FCEyN,DFBMyC QBIIA CicloCelularII ManuelJ.Muñoz Mitosis: CDK1-CycB TransiciónG2-M Gobernadapor CDK1-CycB TransiciónG2-M Gobernadapor CDK1-CycB CDK1-CycBfosforilamasde 70proteínasinvolucradasen: • CondensacióndelADN • Rupturadelaenvoltura nuclear • Rearreglodelcitoesqueleto • Ensambladodelhuso mitó<co • Cromosomasalineados Cinetocoroslibres (Mad2) ? An<Mad2 EldañoalADNpuedeocurriren cualquiermomento. Deserdetectado,elciclosede<eney elADNserepara. DañoalADN HR NHEJ CicloCelular dependiente DañoalADN Cyclobutanepyrimidine dimer(CPD) Pyrimidine(6-4)pyrimidone photoproduct(6-4PP) LatasadeformacióndeCPDsenADN celular es de una lesión cada 107 basesxJ/m-2deradiaciónUVB. ImagendelSolenelultravioletaprofundoobtenidaporel“ExtremeUltravioletImagingTelescope” “…ratherthanhavingacollec9onof specificenzymeseachrecognizinga different lesion, as is the case for baseexcisionrepair,NERsensesthe presence of a lesion through the distor9on it causes to the DNA structure…”T.Nouspikel DañoalADN:NER UnscheduledDNAsynthesis:SíntesisdeADNnoprogramadafueradelafase S αCPDs CélulassincronizadasenG1: Incorporación de Wmidina triWada y revelado fotográfico de una placa puestaencontactoconelculWvo. DañoalADN:EnfermedadesasociadasalmalfuncionamientodelNER Polη(XPV):TCRyGGROk,“cancerprone” GenomicInstability(GIN): Tendencia del genoma a adquirir mutacionesyaberracionescromosómicas debido a defectos en la replicación o reparación. UnscheduledProliferaWon: Ac<vación de la maquinaria del ciclo celular independientemente de la presencia o ausencia de señales mitogénicasoan<-mitogénicas. GenomicInstability(GIN): Tendencia del genoma a adquirir m u t a c i o n e s y a b e r r a c i o n e s cromosómicasdebidoadefectosenla replicaciónoreparación. UnscheduledProliferaWon: Ac<vación de la maquinaria del ciclo celular independientemente de la presencia o ausencia de señales mitogénicasoan<-mitogénicas. MayorcapacidadproliferaWva MayorsuscepWbilidadalaacumulacióndealteracionesgenéWcas ProgresióndetumoresyadquisicióndefenoWposagresivos DirectaoindirectamentemediadoporladesregulacióndeCDKs ¿Cuántasmutacionessenecesitanparatransformarunacélula? Mínimaprobabilidaddemutación(replicación)enundadogenpordivisióncelular:10-6 Teniendoencuentaqueexisten1016divisionescelularesalolargodetodalavidaenel cuerpohumano,undadogenrecibirá1010mutacioes Sees<maqueeldesarrollodelcáncernecesitaalmenosque10genesseanmutados. ¿Dónde? Oncogén:Aquelquevíasu“sobreexpresión”puedetransformarcelulas. Protoncogén: Un gen “normal” el cual, luego de adquirir mutaciones, se puede comportarcomounoncogén. Gensupresordetumores:Aquelqueluegosesuinac<vacióntotaloparcialpromuevela transformación de las células. Normalmente involucrado en restringir o controlar la proliferacióncelular. “Letmeaddaconsidera9onoftheinheritanceoftumorsinorderthatatumormayariseinsuchcases,thehomologous elementsinbothseriesofchromosomesmustbeweakenedinthesameway.”TheodorBoveri,patólogo,1914 ¿Cuántasmutacionessenecesitanparatransformarunacélula? Proto-oncogenes(ras,myc) ¿Probabilidaddemutación acWvadora? + Genessupresoresdetumores(p53,RB) ¿Probabilidaddemutaciónenambos alelos? ++++++ No es cierto que la probabilidad de mutar ambos alelos sea el cuadrado de la probabilidad de mutar uno solo… “Letmeaddaconsidera9onoftheinheritanceoftumorsinorderthatatumormayariseinsuchcases,thehomologous elementsinbothseriesofchromosomesmustbeweakenedinthesameway.”TheodorBoveri,patólogo,1914 PerdidadeHeterocigosis(lossofheterozigosity,LOH) RecombinaciónmitóWca Conversióngénica Progresiónenelcáncerdecolon (epiteliointesWnal,renovaciónconstantedecélulas) MeWlacióndeCitosinas:Promotores(CpG).Generalmenteasociadaasilenciamientoaunque tambiénainestabilidadofragilidadcromosómica. ElcáncernecesitaWempo DañoalADN Genesinducidosporp53 Genesinducidosporp53 G d probability of entering senescence 0 1 P < 10-6 p53 t2 10 0 f.u. • h) 50 % cells time after DNA damage y means of FISH. (E) CDKN1A and (F) PML in individual cells. a.u., arbitrary units; supplementary materials). (G) Model for e. Transient damage encountered under cal conditions is repaired quickly and 3 pulses, allowing the cell to continue ther from a large number of initial DNA w.sciencemag.org on June 14, 2012 p53 t1 Model for p53 dynamics controlling cell fate. Transient damage encountered under low-radia<on dose or physiological condi<ons is repaired quickly and generatesasmallnumberofp53pulses,allowingthecell to con<nue dividing. Persistent damage—whether from alargenumberofini<alDNAlesionsorasmallnumber of irreparable breaks—generates repeated p53 pulses that ul<mately trigger cellular senescence. t1 and t2 represent <me points in which the cumula<ve level of p53 is equal between pulsed and sustained condi<ons. However, the probability of entering senescence differs betweenthesetwotypesofdynamics.Pulsedp53allows more <me for recovery from DNA damage, whereas sustainedp53acceleratesthisprocess. p53DynamicsControlCellFate JeremyE.Purvisetal. Science336,2012. CicloCelularyCáncer Resumen/Conceptos • Lascélulascancerosasacumulanmutacionesqueresultanentantoenun“signalling” mitogénicocons<tu<vocomoenunarespuestadefectuosaaseñalesan<-mitogénicas locualcontribuyelaproliferaciónnoprogramada(unscheduledprolifera9on). • La mayoría de los tumores poseen inestabilidad genómica (GIN) lo que conlleva mutacionesadicionaleseinestabilidadcromosómica. • Lo anterior resulta, en defini<va, en una mayor tasa prolifera<va y en una mayor suscep<bilidadalaacumulacióndealteracionesgené<casadicionalesconllevandoun aumentoenlaadquisicióndefeno<posmasagresivos.Todoestomediado,directao indirectamente,porladesregulacióndelasCDKsdadoquelacon<nuaproliferacióno lare-entradanoprogramadaalciclocelularsoncaracterís<casdecélulastumorales. • La correcta progresión a través del ciclo es monitoreada por los “checkpoints” los cuales censan posibles defectos en la síntesis de ADN o la segregación de los cromosomas. La ac<vación del “checkpoint” induce el arresto del ciclo gracias a la inhibicióndelaac<vidaddelasCDKs. • Elarrestodelciclo“permite”alascélulasrepararlosdefectosy,porlotanto,prevenir sutransmisiónalasiguientegeneración. Resumen/Conceptos • Porejemplo,el“DNAdamagecheckpoint”(independientementedeenquemomento delcicloocurra)“protege”alascélulasdelconstanteataquealDNAyaseaexógenoo endógeno. De esta manera, las alteraciones en el ADN son censadas, las CDKs inac<vadasyelcicloarrestado. • El “DNA damage checkpoint” es el ejemplo mas estudiado de cross-talk entre checkpoint,CDKycáncer.Laac<vacióndeATM/ATR/Chk1/Chk2enrespuestaaldaño alADNproduceunaumentoenlosnivelesdelinhibidordeCDKp21olainhibicióndel ac<vadordeCDKCDC25. • Deestamanera,ygraciasalainhibicióndelaac<vidaddelasCDKs,seinhibeelpasaje atravésdeG1/SoG2/M.