4PP) ja selle Dewar isomeer

·

·

·

Pilt: Structures of DNA duplexes showing the presence of lesions (in green) such as CPD (a), 6-4PP (b), and 6-4 Dewar dimer (c). Molecular mechanisms ofultraviolet radiation-induced DNA damage and repair

35/58

cpdCPD on kõige sagedasem UV pooltindutseeritud kahjustus (71%)

CPD moodustub kui kui kõrvuti asetsevatepürimidiinide C5 ja C6 vahel tekibkovalentne side ja moodustubtsüklobutaan ring

Aluspaardumine tavaliselt ei häiru CPDtekkimise korral

CPD moodustub kõige sagedamini kõrvutiasetsevate tpmiinide vahel (TT-CPD)

·

·

·

·

36/58

Sageduselt teine UV kahjustus (24%)

Moodustub kovalentne side 5' pürimidiini C6 positsiooni ja 3' kõrvalasuva pürimidiinaluse C4positsiooni vahel

6-4-fotoproduktid häirivad tugevalt DNA heeliksit

Moodustuvad TT (60%), CT (30%) ja CC (10%) dinukleotiidide vahele

·

·

·

·

Pilt: Solution structure of the (6–4)/GA duplex. (A) Superimposed stereo view of 10 intensity refined structures of the (6–4)/GA duplex. (B) Stick view of thecentral four base pairs of the (6–4)/GA duplex. The sugar and backbone atoms are magenta. Two thymine bases (T5, T6) of the (6–4) adduct are red, and theiropposite G15 and A16 bases are yellow and green, respectively. The flanking base pairs are cyan. The hydrogen atoms are excluded. Joon-Hwa Lee et al. PNAS1999;96:6632-6636.

37/58

DNA-d alküleerivad ühendid aktiveeritakse CYP-id poolt

Activation of aflatoxin B1 (AFB1), 2-acetylaminofluorene (AAF), and benzo[a]pyrene (BP) requires the activity of cytochrome-P450-dependent monooxygenases(CYPs). 1,2-Dichloroethane (DCE) is activated by glutathione S-transferases (GSTs) into glutathione (GSH) half-mustard and GSH episulphonium electrophiles,which can bind directly to DNA. GST-catalysed conjugation of trichloroethylene (TCE) produces GSH adducts. The red arrows point to the position of thenucleophile (DNA, protein, GSH) attack. GSH conjugates of AFB1 oxide or PAH diol-epoxides are detoxification products.

38/58

Benzo[a]pyrene (BP) theoretically can be metabolized into four different 7,8-diol-9,10-epoxide stereoisomers (see figure). The (+)-anti-7R,8S-diol-9S,10R-epoxideof BP [(+)-anti-BPDE] is formed in great excess, both in vitro and in vivo, compared with the other three stereoisomers, the (+)-syn-, (-)-syn- and (-)-anti-BPDE. (+)-Anti-BPDE derives from further epoxidation of the R,R-dihydrodiol precursor, as shown in Fig. 2. Some small amounts of the (+)-syn-BPDE isomer are usuallydetectable as a result of further epoxidation of the S,S-dihydrodiol precursor (not shown). From all four possible stereoisomers, the (+)-anti-BPDE has thehighest intrinsic genotoxic and carcinogenic potency. The major DNA adduct, the (+)-trans-anti-BPDE-N2-dG, derives from trans opening of the epoxide moiety.This adduct is more resistant to nucleotide excision repair than the cis-opened product, (+)-cis-anti-BPDE-N2-dG. Resistance to DNA repair and subsequent DNAreplication across this 'bulky' DNA adduct — translesional synthesis (TLS) — can lead to the induction of Gright arrowT base pair transversions in cancer genessuch as TP53 or KRAS.

39/58

Üks sigaretimahv sisaldab osakest ja4800 ühendit.

Paljud ühendid on kartsinogeensed, shpolütsüklilised aromaatsed süsivesikud(PAH; benzo[a]pyrene (BaP)), N-nitroosamiinid, aromaatsed amiinid jametallid.

Suitsetajatel on oluliselt kõrgem C>Atransversioonide sagedus.

Suitsetajate kopsuvähid sisaldavad 10Xrohkem punktmutatsioone kuimittesuitsetajad.

· 1010

·

·

·

Pilt: Genomic Landscape of Non-Small Cell Lung Cancer in Smokers and Never-Smokers.

40/58

Pilt: Many chemicals, including aflatoxin, require metabolic activation to electrophilic intermediates to exert carcinogenic activity. These species can react withand modify DNA, leading to the formation of pro-mutagenic lesions that result in the activation of protooncogenes and the inactivation of tumour-suppressorgenes. Aflatoxin B1 undergoes an initial two-electron oxidation by the cytochrome P450-family members CYP1A2 and CYP3A4, yielding aflatoxin-B1-8,9-oxide.This epoxide reacts with the N7 atom of guanine to form a pro-mutagenic DNA adduct (aflatoxin–N7-guanine). The aflatoxin–DNA adduct is unstable andundergoes depurination, leading to its urinary excretion (bottom). Aflatoxin-B1-8,9-oxide is also a substrate for several isoforms of human glutathione S-transferases (GSTs), which yield a stable, non-toxic, polar product that is excreted in the bile. The aflatoxin–glutathione product also undergoes sequentialmetabolism in the liver and kidneys to be excreted as a mercapturic acid (aflatoxin–N-acetylcysteine) in the urine. Aflatoxin B1 also undergoes extensiveoxidation, which is catalysed by cytochrome P450s. In addition to formation of the 8,9-oxide, oxidation by CYP1A2 yields a stable urinary metabolite, aflatoxinM1, that is excreted in milk (top). Aflatoxin M1 is less carcinogenic or mutagenic than aflatoxin B1, but is equally toxic. The oxidation products of aflatoxin canbe excreted without further biotransformation or can be conjugated by UDP-glucuronosyl transferases44, 53. Collectively, these end products of aflatoxinbiotransformation are biomarkers of exposure to aflatoxin and risk of hepatocellular carcinoma.

41/58

HCA-d moodustuvad kui lihas leiduvad kreatiin ja aminohapped reageerivad kõrgelkuumusel (>200 C)

·

Pilt: Vasem: HCA moodustumine. Parem, The boiling issue.

42/58

Lämmastikalust välja lõikav parandus (base excision repair, BER),

Nukleotiide välja lõikav parandus (nucleotide excision repair, NER).

DNA katkestusi ja lünkasid (gap) parandatakse homoloogse rekombinatsiooni (HR) jamittehomoloogse otste ühendamise teel (NHEJ).

·

·

·

44/58

Kahjustustest DNA läbisüntees (translesion DNA synthesis)

Maatrikshela vahetus (template switching)

·

·

45/58

Vähirakkudes tekib DSB (double strandbreak)-le tugev vastus, mis põhjustabreparatsioonivalkude akumuleerumisekromatiinile.

Reparatsiooniensüümide ekspressioonireguleerivad onkogeenid, pidevreplikatsioonikahvlite initsatsioon japõrkumine.

Replikatsioonikahvlite toppamine tõstabDSB riski ja tagajärjeks on katkestustekasv.

·

·

·

Pilt: wikimedia.

46/58

Replikatsioonikahvli arresteerumine kahjustatud aluste juures põhjustabgenoomi ebastabiilsust

47/58

Kui DNA kahjustus jääb parandamata põhjustab see replikatsioonikahvli toppama jäämise.

Seiskunud kahvel kollapseerub ja põhjustab DSB, mis võib viia genoomi ebastabiilsuseni.

Rakud tolereerivad replikatsioonil ettejäävaid kahjustusi neist läbi sünteesides.

Replikatiivsed proofreadingu aktiivsusega DNA polümeraasid Pol , , ei suudakahjustustest läbi sünteesida.

Imetajarakus 7 DNA polümeraasi millel on TLS võime.

Ühelgi TLS Pol-idest pole eksonukleasset proofreadingu aktiivsust.

·

·

·

· α δ ϵ

·

POLH, POLI (Pol- ), POLK, REV, Pol- , POLQ ja POLN.- ι ζ

·

48/58

Substraadiks on uratsiiljäägid, ROS-kahjustatud alused, hüdrolüütilisedreaktsiooniproduktid ja metülatsioonid.

Kahjustatud lämmastikaluse eemaldabaluse spetsiifliline DNA glükosülaas (nt.UNG).

Tekkinud lämmastikaluseta kohaeemaldab AP endonukleaas (AP,apyrimidinic või apurimidinic; APEX1).

5'-deoksüriboosfosfaadi (dRP) lõikab väljadRP lüaas (POLB ühe domääni aktiivsus).

Järele jäänud 1 nukleotiidse augusünteesib täis POLB (Pol ).

·

·

·

·

·β

BER tähendab ühe nukleotiidilämmastikaluse eemaldamist ja nukleotiidiasendamist.

·

49/58

NER eemaldab DNA heeliksit rikkuvadmodifikatsioonid.

Heeliksit rikkuvaid modifikatsioonepõhjustavad

Mõlemale poole kahjustust tehakseüheahelaline katkestus ja kahjustuslõigatakse välja.

27-29 nuklotiidi pikkune auk sünteesitakseuuesti POL- või POL- poolt.

GAP-filling sõltub PCNA-st ja ssDNAsiduvast RPA valgust.

·

UV kiirgus, cisplatin, polütsüklilisedaromaatsed süsivesikud (PAH).

-

·

·δ ϵ

·

50/58

Autosomaalne retsessiivne sündroom mida põdevaid inimesi iseloomustab äärminefototundlikkus (intsidents 1:250000).

Kõrge nahavähi risk ja neuroloogilised defektid.

XP on põhjustatud inaktiveerivatest mutatsioonidest NER geenides.

XP geene on kokku 8, seitse neist siis NER funktsiooniga.

XP-V põhjustab TLS puudulikkus, mis on tingitud POLH mutatasioonidest.

·

·

·

·

·

Pilt: Wikimedia.

51/58

XP-V põhjustavad mutatsioonid TLS DNA polümeraasis POLH (Pol- ).ηPOLH vahendab tolerantsust UV-kiirguse poolt tekitatud TT-CPD-le.

POLH inserteerib korrektselt AA nukleotiidid TT-CPD vastu.

XP-V mutatsioonid rikuvad POLH interaktsioonid TT-CPD-ga.

Polh-/- hiirtel tekivad UV-indutseeritud nahakasvajad.

UV põhjustab Polh-/- hiirtel DNA kaheahelalisi katkestusi.

XP-V patsientidel tekivad lamerakulised nahakartsinoomid, kui spontaansetestnahavähkidest POLH geeni mutatsioone leitud ei ole.

Kopsu ja maokasvajates on POLH ekspressioon vähenenud.

·

·

·

·

·

·

·

52/58

6-4 PP läbisünteesi viib korrektselt, vigadeta läbi POLIPOLI võib sünteesida ka läbi TT-CPD, kuiPOLH on puudu, kuidmutageenselt/vigaselt

Poli-/- rakud ei ole UV tundlikud ja hiirtel eiteki kasvajaid

Poli-/-;Polh-/- hiirtel on võrreldes Polh-/-hiirtega hoopis UV mutageneesvähenenud, viidates et Poli on ~viganetagavara Pol UV kahjustuste jaoks

Võib oletata, et POLI vastutab ka XP-Vpatsientide nahavähi eest

·

·

·

·

Poli-/-;Polh-/- topelt knock-out hiirtel tekibsiiski natuke rohkem kasvajaid ja nadsurevad rutem kui Polh-/- hiired.

·

Pilt: UV-B Radiation Induces Epithelial Tumors in Mice Lacking DNA Polymerase η and Mesenchymal Tumors in Mice Deficient for DNA Polymerase ι.

53/58

POLB-l on 5'-deoksüriboos-fosfaadi (dRP)lüaassne aktiivsus, mida on vajalämmastikaluse kadumisel alles jäävasuhkru eemaldamiseks DNA ahelast.

POLB mutatsioone esineb 40% soolevähis(Donigan et al., 2012).

POLB on samas ka üle-ekspresseerituderinevates vähkides.

POLB üle-ekspressioon takistabnormaalset replikatsiooni ja põhjustabmutatsioonide teket.

Polb üle-ekspresseerivatel hiirtel tekibrohkem osteosarkoome.

·

·

·

·

·

Polb KO hiired surevad embrüonaalselt.

Polb+/- hiirtel on rohkem lümfoome, kuidelulemus oluliselt ei kannata.

·

·

Pilt: Haploinsufficiency in DNA Polymerase β Increases Cancer Risk.

54/58

Naha UV kaitseMelanotsüüdid nahas sisaldavad melanosoome, mis kanduvad edasi keratinotsüütidesse.

Melanosoomid moodustavad keratinotsüütides supranukleaarseid mütsikesi.

·

·

Pilt: Melano-phagolysosomes are organized into supranuclear "caps" within keratinocytes.

55/58

Glutatiooni konjugeerimine takistabtsütotoksilistel ainetel reageerida rakumakromolekulidega/märklaudadega.

·

Pilt: The role of glutathione-S-transferase in anti-cancer drug resistance.

Glutatioon on glütsiin-tsüsteiin-glutamiintripeptiid.

Endogeensed GST substraadid: O-Quinones of catecholamines anddopamine, postaglandins, lipidperoxidation products generated byreactive oxygen species.

Eksogeensed GST substraadid: polycyclicaromatic hydrocarbons, alpha, betaunsaturated aldehydes, molecules withepoxide groups, chemotherapeuticagents.

·

·

·

56/58

Sissejuhatav loeng

Vähitüübid

Onkoviirused

Onkogeenid

Retseptorid

Signaalirajad

Tuumorsupressorgeenid

Rakutsüklikontroll

·

·

·

·

·

·

·

·

p53 ja apoptoos

Immortalisatsioon

Tumorigenees

Genoomiterviklikkus

Mikrokeskkond

Metastaasid

Immuunsus

Vähiravimid

·

·

·

·

·

·

·

·

58/58