Molekulární biologie nádorů Prof. RNDr. Jana Šmardová, CSc. Ústav patologie, FN Brno Přírodovědecká fakulta MU Brno Lékařská fakulta MU Brno 2011 3. Individuální dispozice k nádorům I Hereditární papilární karcinom ledviny {c-met) Mnohočetná endokrinní neoplazie typ2 _(MEN2) {RET)_ Familiální medulární karcinom štítné _žlázy - FMTC {RET)_ Familiální gastrointestinální stromální nádory (GISTs) {c-kit) Komplexní proces kancerogeneze Čas^á^ expozi ce kancerogenům nemusí okamžité Komplexní proces kancerogeneze Individuální dispozice k nádorům 1. Rozdíly v metabolismu kancerogenů (např. cytochrom P-450, CYP2D6, CYP1A1, N-acetyltransferáza - NAT, glutathion-S-transferaza M1 - GSTM1,...) Normální energetický metabolismus buněk uvolňuje jako vedlejší produkty značné množství reaktivních molekul včetně mutagenů / kancerogenů - ty jsou okamžitě neutralizovány a detoXikovány působením detoXikačních enzymů: • kuřáci s nízkou hladinou NAT mají 2,5x vyšší riziko nádoru než kuřáci s vysokou hladinou NAT • nízká hladina GSTM1 3x zvyšuje riziko nádoru plic Individuální dispozice k nádorům 2.-3. Rozdíly v procesech oprav DNA Mutace nádorových supresorů (a onkogenů) - p53, RB, WT1, BRCA1 a BRCA2,... - RET, c-met, ... Penetrance: podíl jedinců určitého genotypu, u nichž určitém věku). Dědičné formy nádorů Příklady: Li-Fraumeniho syndrom, retinoblastom, mědiučláxmdaonidotruéprázya vwjems^ij:nor- - 5-10% nádorů tohoto typu většinou představuje - IBSladr°r^t?jevuustranněvAo - sporadické nádory spíše ve vyšším věku a Indikace ke genetickému vyšetření 1. Výskyt nádoru v neobvykle časném věku. 2. Multifokální vývoj nádoru v jednom orgánu nebo bilaterální výskyt u párových orgánů. 3. Více primárních nádorů u jednoho jedince. 4. Pozitivní rodinná anamnéza stejného nádoru u blízkých příbuzných. 5. Vysoká incidence nádorů v rodině. 6. Výskyt nádorového onemocnění u jedince z rodiny s kongenitálními anomáliemi. Genetické poradenství 1. Co nejpřesnější frodinná anamnéza (alespoň tři generace, kompletní rodokmen včetně zdravých, 2. Hledání postiženého genu (mutace) u probanda (pacienta s nádorem) (informovaný souhlas). 3. Genetická analýza rodiny, včetně zdravých příbuzných - od 18 let, s informovaným souhlasem. 4. Pozitivní výsledek: lékařský dohled, změna životního stylu, preventivní sledování, preventivní zásahy (profylaktické zákroky, chemoprevence,...). • Psychologické a etické aspekty genetického „gatekeepers" a „caretakers" „Satekeepers" - geny, které přímo regulují (limitují) růst nádorů buď inhibicí jejich růstu nebo indukcí jejich smrti. Jsou recesivní. „Caretakers" - jejich inaktivace navozuje genetickou nestabilitu a ta pouze nepřímo indukuje růst nádorů zvyšováním mutační rychlosti. Proto somatické mutace těchto genů jsou jen vzácně iniciátory kancerogeneze. APC, p53 - jsou zároveň „gatekeepers" i „caretakers" „gatekeepers" a „caretakers" u familiálních nádorů „Caretakers" • NER, xeroderma ^or cockayne tHchothíodystrofie • ataxia telangiectasia • Bloomův syndrom • Fanconiho anemie • ^ssar • Wernerův syndrom • Li-Fraumeniho syndrom • nádory prsu „Gatekeepers" • retinoblastom • Li-Fraumeniho syndrom • Wilmsům tumor • neurofibromatóza typu 1 a 2 • renální karcinom • MEN typu 1 a 2 • maligní melanom • Cowdenův syndrom • Gorlinův syndrom • nádor prsu • kolorektální nádor Retinoblastom Je vzácné, ale velmi dobře známé nádorové onemocnění dětí. Incidence - 1 na 13.500 - 25.000 narozených dětí. Je prototypickým příkladem vrozené dispozice k nádorům: Na základě studia epidemiologie retinoblastomu byla vytvořena Knudsonova hypotéza ® Knudsonův model. RB byl prvním příkladem nádorového supresoru a první naklonovaný gen pro nádorový supresor. Mutace RB jsou recesivní (na úrovni buňky) a zároveň dominantní (na úrovni celého organismu)!!! ,rSS»« vyjící se oeteněarAěmga jedna hypotéza vysvětlila dva epidemiologicky odlišné typy onemocnění KnudsonŮv model dvou zásahů Ztráta heterozygotnosti 1. Biiňty, kta-é nesou jednu matovanou ;eikouač;ast0rdehiecSeUfrchr0ormUOzZoŤmu^eJI ^Ka^ S V lstech nyaSdookroUv/crheksVuepnreSoLOůH leŽí geUy Zroatceen^oie9denníimezteVíceZYmgoožnv)nmal 'úrovni bu ňrov.ni celého Rodinný syndrom charakteristický častým a ;;ádo^,uJoFSmahtia?triaff,;&ap,;^,^aía Syndrom spojen s mutací genu pro nádorový supresor p53lT7p13). Li-Fraumeniho syndrom • Proband se sarkomem do 45. roku života, příbuzný 1. stupně s nádorem do 45. roku života, příbuzný 1. nebo 2. stupně s jakýmkoliv nádorem do 45. roku života nebo se sarkomem v kterémkoliv věku. • Až 80% případů spojeno s vrozenou mutací p53. Spektrum nádorů v rodině s mutací p53 v zárodečné linii nádory prsu nádor plic sarkom leukémie glioblastomy karcinom pankreatu WilmsŮv tumor Li-Fraumeniho-like syndrom Proband s jakýmkoliv nádorem v dětství nebo sarkomem, nádorem mozku nebo adrenokortikálním vědoremlšdop6obuzonku1žnveboa .2. stupně s Asi 50% případů spojeno s vrozenou mutací p53. (U některých LFS / LFLS rodin popsány zárodečné mutace genu chki, ale úloha genu chek2v etiologii LFS nejasná.) Historie LFS 1969: Li a Fraumeni retrospektivně porovnávali data a anamnézy dětských pacientů, kteří zemřeli na sarkom. Našli několik rodin, kde onemocněním byli postiženi sourozenci nebo bratranci/sestřenice a v jejich anamnéze zjistili, že v jedné rodičovské linii je vysoký'výskyt nádorů širokého spektra, především sarkomů a nádorů prsu v mladém věku, a dalších. SBLA syndrom: Sarcoma, Breast and Brain cancer, Leukemia, ~~Lu"ngand Lary~ngeal canľer, Adrenočortical cará^ma (1978). 1988: první verze definice LFS 1995: vedle „klasického" LFS volněji definován LFLS (LFS-L) Epidemiologie LFS • Frekvence výskytu 1 : 50.000. • Penetrance 50% ve 30 letech, 90% v 60 letech. Penetrancetroch u vyšší u žen - zřejmě spojeno s • Mutace v genu p53 _ patří k nejčastějším ý ^^^nichýiím^o?eiat xemt)réměěávmzaěcentekověrým v ^ ěeůčasn^šn^oažněgenvýskk?ch Cílové orgány maligní transformace u pacientů s LFS Nádory prsu: 25.2 % Nádory mozku: 14 % Sarkomy kostí: 10.9 % Sarkomy měkkých tkání: 10.7 % G.I.T.: 7.0 % Nádory plic: 5.2 % Gynekologické nádory: 5.2 % Hematologické malignity: 4.3 % Adrenokortikální nádory: 3.1 % Ostatní: 14.4% Nádorový supresor p53 není nezbytný pro normální růst a vývoj ve většině buněk je přítomen v nedetekovatelném množství x výrazná nádorová suprese ztráta funkce p53 téměř u poloviny nádorů extrémní inhibitor buněčného růstu (blok buněčného cyklu nebo apoptóza) Gen a protein p53 Gen leží na chromozomu 17 (17p13) a má 11 exonů (z "nichž první se neexprimuje) Protein je jaderný fosfoprotein, 393 AA, 53 kDa. - poprvé popsán jako protein interagující s LT SV40 - funguje jako transkripční faktor - funguje jako tetramer - konsensus sekvence: 5'- Pu-C(A/T)(A/T)G-Py - 3' Struktura proteinu: DNA vazebná doména, transaktivační doména, oligomerizační doména, NLS, C-koncová regulační doména Struktura proteinu p53 Funkce p53 p53 funguje jako transkripční faktor. Cílové geny: mdm2- zpětnovazební inhibiční klička p2jaP1/WAF1 - blok G1 bax - apoptóza GADD45 - oprava DNA Signální síť p53 Funkční síť p53 p53 - ochránce genomu Regulace p53 • regulace transkripce a translace • regulace hladiny/stability proteinu • regulace buněčné lokalizace • regulace aktivity Regulace stability p53 Klíčovou roli v regulaci stability p53 hraje protein MDM2 (knockout myši mdm2 - /-). • mdm2je cílovým genem p53 • Popsána modulace exprese MDM2 SNP 309 („single nucleotide MÉíľ? ^^n;^^n^ ^sňé Suffer Úloha proteinu MDM2 v regulaci p53: v normální a poškozené buňce V poškozené buňce je znemožněna vazba MDM2 k p53 a p53 je stabilizován. Regulace vazby p53 - MDM2 p53 interaguje s MDM2 malou doménou na N-konci. Interakce může být znemožněna fosforylací p53 v této oblasti. p53 je fosforylován jako odpověď na buněčný stres (poškození DNA, hypoxie, ...) kinázami: Chk1, Chk2~ATM"ä"ATRJNK, Buňky s mutacemi v ATM a Chk2 mají poškozenou schopnost stabilizovat p53! Vrozená heterozygotní mutace v genu chk2(„G2 checkpoint kinase") byla detekována u LFS!! (Mutace chk2 v zárodečné linii se vyskytují asi u 1,1 až 1,4% západní populace a až u 5% pacientek s nádorem prsu (tj. vrozená mutace hhk2 je spojena s vyšším rizikem vývoje tohoto nádoru). Různé stresy vedou k různým spektrům fosforylací na p53. Kdo napr. přispívá ke stabilizaci p53? c-Abl: podílí se na stabilizaci - váže se na p53 a znemožňuje ubikvitinaci HIF1a („hypoxia-inducible factor 1a"): stabilizuje a aktivuje p53 - souvislost s vývojem nádorů! • (např. vysoká hladina volného p-kateninu vede ke stabilizaci p53 přes ARF: v počátečních stádiích vývoje kolorektálních karcinomů bývá ještě funkční p53, ale hypermetylovaný promotor genu pro ARF; • dvojitý vztah p53- p-katenin: volný p-katenin stabilizuje p53 - p53 transaktivuje Siah-1, který odbourává p-katenin) Úloha proteinu MDM2 v regulaci p53: funkční a nefunkční p53 Regulace buněčné lokalizace p53 p53 má na C-konci několik signálů jaderné lokalizace -NLS, je po syntéze transportován do jádra. p53 má dvě sekvence pro export z jádra - NES: v oligomerizační doméně (ve funkčním tetrameru odstíněno) a na N-konci v MDM2 vazebné doméně. Export z jádra je výrazně potencován vazbou MDM2 (i když vazba MDM2 není podmínkou) a také ovlivněn fosforylací v dané oblasti: fosforylace vyvolaná stresem inhibuje transport z jádra (vedle toho, že znemožňuje vazbu MDM2) Popsána kináza Parc, která zadržuje p53 v cytoplasmě. Regulace aktivity p53 Regulace schopnosti p53 vxázat se na DNA a interagovat s dalšími komponentami transkripčního aparátu - regulováno posttranslačními modifikacemi. Především různé kovalentní a nekovalentní modifikace (fosforylace, Sumoylace, glykosylace, acetylace, ubiquttinace, neddylace) C-konce p53 ovlivňují schopnost p53 vúzat se na DNA: p53 Je např. aktivovana fosforylací ser392 (indukovano UV), Sumoylací Lys386, acetylací C-konce... N-konec? Stresem indukovana fosforylace N-konce potencuje interakce s acetyltransferazami, které acetylují C-konec (a také acetylují histony v nukleozomech v cílových promotorech) Inaktivace p53 v nádorech • Mutace • Jaderná exkluze (37% zánětlivých karcinomů prsu, více než 90% nediferencovaných neuroblastomů) • Interakce s virovými onkoproteiny (LT SV40, E1B, E6) • Amplifikace mdm2(neuroblastomy), případně mdmA'(gliomy) jícen ovarium kolorektum hlava a krk pankreas plíce kůže močový měchýř žaludek mozek játra prsa děloha měkké tkáně kosti hematol.malignity prostata ledviny varlata thyroid děložní hrdlo frekvence mutací p53 [%] -^ -^ ro 3 i) < 3 O 3 o o (JI Ca) On Q. O <* O Typy mutací p53 především bodové missense mutace krátké delece a inzerce {více v okrajových částech genu) Distribuce mutací v molekule p53 Distribuce není pravidelná: - především centrální DNA vazebná doména - „hot spots" - oligomerizační doména - introny (v místech sestřihu) NH2 100 All Tumors COOH 200 300 Nejčastěji mutované kodóny p53: 175, 245, 248, 249, 273, 282. Mutace p53 v nádorech typické spektrum mutací u určitých nádorů typická spektra pro určité kancerogeny („fingerprints") některé mutace typické pro určitý genetický background (BRCA1, BRCA2) různé mutace mohou mít různý dopad na vlastnosti nádoru (částečná inaktivace, konformační mutace, korelace genotypu a fenotypu) liší se mutační spektra somatických a vrozených mutací Důsledek špatných oprav DSBs pro genetickou stabilitu NHEJ - nonhomologous end joining SSA - single-strand annealing HR - homologní rekombinace Síť proteinů, které opravují dvouřetězcové zlomy DNA homologní rekombinací modré šipky: fosforylace Tyto proteiny udržují integritu genomu, jejich mutace predisponují k vývoji nádorů. Fyziologický výskyt DSBs meiotická rekombinace přestavba genů pro imunoglobuliny a receptory T buněk a B buněk (V(Ď)J) Ataxia - Telangiectasia (A-T) Autozomální recesivní onemocnění, frekvence výskytu asi 1:40.000 narozených lidí (USA); frekvence nositelů asi 1%. • progresivní neuromotorické dysfunkce související s postupnou degenerací (ataxií) některých oblastí mozku (cerebellum) • endokrinní dysfunkce • dysfunkce imunitního systému • sterilita, předčasné stárnutí • citlivost k ionizujícímu záření, inhibitorům topoizomeráz,... • zvýšené riziko vývoje nádoru Ataxia telangiectasia zvýšené riziko vývoje nádoru: • u 38% pacientů s AT se vyvine během (zkráceného) života nádor - především (85%) T-lymfomy a CLL - chronická lymfocytární leukémie, ale také zvýšený výskyt nádorů žaludku, meduloblastomů, gliomů, nádorů močovodů • heterozygoti (nositelé) ATM mají asi 2-3x zvýšené riziko nádoru prsu a CLL heterozygoti mají částečně zvýšenou citlivost k ionizujícímu záření (® haploinsuficience) (USA - 1995: nositelé mutací ATM představují asi 1% populace a mají asi 5% všech nádorů) Ataxia telangiectasia: gen lokalizován na chromozomu 11 (11q22,3), 66 exonů exprimován ve všech tkáních popsáno více než 250 různých mutací ATM, některé jsou frekventnější, časté je zkrácení proteinu zdá se, že existuje vztah genotyp - fenotyp Ataxia telangiectasia: protein 3506 AA, 370 kDa, převážně jaderný fosfoprotein serin/threonin protein kináza, C-konec výrazně homologní s kinázou PI3K (PIKK rodina „PI3K-like protein kinases": PIRK, ATM, ATR, DNA-PKs, TRRAP,..) Je aktivován dvouřetězcovými zlomy DNA (DSBs) vyvolanými např. ionizujícím zářením (ne UV!), inhibitory topoisomeráz. Aktivace ATM představuje bezprostřední a primární reakci na DSBs, nd redinou. Později jsou aktivovány další ATM-nezávislé V nepoškozených buňkách jsou v neaktivní formě - tvoří neaktivní Signálem aktivace ATM zřejmě není přímo dvouřetězcový zlom, ale změněná struktura chromatinu v místě zlomu. Aktivace: vzájemná (auto)fosforylace (ser198) a uvolnění z dimeru; silná adherence v poškozeném místě - zřejmě platforma pro přisedání dalších enzymů. Cílové proteiny ATM ATM po aktivaci DSBs: • interaguje s p53 • fosforyluje p53 na ser15 (® stabilizace a aktivace p53, indukce interakce s CBP/p300 a nasledne acetylace p53 na 0ys-3B2) • defosforyluje ser376 na p53 (® aktivace p53: indukce interakce s proteinem 14-3-3 a tím posílení DNA vazebne schopnosti p53) ^ USS^^Se^ )dvou místech (® • Fosforylace a aktivace dalších substratů: např. Chk2, c-Abl, BRCA1, NBS1, FANCD2 a dalších. Cílové signální dráhy ATM Úloha proteinu ATM Jako odpověď na dvouřetězcové zlomy DNA: • zastavit buněčný cyklus • indukovat reparaci DBS: mimo jiné přímou interakcí s proteinem RAD51 (RaD51 interaguje také BRCA1 a BRCA2) s Této funkci odpovídají klinické symptomy typické pro imunodeficience,..) „Nijmegen breakage syndrome" - NBS Voezilcítpe?nd^bonnémmomnp^^mmjkarkoceaai;e,tmenAtá^íirkdtyaždkacn:c(kyto vývoje nádorů, především B-lymfomů (asi u 40% pacientů se vyvine lymfom do 20 let). Také na úrovni buněk silné podobnosti: zvýšená „lámavost" chromozomů - souvisí s neschopností opravovat dvouřetězcové zlomy (DSB). Spojeno s mutací genu NBS1 (8q21). Autozomálně recesivní dědičnost „Nijmegen breakage syndrome" - NBS • Protein NBS1 (nibrin: „bratranec ATM") je součástí trimeru (MRE11 a RAD50), který interaguje s místy dvouřetězcových zlomů dNA a připravuje je na jejich opravu. NBS1 v komplexu funguje jako „senZor" - bez jeho přítomnosti MrEi1-RAD50 není lokalizován v místech DSB - i jako efektor - podílí se i na samotné opravě. (MRE11 je mutován ve vzácném onemocnění ATLD („AT-like-disorder"). MRE11 má nukleázovou aktivitu, v místech DSB odštěpuje nukleotidy a tvoří jednořetězce DNA. „Nijmegen breakage syndrome" - NBS • DSB stimulují ATM a ATM fosforyluje (vedle dalších proteinů) NBS1 (a MRE11). • Tato fosforylace je nutná pro správnou buněčnou odpověď na DSB. Je nutná pro zastavení syntézy DNA v případě, že se na DNA vyskytují DSB. => ATM nejenom zastavuje buněčné dělení v případě poškození DNA, ale také (prostřednictvím Nb's1 -funguje i jako transduktor) startuje opravy DNA. • Souvislost funkce ATM a NBS1 vysvětluje podobnost syndromů AT a NBS. Dědičná forma nádoru prsu Příčinou dominantně dědičné formy nádoru prsu jsou vrozené mutace v genech BRCA1 a BRCAí. BRCA1 (17q21): 85 (80)% pravděpodobnost vývoje nádoru prsu do 70 let věku a 63 (55)% pravděpodobnost vývoje nádoru vaječníku. 3-4x zvýšené riziko vývoje nádoru žaludku, ledvin, střeva a prostaty. nádoru vaječníku. (Nádory se objevují v průměru v o něco vyšším věku než u BRCA1) Zvýšené riziko dalších typů nádorů: nádory střeva, pankreatu, prostaty, leukémií a thyroidního Somatické mutace genů BRCA jsou vzácné u sporadických nádorů! BRCA1, BRCA2 Nemají homology u kvasinek nebo drozofily - jsou to poměrně „mladé" geny. LoneanySokuteoré.jSZoouvány hlavně v jádře. Funkce BRCA2 Interaguje přímo s RAD51 a reguluje jeho dostupnou a aktivitu. RAD51 (homolog bakteriálního proteinu RecA) je naprosto nezbytný pro opravu DSB, a to mechani£mem rekombiriace mezi homologními sekvencemi DNA (HR). Možný mechanismus: Poškození DNA aktivuje ATM nebo ATR („DNA damage-signaling kinases"), které fosforylují a tím aktivují komplex BRCA2-RAD51. Aktivovaný RAD51 nasedá na poškozené jednořetězcové úseky DNA a aktivuje homologní rekombinaci. Uvolnění z opravených částí DnA je spojeno s defosforylací komplexu. Hypotetický model funkce BRCA2 Funkce BRCA1 BRCA1 je také nutný pro efektivní HR, ale jeho přesná funkce je mnohem méně známá. (Určitě ne přímou regulací RAD51.) Zřejmě se uplatňuje více mechanismy a také jak při detekci dSb (seíisor) tak jako efektor při buněčné odpovědi na DSB. BRCA1 hraje roli při detekci DSB, objevuje se v místech DSB vdmiTychie. Je fosforylován kinázami ATM, ATR, ChK2 a fosforylace ovlivňuje jeho funkci. Zřejmě různé kinázy způsobují různou konfiguraci fosforylací BRCA1: to může odrážet různéé okolnosti poškozených míst a indukovat odlišné odpovědi - konfigurace opravných mechanismů. Funkce BRCA1 • V oblastech DSB je rychle modifikován chromatin (fosforylace, acetylace histonů, přestavba chromatinu - přístup pro reparační mechanismy), BRCA1 interaguje se SwI/SnF, HDAC/HATs, • BRCA1 interaguje s komplexem MRE11/RAD50/NBS1, inhibuje nukleázu MRE11 a tak reguluje délku jednořetězců. • BRCA1 interaguje s DNA helikázou, BLM (mutovaný u Bloomova syndromu; homolog RecQ),.. • Za normálních okolností se BRCA1 podílí na transkripční represi GADD45(mimo jiné cílový gen p53). Po ffosforylaci BRCA1 uvolnění represe. Funkce BRCA1 • BRCA1 se podílí na „transcription-coupled repair": • BRCA1 interaguje s proteiny MSH2 a MSH6, které se podílejí na opravě chybného párování. • Při signalizování poškození DNA je zastaven procesing mRNA^ mimo jiné působením proteinu BARD1. Komplex BARD1-BRCA1 má ubikvitin ligázovou aktivitu - možná degraduje enzymy nutné k procesingu RNA (mutace bArD1 detekovány u nádorů - postrádají tuto funkci!). • Protein kódovaný genem FANCD2 (mutovaný u Fanconiho anémie) je kolokalizován s BRCA1 do oblastí poškození DNA. ^Hypotetické: Nemá BRCA1 funkci lešení? Hypotetický model funkce BRCA1 Sensing/signaiing DNA damage Altering DNA topology Transcription, transcription-coupled repair at damage sites Souvislost mutací BRCA1 s mutacemi dalších genů Mutace obou alel BRCA1nebo BRCA2je pro buňku letální a přežití je zřejmě spojeno s mutacemi v některých kontrolních bodech buněčného cyklu, např. p53 („úzké okno přežití"). Chronologicky: vrozená mutace BRCA ® inaktivace p53 ® mutace druhé alely BRCA (mutace druhé alely BRCA se skutečně během kancerogeneze objevuje poměrně pozdě). Frekvence mutací p53vyšší u nádorů s mutacemi BRCA než u sporadických nádorů (plus jiné spektrum mutací). Podobnou roli jako mutace p53mohou hrát mutace genů spojených s kontrolním bodem sestavení mitotického vřeténka: Bubl, BubRl. Jiné vysvětlení: mutace BRCAla 2přežívají pouze buňky prsu a vaječníků, a to díky anti-apoptotickému působení estrogenů. Gen BRCA1 22 kódujících exonů Více než 2000 unikátních mutací, význam některých zatím nejasný (tzv. UCVs - „unclassified variants"). U některých populací specifická mutační spektra. Histopatologické znaky nádorů prsu spojených s mutacemi v BRCA1: často medulá™í typ, infiltrace lymfocyty; často negativní na hormonální ^tory, HER2/neu negativní, málo diferencované. Často odlišná chemocitlivost oproti sporadickým nádorům (odpovídají dobře na platinové deriváty). Gen BRCA2 26 kódujících exonů Více než 1000 patogeních mutací a ještě více UCVs než u BRCA1. RecQ helikázy • Rodina RecQ helikáz se podílí na udržování stability genomu: separují komplementární řetězce DNA s Použitím energie z hydrolýzy ATP. • Do rodiny RecQ helikáz patří: BLM (Bloomův syndrom) WRN (Wernerův syndrom) RECQL4 (Rothmund-Thompsonův syndrom - RTS) - všechny syndromy jsou spojeny s vyšším rizikem vývoje nádóVů Bloomův syndrom - BS Nesmírně vzácné autozomálně recesivní onemocnění. • malý růst (proporční) (zvýšená apoptóza v důsledku vysoké mutability?) • výrazná predispozice k vývoji nádorů • typický (ptačí) obličej, typický vysoký hlas • přecitlivělost ke slunečnímu záření • častý Diabetes mellttus • sterilita mužů (ztráta spermatogeneze), snížená fertilita žen (předčasný nástup menopauzy) • imunodeficience Bloomuv syndrom Príčinou klinického fenotypu je získání mutované alely genu BLM od obou rodičů. Heterozygoti jsou zcela zdraví. Gen BLM je lokalizován na chromozomu 15q26.1. Mutace BLM je obecně v populaci velmi nízká (2003: od roku 1975 nahlášeno po celém světě asi 220 případů), pouze u Ashkenazi židů je vyšší frekvence výskytu (nositelem je 1 ze 110 lidí, a to mutace bln^ 6-pb delece a 7-pb inzerce v exonu 10; v finýkch populacích nebyly detekovány Mutace BLM všech typů: missense, frameshift, nonsense, splice-site Nádory u BS pacientu • vysoká frekvence (benigních i maligních) • široké spektrum nádorů (akutní leukémie, lymfomy, rádory hjozyík(k, hrtanu, plic, jícnu, střev, kůže, prsu, • velice nízký věk (průměrný věk diagnózy 24.7 roku) • vysoká frekvence mnohočetných primárních nádorů • nádorové onemocnění je nejčastější příčinou úmrtí Na buněčné úrovni onemocnění spojeno s extrémně vysokou mutabilitou ® „somatcc mutational dšsorder". Lze pozorovat velmi komplexní přestavby na chromozomech všech buněk pacientů. Wernerův syndrom - WS Vzácné autozomálně recesivní onemocnění, frekvence výskytu je asi 1:22.000 - 1.000.000. • Až do dospělosti normální fenotyp. Předčasné stárnutí: ztráta elasticity kůže, šedivění vlasů, řídnutí vlasů, ztráta podkožního tuku (postižení vypadají asi o 20 až 30 let starší). Průměrný věk 47 let. • Zvýšené riziko vývoje nádoru (asi 30x): oproti normální populaci (10:1) především zvýšené riziko vývoje neepiteliálních nádorů (1:1). Především sw-tomy měkkých tkání, osteosarkomy, melanomy, Wernerův syndrom t "'ti ST*. F| r ■ WS patient age 15 yrs WS patient age 48 yrs Onemocnění způsobeno mutací genu WR , který je na chromozomu 8p12. Protein WRN má 1432 AA, je to DNA helikáza z rodiny RecQ helikáz, blízce příbuzná BLM. Mutace WRNpřevážně non-sense a frameshift => zkrácený protein. Mnoho postižených je mezi Japonci. Rothmund-Thompsonův syndrom rTs Popsán původně jako onemocnění spojené s abnormalitami pigmentace kůže a ztrátou vlasů, postižení skeletu. Onemocnění spojeno se zvýšeným rizikem vývoje nádorů, často detekovaných před 25. rokem života. Spektrum nádorů širší, ale hlavně osteogenní sarkomy. U některých postižených je mutován gen RECQ4 (příbuzný BLM a WRN), který se nachází v lokusu 8q24.3. Zatím se neví, zda za RTS odpovědná mutace i jiného genu nebo zda epigenetické změny RECQ4. nest, WS, RTS mají společné: zvýšená genetická Autozomálně recesivní dědičnost. Rothmund-Thompsonuv syndrom Fanconiho anémie - FA Autozomálně recesivní onemocnění, velmi vzácné: často menší vzrůst, změny pigmentace, mikrocefalie,.. (heterogenní onemocnění). Spojeno se selháním kostní dřeně, což vede k různým vrozeným hematologickým abnormalitám (pravděpodobnost hematologických abnormalit 81% ve věku 40 let) Predispozice k vývoji nádorů, především: leukémie (AML), hepatocelulární karcinom, dlaždicobuněčnllkaTchomy. FA je vzácná, somatické mutace dráhy FA byly popsány u některých sporadických nádorů. Fanconiho anémie Na buněčné úrovni pro FA buňky charakteristická citlivost na činidla způsobující crosslink DNA (používá se i při diagnostice). Předpokládá se, že je více (11 - FANCA až FANCĽ) genů způsobujících FA (komplementační skupiny). Všechny kódují komponenty jediné nádorové supresorové dráhy a tvoří jaderný komplex FA.