Modo de Acción de los Oncogenes en Tumores Humanos Asociados

a. Factores de Crecimiento 

Muchas células cancerosas adquieren la capacidad para factores del crecimiento a los que responde, generando un ciclo autocrino.

b. Receptores Factores de Crecimiento 

Es importante recordar que normalmente, existe una clase importante de receptores de factor de crecimiento que son las proteínas transmembrana con un dominio externo de unión de ligando y un dominio citoplasmático para la tirosina cinasa. Estos receptores son activados por la unión de factores de crecimiento específico, provocando la dimerización del receptor y la fosforilación de la tirosina presente en sustratos que conforman la cascada de señalización. Sin embargo, la forma oncógena de estos receptores se asocia con la dimerización y la activación sin necesidad de unirse a un factor de crecimiento, dando lugar a la liberación de señales mitógenas. Estos receptores pueden ser activados por mecanismos como mutaciones, redistribución génica y sobreexpresión. -Un ejemplo de la conversión oncógena a través de mutaciones y redistribución génica es el protooncogén RET que actúa como un receptor de tirosina cinasa para el factor neurotrófico derivado de la línea celular glial y proteínas relacionadas que promueven la supervivencia celular durante el desarrollo neural. RET se expresa normalmente en células neuroendocrinas.

También existen conversiones oncógenas por mutaciones y redistribuciones en otros genes del receptor de factores de crecimiento. En las leucemias mieloides se ha detectado mutaciones puntuales de FLT3, el gen que codifica el receptor de tirosina cinasa 3 similar a FMS, que conduce a la señal constitutiva. 

Más del 90% de los tumores del estroma gastrointestinal tiene una mutación activadora constitutiva en el receptor c-KIT o PDGFR de tirosina cinasa, que son los receptores para el factor de la célula madre y para PDGF respectivamente. 

Sin embargo, más que mutaciones en protooncogenes, influye la sobreexpresión de formas normales de los receptores del factor de crecimiento, en la formación de tumores. Dentro de ellos encontramos el factor de crecimiento epidérmico que puede sobreexpresarse hasta en un 80% en los carcinomas de células escamosas de pulmón, en el 50% o más de los glioblastomas y el 80 – 100 % de los tumores de cabeza y cuello.

Así pues, dentro de esta última clasificación también podemos encontrar al gen ERBB2, que es un segundo miembro de la familia de EGF, que se asocia a los cánceres de mama, adenocarcinoma originados del ovario, pulmón, estómago y glándulas salivales.

c. Proteínas Implicadas en la Transducción de Señal

Hay algunas oncoproteínas que imitan la función de las proteínas normales transductores de señal en el citoplasma. Suelen estar localizadas estratégicamente en la capa interna de la Membrana Plasmática para recibir señales del exterior y trasmitirlas al núcleo. El ejemplo más claro es la oncoproteína del RAS (proteínas G fijadoras de GTP).

ONCOGÉN RAS

Las proteínas RAS son un prototipo de una gran familia de GTPasas, existen tres en el genoma humano (HRAS, KRAS, NRAS), son los oncogenes con mayor índice de mutación en el cáncer humano. La frecuencia de esta mutación varía según el tumor (90% en los adenocarcinomas pancreático y 30% en adenocarcinomas pulmonares).Estas proteínas modulan muchos aspectos de la conducta celular, como la proliferación, diferenciación, supervivencia y apoptosis, así como la motilidad celular y la fagocitosis.

RAS tiene un importante papel en las cascadas de señales a favor de corriente de los receptores de factor de crecimiento, dando lugar a mitosis.

Las proteínas RAS normales están unidas a la cara citoplasmática de la membrana plasmática, así como a las membranas del retículo endoplásmico y el aparato de Golgi; pueden activarse mediante la unión del factor de crecimiento a receptores de la membrana plasmática.

El ciclo de la Proteína RAS: Depende de dos reacciones

1. Intercambio de nucleótidos, GDP por GTP, esto activa la proteína RAS
2. Hidrólisis de GTP, que convierte el RAS activo, unido a GTP, en la forma inactiva, unida a GDP.

En las mutaciones del RAS se ha identificado que el residuo afectado se aloja en el sitio de unión de GTP, o bien en la región enzimática esencial para la hidrólisis del GTP, y, por ello, reducen considerablemente la actividad GTPasa. El RAS mutado queda atrapado en su forma activada unida a GTP, y la célula se ve forzada a un estado continuo de proliferación.

Los miembros de la familia de la vía de la cinasa RAS/RAF/MAP, también pueden estar alterados en las células cancerosas. Se han encontrado en un 60% de los melanomas y en más del 80% de los nevus benignos.

Tirosina Cinasas sin Receptor

Las mutaciones que desencadenan la actividad oncógena latente se producen en varias tirosina cinasas no asociadas a receptor, que normalmente intervienen en las vías de transducción de la señal que regulan el crecimiento celular.

Las mutaciones se deben a:

• Translocaciones o reordenamientos cromosómicos: dan lugar a genes de fusión que codifican tirosina cinasas activas de forma constitutiva. 
• Leucemia Mieloide Crónica: el gen ABL sufre una translocación desde su localización normal en el cromosoma 9 hasta el cromosoma 22, donde se fusiona con el gen BCR. El gen resultante codifica una tirosina cinasa BCR-ABL oncógena constitutivamente activa, estas tirosinas contribuyen al aumento de la actividad cinasa y promueve la autoasociación BCR-ABL. 
• Tratamiento: Mesilato de imatinib, de baja toxicidad, inhibe la cinasa BCR-ABL.

En otros casos, la tirosina cinasas no asociadas a receptor, activan mediante mutaciones puntuales que anulan la función de dominios reguladores negativos que normalmente mantienen la actividad enzimática bajo control.

d. Proteínas Reguladoras Nucleares

Oncogén MYCE

El protooncogén MYC se encuentra expresado en todas las células eucariotas, es un gen de respuesta precoz inmediata y es inducido rápidamente cuando las células quiescentes reciben una señal para dividirse. Su función aún no está totalmente clara, pero se piensa que está implicado en la carcinogenia mediante genes activadores que están implicados a su vez en la proliferación. Entre otras actividades moduladas por MYC se encuentran:

• Acetilación de histonas
• Reducción de la adhesión celular
• Aumento de la motilidad celular
• Aumento de actividad de la telomerasa
• Aumento de la síntesis de proteínas
• Disminución de la actividad de proteinasa 
• Interacciona con componentes de la replicación del ADN
• Tiene un papel en la selección de orígenes de la replicación
• Reprogramación de células somáticas hacia células madre pluripotenciales
• Puede intensificar la autorrenovación, bloquear la diferenciación o ambas.

Su sobreexpresión puede dirigir la activación de más orígenes de la replicación de los necesarios para la división celular normal, o puentear puntos de control implicados en la replicación, conduciendo a daño genómico y acumulación de mutaciones. Su expresión persistente y sobreexpresión se encuentran frecuentemente en tumores.

e. Reguladores del Ciclo Celular

Todo lo que ocurre en el ciclo celular tiene una secuencia determinada. Después de la mitosis y citocinesis (fase M) viene la fase G1, tras ésta comienza la replicación del DNA (fase S) seguida de la fase G2, así una y otra vez. Estos acontecimientos deben estar sujetos a un riguroso control. El sistema de control del ciclo celular se encarga de la activación de sistemas enzimáticos y otras proteínas que hacen que cada proceso se dé en su justo momento, de igual manera, los desactiva una vez que se ha completado, asegurando que no comience una fase sin haber finalizado la anterior. 

El sistema de control del ciclo celular es un dispositivo bioquímico compuesto por un conjunto de proteínas reguladoras interactivas: las ciclinas y las quinasas dependientes de ciclinas que inducen y coordinan los procesos básicos del ciclo, como la duplicación de ADN y la división celular, a los que denominamos procesos subordinados. 

Durante un ciclo típico, el sistema de control está regulado por factores de retraso que pueden frenar el ciclo en puntos determinados denominados puntos de control. 

Dentro del sistema de control se deben tener en cuenta las condiciones internas de la célula así como señales extracelulares que en ocasiones provienen de otras células vecinas. Entendido de esta forma, el control del ciclo celular juega un papel fundamental en la regulación del número de células de los tejidos del organismo y cuando éste falla, puede dar como resultado el desarrollo de neoplasias.

Proteínas Reguladoras del Ciclo Celular

El pasaje de una célula a través del ciclo es controlado por proteínas citoplasmáticas. Los principales reguladores del ciclo en células animales son: 

• Las ciclinas, proteínas que controlan la actividad de sus proteinquinasas dependientes. La concentración de ciclinas varía en forma cíclica, aumentando o disminuyendo durante el transcurso del ciclo celular. Esto se debe a variaciones en la velocidad de degradación de la ciclina, dado que la velocidad de síntesis es casi constante durante todo el ciclo. En los mamíferos existen 6 ciclinas como mínimo, denominadas A, B, C, D, E y F, pero nosotros las clasificaremos como ciclinas de G1 y ciclinas mitóticas. Las ciclinas G1 se unen a sus quinasas dependientes de ciclinas (Cdk2) durante G1 siendo necesarias para superar el punto de control G1 y pasar a la fase S. Las ciclinas mitóticas se fijan a la quinasa Cdk1 durante G2, siendo necesaria su presencia para que el ciclo supere el punto de control G2 y se inicie la mitosis.

• Las quinasas dependientes de ciclinas (CDK), enzimas que mediante la fosforilación de determinadas proteínas desencadenan los procesos subordinados del ciclo celular. En los mamíferos se conocen 5 CDK las cuales forman tres grupos principales: 
• CDK de G1 (Cdk2)
• CDK de fase S (Cdk2)
• CDK de fase M (Cdk1)

• A diferencia de la concentración de ciclinas, la concentración de CDK se mantiene durante todo el ciclo celular, por permanecer constantes tanto la velocidad de síntesis como la de degradación. Las CDK se activan sólo cuando se unen a las ciclinas para formar complejos, por lo que requieren un nivel umbral para desencadenar la transición a la fase siguiente del ciclo celular.

• El Complejo Promotor de la Anafase (APC) y otras enzimas proteolíticas. El APC desencadena los eventos que conducen a la destrucción de las cohesinas permitiendo a las cromátidas hermanas separarse e iniciando la degradación de las ciclinas mitóticas.

Mecanismo de regulación del ciclo celular

Al finalizar la mitosis aumenta la expresión de la ciclina G1 (E), esta ciclina se unirá a la su quinasa (Cdk2) formando un complejo activo conocido como factor promotor de Fase S (FPS). Este FPS sólo puede actuar sobre cromosomas en estado Pre-Replicativo. Así se denominan por poseer sobre cada origen de replicación un complejo multiproteico llamado Pre-Replicativo. 

Los orígenes de replicación (ORI) se presentan en número de 20 a 80 sobre cada lazo de cromatina y se caracterizan por poseer una secuencia común denominada secuencia de replicación autónoma (ARS) formada por dos secuencias "GAGGC" sobre las que se halla unido a lo largo de todo el ciclo celular, el complejo de reconocimiento del origen de replicación (ORC), uno de los complejos proteícos que forma parte del complejo Pre-Replicativo (PreR). 

El segundo componente del complejo PreR es la proteína Cdc6p (cell division cycle protein), que se sintetiza en G1 e inserta sobre los orígenes de replicación al último componente, las proteínas de mantenimiento de los minimicrosomas (MCM).

El nivel creciente de FPS al inicio de la fase S induce la apertura de los orígenes de replicación, activando a las moléculas responsables de la síntesis de ADN e induciendo la separación del complejo Pre-R del componente Cdc6p y MCM. Separados estos componentes, se inicia la síntesis, y por lo tanto el FPS no se requiere más, siendo su componente lábil, la ciclina de G1, degradada en los proteosomas. 

Los cromosomas a partir de este momento se denominarán cromosomas Post-Replicativos (sólo presentan asociado a los orígenes de replicación el ORC). Los cromosomas se mantendrán en estado Post-R hasta el inicio de la anafase. 

Degradadas las ciclinas G1, el nivel de ciclinas mitóticas aumenta. Un nuevo participante entra al ciclo, el complejo promotor de la mitosis, FPM, formado por las ciclinas mitóticas más las quinasas dependientes de ciclinas de M (Cdk1). Éste inicia el ensamblado del huso mitótico, la desintegración de la envoltura nuclear y la condensación de los cromosomas, al inducir la fosforilación de diferentes sustratos como las láminas nucleares, conduciendo a la célula a la metafase. 

A esta altura del ciclo, el FPM activa el complejo promotor de la Anafase, APC, que permite la separación de las cromátides hermanas y su migración a los polos (anafase). Así se completa la mitosis, se destruyen las ciclinas de fase M y se activan las ciclinas de G1 para el próximo ciclo celular.

Control de calidad del ciclo celular 

Durante el ciclo celular, la célula pasa al menos tres puntos de control:

a) Punto de control G1, en este punto el sistema de control de la célula pondrá en marcha el proceso que inicia la fase S. El sistema evaluará la integridad del ADN (que no esté dañado), la presencia de nutrientes en el entorno y el tamaño celular. Aquí es donde generalmente actúan las señales que detienen el ciclo (arresto celular).

b) Punto de control G2, en él se pone en marcha el proceso que inicia la fase M. En este punto, el sistema de control verificará que la duplicación del ADN se haya completado (que no esté dañado), si es favorable el entorno y si la célula es lo suficientemente grande para dividirse.

c) Punto de control de la Metafase o del Huso, verifica si los cromosomas están alineados apropiadamente en el plano metafásico antes de entrar en anafase. Este punto protege contra pérdidas o ganancias de cromosomas, siendo controlado por la activación del APC.