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Proliferación celular mutada

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Leyendo el fascinante libro de Jennifer Doudna sobre CRISPR. Así que describe casos raros en los que una mutación en una sola célula elimina el gen responsable de una enfermedad genética. La célula prolifera y la enfermedad se cura. Lo que no entiendo es: ¿no todas las células aberrantes todavía se están dividiendo y transmitiendo la mutación dañina a su progenie? ¿Cómo supera la única célula sana a todas las demás células para "curar" al paciente?


Hay algunas enfermedades en las que una población minoritaria de células normales puede rescatar al organismo, incluso en presencia de una mayoría de células mutantes. Algo así como unas vacaciones en grupo en Kazajstán con un amigo que habla kazajo. Una experiencia muy diferente a unas vacaciones en las que ninguno de ustedes habla kazajo.

Tomemos, por ejemplo, la hemofilia A. Las células tienen un gen mutante para el factor 8. Sin el factor 8, la sangre no se coagula correctamente y las personas tienen problemas de sangrado. No necesita mucho factor 8. Solo un poco puede prevenir hemorragias espontáneas. Las personas heterocigotas para la hemofilia A (portadoras) están bien al 50% de lo normal. Entonces, si editara las células hepáticas mutantes de manera que pudieran producir el factor 8, incluso si fueran solo el 10% de la población celular total del hígado, tener algo de factor 8 evitaría el fenotipo de hemofilia completo.

Del mismo modo, mutantes metabólicos: algunos niños nacen incapaces de manejar ciertas sustancias. La fenilcetonuria es sobre la que lee cada vez que bebe una Coca-Cola light. Si se pudiera producir una población minoritaria de células que pudieran manejar la fenilalanina, rescatarían a estos niños incluso si la mayoría de las células aún no pudieran.


¿Estás hablando de personas?

Porque en las bacterias, una bacteria mutada con una mutación beneficiosa definitivamente superará a la competencia, o si está de "buen humor" (jajaja del humor celular) compartirá su ADN con las otras bacterias.

Sin embargo, tienes toda la razón sobre la gente. Una célula curada no curará al paciente.


El regreso de los metabolitos de reposo

La transición de las células endoteliales entre la inactividad y la proliferación es esencial para regular la extensión de la vasculatura que suministra oxígeno y nutrientes a los tejidos. Un estudio ahora muestra que el factor de transcripción FOXO1 regula la proliferación de células endoteliales controlando los niveles del metabolito 2-hidroxiglutarato.

La decisión de ciclar y formar una nueva célula es relativamente sencilla para los organismos unicelulares como las bacterias y las levaduras: cuando los nutrientes son abundantes, se dividen cuando los nutrientes son escasos y se detienen. Para los organismos unicelulares, la presencia o ausencia de metabolitos que pueden usarse como combustibles, como la glucosa, juega un papel crítico en las decisiones del ciclo celular. Por el contrario, en los organismos multicelulares, se requiere un sistema más complejo para regular la proliferación celular, ya que es necesario garantizar que las células específicas dentro de un organismo puedan activarse selectivamente para la división, al tiempo que se asegura que otras células no se dividan excesivamente si los nutrientes son necesarios. abundante 1. La regulación de la proliferación específica de tejido en organismos multicelulares se logra en gran medida mediante el despliegue de vías de señalización que responden a mitógenos específicos de tipo celular para desencadenar cascadas que inducen la proliferación. En la última década, estudios pioneros han demostrado que los factores de transcripción promotores de la proliferación como MYC y p53 inducen no solo la división celular, sino también la utilización de nutrientes al inducir la expresión de enzimas en las vías metabólicas, reorganizando así el metabolismo para promover una proliferación o inactividad. estado 2,3,4. Para las células endoteliales que recubren los vasos sanguíneos, estudios previos han demostrado la importancia del factor de transcripción FOXO1 para inducir y mantener una quiescencia 5. En un artículo ahora publicado en Biología celular de la naturaleza, Andrade et al. demuestran que la activación de FOXO1 da como resultado no solo cambios en la expresión génica, sino también un metaboloma alterado 6. En particular, este estudio muestra que el metabolito 2-hidroxiglutarato regula la proliferación endotelial, lo que abre la posibilidad de un sistema regulador metabólico que funcione en paralelo a los sistemas reguladores basados ​​en proteínas y quinasas que controlan la decisión de una célula de ciclar.


Contenido

Las mutaciones pueden implicar la duplicación de grandes secciones de ADN, generalmente mediante recombinación genética. [9] Estas duplicaciones son una fuente importante de materia prima para la evolución de nuevos genes, con decenas a cientos de genes duplicados en genomas animales cada millón de años. [10] La mayoría de los genes pertenecen a familias de genes más grandes de ascendencia compartida, detectables por su homología de secuencia. [11] Los genes nuevos se producen mediante varios métodos, comúnmente mediante la duplicación y mutación de un gen ancestral, o mediante la recombinación de partes de diferentes genes para formar nuevas combinaciones con nuevas funciones. [12] [13]

Aquí, los dominios de proteínas actúan como módulos, cada uno con una función particular e independiente, que se pueden mezclar para producir genes que codifican nuevas proteínas con propiedades novedosas. [14] Por ejemplo, el ojo humano utiliza cuatro genes para crear estructuras que perciban la luz: tres para la visión de células cónicas o de colores y uno para las células de bastón o la visión nocturna, los cuatro surgieron de un solo gen ancestral. [15] Otra ventaja de duplicar un gen (o incluso un genoma completo) es que aumenta la redundancia de ingeniería, lo que permite que un gen del par adquiera una nueva función mientras que la otra copia realiza la función original. [16] [17] Otros tipos de mutación ocasionalmente crean nuevos genes a partir de ADN previamente no codificante. [18] [19]

Los cambios en el número de cromosomas pueden involucrar mutaciones aún mayores, donde los segmentos del ADN dentro de los cromosomas se rompen y luego se reorganizan. Por ejemplo, en Homininae, dos cromosomas fusionados para producir el cromosoma 2 humano, esta fusión no ocurrió en el linaje de los otros simios, y retienen estos cromosomas separados. [20] En la evolución, el papel más importante de tales reordenamientos cromosómicos puede ser acelerar la divergencia de una población en nuevas especies haciendo que las poblaciones sean menos propensas a cruzarse, preservando así las diferencias genéticas entre estas poblaciones. [21]

Las secuencias de ADN que pueden moverse por el genoma, como los transposones, constituyen una fracción importante del material genético de plantas y animales, y pueden haber sido importantes en la evolución de los genomas. [22] Por ejemplo, más de un millón de copias de la secuencia Alu están presentes en el genoma humano, y estas secuencias ahora han sido reclutadas para realizar funciones como regular la expresión génica. [23] Otro efecto de estas secuencias de ADN móviles es que cuando se mueven dentro de un genoma, pueden mutar o eliminar genes existentes y, por lo tanto, producir diversidad genética. [6]

Las mutaciones no letales se acumulan dentro del acervo genético y aumentan la cantidad de variación genética. [24] La abundancia de algunos cambios genéticos dentro del acervo genético puede reducirse por selección natural, mientras que otras mutaciones "más favorables" pueden acumularse y resultar en cambios adaptativos.

Por ejemplo, una mariposa puede producir descendencia con nuevas mutaciones. La mayoría de estas mutaciones no tendrán ningún efecto, pero uno podría cambiar el color de una de las crías de la mariposa, haciendo que sea más difícil (o más fácil) de ver para los depredadores. Si este cambio de color es ventajoso, las posibilidades de que esta mariposa sobreviva y produzca su propia descendencia son un poco mejores y, con el tiempo, el número de mariposas con esta mutación puede formar un porcentaje mayor de la población.

Las mutaciones neutrales se definen como mutaciones cuyos efectos no influyen en la aptitud de un individuo. Estos pueden aumentar en frecuencia con el tiempo debido a la deriva genética. Se cree que la inmensa mayoría de las mutaciones no tienen un efecto significativo en la aptitud de un organismo. [25] [26] Además, los mecanismos de reparación del ADN pueden reparar la mayoría de los cambios antes de que se conviertan en mutaciones permanentes, y muchos organismos tienen mecanismos para eliminar las células somáticas que de otro modo habrían mutado permanentemente.

Las mutaciones beneficiosas pueden mejorar el éxito reproductivo. [27] [28]

Cuatro clases de mutaciones son (1) mutaciones espontáneas (desintegración molecular), (2) mutaciones debidas al desvío de la replicación propensa a errores del daño natural del ADN (también llamado síntesis de translesión propensa a errores), (3) errores introducidos durante la reparación del ADN, y (4) mutaciones inducidas por mutágenos. Los científicos también pueden introducir deliberadamente secuencias mutantes mediante la manipulación del ADN en aras de la experimentación científica.

Un estudio de 2017 afirmó que el 66% de las mutaciones que causan cáncer son aleatorias, el 29% se deben al medio ambiente (la población estudiada abarca 69 países) y el 5% son hereditarias. [29]

Los humanos, en promedio, transmiten 60 nuevas mutaciones a sus hijos, pero los padres transmiten más mutaciones dependiendo de su edad y cada año agregan dos nuevas mutaciones a un niño. [30]

Mutación espontánea Editar

Mutaciones espontáneas ocurren con una probabilidad distinta de cero incluso con una célula sana y no contaminada. Se estima que el daño oxidativo del ADN que ocurre naturalmente ocurre 10,000 veces por célula por día en humanos y 100,000 veces por célula por día en ratas. [31] Las mutaciones espontáneas se pueden caracterizar por el cambio específico: [32]

    - Una base se cambia por el reposicionamiento de un átomo de hidrógeno, alterando el patrón de enlace de hidrógeno de esa base, lo que resulta en un emparejamiento incorrecto de bases durante la replicación. [33] - Pérdida de una base de purina (A o G) para formar un sitio apurínico (sitio AP). - La hidrólisis cambia una base normal a una base atípica que contiene un grupo ceto en lugar del grupo amina original. Los ejemplos incluyen C → U y A → HX (hipoxantina), que puede corregirse mediante mecanismos de reparación del ADN y 5MeC (5-metilcitosina) → T, que es menos probable que se detecte como una mutación porque la timina es una base de ADN normal. - Desnaturalización de la nueva hebra de la plantilla durante la replicación, seguida de renaturalización en un lugar diferente ("deslizamiento"). Esto puede provocar inserciones o eliminaciones.

Omisión de replicación propensa a errores Editar

Cada vez hay más pruebas de que la mayoría de las mutaciones que surgen de forma espontánea se deben a una replicación propensa a errores (síntesis de translesión) en el pasado al daño del ADN en la hebra molde. En ratones, la mayoría de las mutaciones son causadas por síntesis de translesión. [34] Asimismo, en la levadura, Kunz et al. [35] encontró que más del 60% de las sustituciones y deleciones de un solo par de bases espontáneas eran causadas por la síntesis de translesiones.

Errores introducidos durante la reparación del ADN Editar

Aunque las roturas de doble hebra que ocurren naturalmente ocurren con una frecuencia relativamente baja en el ADN, su reparación a menudo causa mutación. La unión de extremos no homólogos (NHEJ) es una vía importante para reparar roturas de doble hebra. NHEJ implica la eliminación de algunos nucleótidos para permitir una alineación algo inexacta de los dos extremos para volver a unirlos, seguido de la adición de nucleótidos para llenar los espacios. Como consecuencia, NHEJ a menudo introduce mutaciones. [36]

Mutación inducida Editar

Las mutaciones inducidas son alteraciones en el gen después de que ha entrado en contacto con mutágenos y causas ambientales.

Mutaciones inducidas a nivel molecular puede ser causado por:

  • Productos químicos (por ejemplo, bromodesoxiuridina (BrdU)) (por ejemplo, norte-etilo-norte-nitrosourea (ENU). Estos agentes pueden mutar tanto el ADN replicante como el no replicante. Por el contrario, un análogo de base puede mutar el ADN solo cuando el análogo se incorpora en la replicación del ADN. Cada una de estas clases de mutágenos químicos tiene ciertos efectos que luego conducen a transiciones, transversiones o eliminaciones.
  • Agentes que forman aductos de ADN (p. Ej., Ocratoxina A) [38]
  • Los agentes intercaladores de ADN (p. Ej., Bromuro de etidio) convierten los grupos amina en A y C en grupos diazo, alterando sus patrones de enlace de hidrógeno, lo que conduce a un apareamiento incorrecto de bases durante la replicación.
    luz (UV) (incluida la radiación no ionizante). Dos bases de nucleótidos en el ADN, la citosina y la timina, son las más vulnerables a la radiación que puede cambiar sus propiedades. La luz ultravioleta puede inducir que las bases de pirimidina adyacentes en una hebra de ADN se unan covalentemente como un dímero de pirimidina. La radiación UV, en particular la UVA de onda más larga, también puede causar daño oxidativo al ADN. [39]. La exposición a la radiación ionizante, como la radiación gamma, puede provocar una mutación que posiblemente provoque cáncer o la muerte.

Mientras que en tiempos pasados ​​se suponía que las mutaciones ocurrían por casualidad, o inducidas por mutágenos, se han descubierto mecanismos moleculares de mutación en bacterias y en todo el árbol de la vida. Como afirma S. Rosenberg, "Estos mecanismos revelan una imagen de mutagénesis altamente regulada, regulada temporalmente por las respuestas al estrés y activada cuando las células / organismos se adaptan mal a sus entornos, cuando están estresados, acelerando potencialmente la adaptación". [40] Dado que son mecanismos mutagénicos autoinducidos que aumentan la tasa de adaptación de los organismos, en ocasiones se han denominado mecanismos de mutagénesis adaptativa e incluyen la respuesta SOS en bacterias, [41] recombinación intracromosómica ectópica [42] y otros mecanismos cromosómicos eventos como duplicaciones. [40]

Por efecto en la estructura Editar

La secuencia de un gen se puede alterar de varias formas. [44] Las mutaciones genéticas tienen distintos efectos sobre la salud según el lugar en el que se produzcan y si alteran la función de las proteínas esenciales. Las mutaciones en la estructura de los genes se pueden clasificar en varios tipos.

Mutaciones a gran escala Editar

Las mutaciones a gran escala en la estructura cromosómica incluyen:

  • Las amplificaciones (o duplicaciones de genes) o la repetición de un segmento cromosómico o la presencia de una pieza adicional de un cromosoma La pieza rota de un cromosoma puede unirse a un cromosoma homólogo o no homólogo de modo que algunos de los genes estén presentes en más de dos dosis a múltiples copias de todas las regiones cromosómicas, aumentando la dosis de los genes ubicados dentro de ellas.
  • Deleciones de grandes regiones cromosómicas, que conducen a la pérdida de genes dentro de esas regiones.
  • Mutaciones cuyo efecto es yuxtaponer fragmentos de ADN previamente separados, potencialmente uniendo genes separados para formar genes de fusión funcionalmente distintos (por ejemplo, bcr-abl).
  • Cambios a gran escala en la estructura de los cromosomas llamados reordenamiento cromosómico que pueden conducir a una disminución de la aptitud, pero también a la especiación en poblaciones endogámicas aisladas. Éstos incluyen:
      : intercambio de partes genéticas de cromosomas no homólogos. : invertir la orientación de un segmento cromosómico.
  • Cruce cromosómico no homólogo.
  • Deleciones intersticiales: una deleción intracromosómica que elimina un segmento de ADN de un solo cromosoma, colocando así genes previamente distantes. Por ejemplo, se encontró que las células aisladas de un astrocitoma humano, un tipo de tumor cerebral, tenían una deleción cromosómica que eliminaba las secuencias entre el gen Fused in Glioblastoma (FIG) y el receptor tirosina quinasa (ROS), produciendo una proteína de fusión (FIG- ROS). La proteína de fusión FIG-ROS anormal tiene actividad quinasa constitutivamente activa que causa transformación oncogénica (una transformación de células normales a células cancerosas).
  • Mutaciones a pequeña escala Editar

    Las mutaciones a pequeña escala afectan a un gen en uno o unos pocos nucleótidos. (Si solo se ve afectado un nucleótido, se denominan mutaciones puntuales). Las mutaciones a pequeña escala incluyen:

      agregue uno o más nucleótidos adicionales en el ADN. Por lo general, son causados ​​por elementos transponibles o errores durante la replicación de elementos repetidos. Las inserciones en la región codificante de un gen pueden alterar el empalme del ARNm (mutación del sitio de empalme) o causar un cambio en el marco de lectura (cambio de marco), los cuales pueden alterar significativamente el producto del gen. Las inserciones se pueden revertir mediante la escisión del elemento transponible. eliminar uno o más nucleótidos del ADN. Al igual que las inserciones, estas mutaciones pueden alterar el marco de lectura del gen. En general, son irreversibles: aunque exactamente la misma secuencia podría, en teoría, ser restaurada por una inserción, elementos transponibles capaces de revertir una supresión muy corta (digamos 1-2 bases) en alguna la ubicación es muy poco probable que exista o no exista en absoluto. , a menudo causados ​​por sustancias químicas o por un mal funcionamiento de la replicación del ADN, intercambian un solo nucleótido por otro. [45] Estos cambios se clasifican como transiciones o transversiones. [46] La más común es la transición que intercambia una purina por una purina (A ↔ G) o una pirimidina por una pirimidina, (C ↔ T). Una transición puede ser causada por ácido nitroso, mal apareamiento de bases o análogos de bases mutagénicos como BrdU. Menos común es una transversión, que intercambia una purina por una pirimidina o una pirimidina por una purina (C / T ↔ A / G). Un ejemplo de transversión es la conversión de adenina (A) en citosina (C). Las mutaciones puntuales son modificaciones de pares de bases individuales de ADN u otros pares de bases pequeños dentro de un gen. Una mutación puntual puede revertirse mediante otra mutación puntual, en la que el nucleótido vuelve a su estado original (reversión verdadera) o por reversión de segundo sitio (una mutación complementaria en otro lugar que da como resultado la recuperación de la funcionalidad del gen). Como se analiza a continuación, las mutaciones puntuales que ocurren dentro de la región codificante de la proteína de un gen pueden clasificarse como sustituciones sinónimas o no sinónimas, la última de las cuales a su vez se puede dividir en mutaciones sin sentido o sin sentido.

    Por impacto en la secuencia de proteínas Editar

    El efecto de una mutación en la secuencia de la proteína depende en parte de dónde ocurre en el genoma, especialmente si es en una región codificante o no codificante. Las mutaciones en las secuencias reguladoras no codificantes de un gen, como los promotores, potenciadores y silenciadores, pueden alterar los niveles de expresión génica, pero es menos probable que alteren la secuencia de la proteína. Las mutaciones dentro de los intrones y en regiones sin función biológica conocida (por ejemplo, pseudogenes, retrotransposones) son generalmente neutrales y no tienen ningún efecto sobre el fenotipo, aunque las mutaciones de intrones podrían alterar el producto proteico si afectan el empalme del ARNm.

    Es más probable que las mutaciones que ocurren en las regiones codificantes del genoma alteren el producto proteico y se pueden clasificar por su efecto en la secuencia de aminoácidos:

    • Una mutación por desplazamiento del marco de lectura es causada por la inserción o deleción de un número de nucleótidos que no es divisible por tres de una secuencia de ADN. Debido a la naturaleza triplete de la expresión génica por codones, la inserción o deleción puede interrumpir el marco de lectura, o la agrupación de los codones, dando como resultado una traducción completamente diferente de la original. [47] Cuanto antes en la secuencia se produzca la deleción o inserción, más alterada estará la proteína producida. (Por ejemplo, el código CCU GAC UAC CUA codifica los aminoácidos prolina, ácido aspártico, tirosina y leucina.Si se eliminó la U en CCU, la secuencia resultante sería CCG ACU ACC UAx, que en su lugar codificaría para prolina, treonina, treonina y parte de otro aminoácido o quizás un codón de terminación (donde la x representa el siguiente nucleótido) .) Por el contrario, cualquier inserción o supresión que sea uniformemente divisible por tres se denomina mutación en marco.
    • Una mutación de sustitución puntual da como resultado un cambio en un solo nucleótido y puede ser sinónima o no sinónima.
      • Una sustitución sinónima reemplaza un codón con otro codón que codifica el mismo aminoácido, de modo que la secuencia de aminoácidos producida no se modifica. Las mutaciones sinónimas ocurren debido a la naturaleza degenerada del código genético. Si esta mutación no produce ningún efecto fenotípico, entonces se denomina silenciosa, pero no todas las sustituciones sinónimos son silenciosas. (También puede haber mutaciones silenciosas en nucleótidos fuera de las regiones codificantes, como los intrones, porque la secuencia de nucleótidos exacta no es tan crucial como lo es en las regiones codificantes, pero estas no se consideran sustituciones sinónimas).
      • Una sustitución no sinónima reemplaza un codón con otro codón que codifica un aminoácido diferente, de modo que se modifica la secuencia de aminoácidos producida. Las sustituciones no sinónimas se pueden clasificar como mutaciones sin sentido o sin sentido:
        • Una mutación sin sentido cambia un nucleótido para provocar la sustitución de un aminoácido diferente. Esto, a su vez, puede hacer que la proteína resultante no sea funcional. Estas mutaciones son responsables de enfermedades como la epidermólisis ampollosa, la anemia de células falciformes y la ELA mediada por SOD1. [48] ​​Por otro lado, si ocurre una mutación sin sentido en un codón de aminoácido que da como resultado el uso de un aminoácido diferente, pero químicamente similar, entonces a veces se produce poco o ningún cambio en la proteína. Por ejemplo, un cambio de AAA a AGA codificará arginina, una molécula químicamente similar a la lisina deseada. En este último caso, la mutación tendrá poco o ningún efecto sobre el fenotipo y, por tanto, será neutra.
        • Una mutación sin sentido es una mutación puntual en una secuencia de ADN que da como resultado un codón de parada prematuro, o un codón sin sentido en el ARNm transcrito, y posiblemente un producto proteico truncado y, a menudo, no funcional. Este tipo de mutación se ha relacionado con diferentes enfermedades, como la hiperplasia suprarrenal congénita. (Ver codón de parada).

        Por efecto en la función Editar

        • Las mutaciones de pérdida de función, también llamadas mutaciones inactivadoras, dan como resultado que el producto génico tenga una función menor o nula (inactivado parcial o totalmente). Cuando el alelo tiene una pérdida completa de función (alelo nulo), a menudo se le llama amorfo o mutación amorfa en el esquema de morfos de Muller. Los fenotipos asociados con tales mutaciones suelen ser recesivos. Las excepciones son cuando el organismo es haploide o cuando la dosis reducida de un producto génico normal no es suficiente para un fenotipo normal (esto se llama haploinsuficiencia). Las mutaciones, también llamadas mutaciones activantes, cambian el producto génico de manera que su efecto se vuelve más fuerte (activación mejorada) o incluso es reemplazado por una función diferente y anormal. Cuando se crea el nuevo alelo, un heterocigoto que contiene el alelo recién creado, así como el original, expresará genéticamente el nuevo alelo, lo que define las mutaciones como fenotipos dominantes. Varias de las transformaciones de Muller corresponden a la ganancia de función, incluida la hipermorfia (aumento de la expresión génica) y la neomorfa (función nueva). En diciembre de 2017, el gobierno de EE. UU. Levantó una prohibición temporal implementada en 2014 que prohibía los fondos federales para cualquier nuevo experimento de "ganancia de función" que mejore los patógenos "como la influenza aviar, el SARS y el síndrome respiratorio de Oriente Medio o virus MERS". [49] [50]
        • Las mutaciones negativas dominantes (también llamadas mutaciones antimórficas) tienen un producto génico alterado que actúa de manera antagónica al alelo de tipo salvaje. Estas mutaciones suelen dar lugar a una función molecular alterada (a menudo inactiva) y se caracterizan por un fenotipo dominante o semidominante. En los seres humanos, se han implicado mutaciones dominantes negativas en el cáncer (p. Ej., Mutaciones en los genes p53, [51] ATM, [52] CEBPA [53] y PPARgamma [54]). El síndrome de Marfan es causado por mutaciones en el FBN1 gen, ubicado en el cromosoma 15, que codifica la fibrilina-1, un componente glicoproteico de la matriz extracelular. [55] El síndrome de Marfan también es un ejemplo de mutación negativa dominante y haploinsuficiencia. [56] [57], según la clasificación de Muller, se caracterizan por productos genéticos alterados que actúan con una expresión génica disminuida en comparación con el alelo de tipo salvaje. Por lo general, las mutaciones hipomórficas son recesivas, pero la haploinsuficiencia hace que algunos alelos sean dominantes. se caracterizan por el control de la síntesis de nuevos productos proteicos. son mutaciones que provocan la muerte de los organismos portadores de las mutaciones.
        • Una retromutación o reversión es una mutación puntual que restaura la secuencia original y, por lo tanto, el fenotipo original. [58]

        Por efecto sobre el estado físico (mutaciones neutrales, beneficiosas y dañinas) Editar

        En genética, a veces es útil clasificar las mutaciones como perjudicial o beneficioso (o neutral):

        • Una mutación dañina o deletérea reduce la aptitud del organismo. Muchas, pero no todas, las mutaciones en genes esenciales son dañinas (si una mutación no cambia la secuencia de aminoácidos en una proteína esencial, es inofensiva en la mayoría de los casos).
        • Una mutación beneficiosa o ventajosa aumenta la aptitud del organismo. Algunos ejemplos son las mutaciones que provocan resistencia a los antibióticos en las bacterias (que son beneficiosas para las bacterias, pero generalmente no para los humanos).
        • Una mutación neutra no tiene ningún efecto perjudicial o beneficioso sobre el organismo. Tales mutaciones ocurren a un ritmo constante, formando la base del reloj molecular. En la teoría neutra de la evolución molecular, las mutaciones neutrales proporcionan la deriva genética como base para la mayor parte de la variación a nivel molecular. En animales o plantas, la mayoría de las mutaciones son neutrales, dado que la gran mayoría de sus genomas no son codificantes o consisten en secuencias repetitivas que no tienen una función obvia ("ADN basura"). [59]

        Pantallas de mutagénesis cuantitativa a gran escala, en el que se prueban miles de millones de mutaciones, invariablemente descubren que una fracción mayor de mutaciones tiene efectos dañinos pero siempre devuelve también una serie de mutaciones beneficiosas. Por ejemplo, en una pantalla de todas las deleciones de genes en E. coli, El 80% de las mutaciones fueron negativas, pero el 20% fueron positivas, aunque muchas tuvieron un efecto muy pequeño sobre el crecimiento (según la condición). [60] Tenga en cuenta que el gen eliminaciones implican la eliminación de genes completos, por lo que las mutaciones puntuales casi siempre tienen un efecto mucho menor. En una pantalla similar en steotococos neumonia, pero esta vez con las inserciones de transposones, el 76% de los mutantes de inserción se clasificaron como neutrales, el 16% tuvo una aptitud significativamente reducida, pero el 6% resultó ventajoso. [61]

        Esta clasificación es obviamente relativa y algo artificial: una mutación dañina puede convertirse rápidamente en mutaciones beneficiosas cuando cambian las condiciones. Por ejemplo, las mutaciones que llevaron a una piel más clara en los caucásicos son beneficiosas en las regiones que están menos expuestas a la luz solar, pero dañinas en las regiones cercanas al ecuador. Además, hay un gradiente de dañino / beneficioso a neutral, ya que muchas mutaciones pueden tener efectos pequeños y en su mayoría despreciables, pero bajo ciertas condiciones se volverán relevantes. Además, muchos rasgos están determinados por cientos de genes (o loci), de modo que cada locus tiene solo un efecto menor. Por ejemplo, la altura humana está determinada por cientos de variantes genéticas ("mutaciones"), pero cada una de ellas tiene un efecto muy pequeño sobre la altura [62], aparte del impacto de la nutrición. La altura (o el tamaño) en sí misma puede ser más o menos beneficiosa, como muestra la amplia gama de tamaños en grupos de animales o plantas.

        Distribución de efectos de fitness (DFE) Editar

        Se han hecho intentos para inferir la distribución de efectos de aptitud (DFE) utilizando experimentos de mutagénesis y modelos teóricos aplicados a datos de secuencias moleculares. DFE, tal como se utiliza para determinar la abundancia relativa de diferentes tipos de mutaciones (es decir, fuertemente deletéreas, casi neutrales o ventajosas), es relevante para muchas cuestiones evolutivas, como el mantenimiento de la variación genética, [63] la tasa de desintegración genómica, [64] el mantenimiento de la reproducción sexual cruzada frente a la endogamia [65] y la evolución del sexo y la recombinación genética. [66] La DFE también puede rastrearse mediante el seguimiento de la asimetría de la distribución de mutaciones con efectos supuestamente graves en comparación con la distribución de mutaciones con efecto supuestamente leve o ausente. [67] En resumen, el DFE juega un papel importante en la predicción de la dinámica evolutiva. [68] [69] Se han utilizado diversos enfoques para estudiar el DFE, incluidos métodos teóricos, experimentales y analíticos.

        • Experimento de mutagénesis: el método directo para investigar el DFE es inducir mutaciones y luego medir los efectos de aptitud mutacional, lo que ya se ha realizado en virus, bacterias, levaduras y Drosophila. Por ejemplo, la mayoría de los estudios del DFE en virus utilizaron mutagénesis dirigida al sitio para crear mutaciones puntuales y medir la aptitud relativa de cada mutante. [70] [71] [72] [73] En Escherichia coli, un estudio utilizó mutagénesis de transposones para medir directamente la aptitud de una inserción aleatoria de un derivado de Tn10. [74] En la levadura, se ha desarrollado un enfoque combinado de mutagénesis y secuenciación profunda para generar bibliotecas mutantes sistemáticas de alta calidad y medir la aptitud en alto rendimiento. [75] Sin embargo, dado que muchas mutaciones tienen efectos demasiado pequeños para ser detectados [76] y que los experimentos de mutagénesis solo pueden detectar mutaciones de efecto moderadamente grande, el análisis de datos de secuencias de ADN puede proporcionar información valiosa sobre estas mutaciones.
        • Análisis de secuencias moleculares: con el rápido desarrollo de la tecnología de secuenciación de ADN, se dispone de una enorme cantidad de datos de secuencias de ADN y aún más en el futuro. Se han desarrollado varios métodos para inferir el DFE a partir de los datos de la secuencia de ADN. [77] [78] [79] [80] Al examinar las diferencias de secuencia de ADN dentro y entre especies, podemos inferir varias características del DFE para mutaciones neutrales, perjudiciales y ventajosas. [24] Para ser específicos, el enfoque del análisis de la secuencia de ADN nos permite estimar los efectos de mutaciones con efectos muy pequeños, que apenas son detectables a través de experimentos de mutagénesis.

        Uno de los primeros estudios teóricos de la distribución de los efectos de la aptitud fue realizado por Motoo Kimura, un influyente genetista teórico de poblaciones. Su teoría neutral de la evolución molecular propone que la mayoría de las mutaciones nuevas serán altamente perjudiciales, siendo una pequeña fracción neutra. [81] [25] Hiroshi Akashi propuso más recientemente un modelo bimodal para el DFE, con modos centrados en mutaciones neutrales y altamente deletéreas. [82] Ambas teorías coinciden en que la gran mayoría de las mutaciones nuevas son neutrales o deletéreas y que las mutaciones ventajosas son raras, lo que ha sido respaldado por resultados experimentales. Un ejemplo es un estudio realizado sobre el DFE de mutaciones aleatorias en el virus de la estomatitis vesicular. [70] De todas las mutaciones, el 39,6% fueron letales, el 31,2% fueron deletéreas no letales y el 27,1% fueron neutrales. Otro ejemplo proviene de un experimento de mutagénesis de alto rendimiento con levadura. [75] En este experimento se demostró que el DFE general es bimodal, con un grupo de mutaciones neutrales y una amplia distribución de mutaciones deletéreas.

        Aunque relativamente pocas mutaciones son ventajosas, las que lo son juegan un papel importante en los cambios evolutivos. [83] Al igual que las mutaciones neutrales, las mutaciones ventajosas débilmente seleccionadas pueden perderse debido a la deriva genética aleatoria, pero es más probable que las mutaciones ventajosas fuertemente seleccionadas sean corregidas. Conocer el DFE de mutaciones ventajosas puede conducir a una mayor capacidad para predecir la dinámica evolutiva. John H. Gillespie [84] y H. Allen Orr han realizado trabajos teóricos sobre el DFE para mutaciones ventajosas. [85] Propusieron que la distribución de mutaciones ventajosas debería ser exponencial en una amplia gama de condiciones, lo que, en general, ha sido apoyado por estudios experimentales, al menos para mutaciones ventajosas fuertemente seleccionadas. [86] [87] [88]

        En general, se acepta que la mayoría de las mutaciones son neutrales o deletéreas, siendo raras las mutaciones ventajosas, sin embargo, la proporción de tipos de mutaciones varía entre especies. Esto indica dos puntos importantes: primero, es probable que la proporción de mutaciones efectivamente neutrales varíe entre especies, como resultado de la dependencia del tamaño efectivo de la población; segundo, el efecto promedio de las mutaciones deletéreas varía dramáticamente entre especies. [24] Además, el DFE también difiere entre las regiones codificantes y las regiones no codificantes, y el DFE del ADN no codificante contiene mutaciones más débilmente seleccionadas. [24]

        Por herencia Editar

        En los organismos multicelulares con células reproductoras dedicadas, las mutaciones se pueden subdividir en mutaciones de la línea germinal, que pueden transmitirse a los descendientes a través de sus células reproductoras, y mutaciones somáticas (también llamadas mutaciones adquiridas), [89] que involucran a células fuera del grupo reproductivo dedicado y que no suelen transmitirse a los descendientes.

        Los organismos diploides (p. Ej., Los seres humanos) contienen dos copias de cada gen: un alelo paterno y otro materno. En función de la aparición de mutaciones en cada cromosoma, podemos clasificar las mutaciones en tres tipos. Un organismo de tipo salvaje u homocigótico no mutado es aquel en el que ninguno de los alelos está mutado.

        • Una mutación heterocigótica es una mutación de un solo alelo.
        • Una mutación homocigótica es una mutación idéntica de los alelos materno y paterno. mutaciones o un compuesto genético consta de dos mutaciones diferentes en los alelos materno y paterno. [90]

        Mutación de la línea germinal Editar

        Una mutación de la línea germinal en las células reproductoras de un individuo da lugar a una mutación constitucional en la descendencia, es decir, una mutación que está presente en cada célula. Una mutación constitucional también puede ocurrir muy pronto después de la fertilización o continuar a partir de una mutación constitucional previa en uno de los padres. [91] Una mutación de la línea germinal puede transmitirse a través de generaciones posteriores de organismos.

        La distinción entre la línea germinal y las mutaciones somáticas es importante en animales que tienen una línea germinal dedicada a producir células reproductivas. Sin embargo, tiene poco valor para comprender los efectos de las mutaciones en las plantas, que carecen de una línea germinal dedicada. La distinción también se difumina en aquellos animales que se reproducen asexualmente a través de mecanismos como la gemación, porque las células que dan origen a los organismos hijos también dan lugar a la línea germinal de ese organismo.

        Una nueva mutación de la línea germinal que no se hereda de ninguno de los padres se denomina de novo mutación.

        Mutación somática Editar

        Un cambio en la estructura genética que no se hereda de uno de los padres y tampoco se transmite a la descendencia se denomina mutación somática.. [89] Las mutaciones somáticas no son heredadas por la descendencia de un organismo porque no afectan la línea germinal. Sin embargo, se transmiten a toda la progenie de una célula mutada dentro del mismo organismo durante la mitosis. Por tanto, una parte importante de un organismo podría portar la misma mutación. Estos tipos de mutaciones generalmente son provocadas por causas ambientales, como la radiación ultravioleta o cualquier exposición a ciertas sustancias químicas nocivas, y pueden causar enfermedades, incluido el cáncer. [92]

        Con las plantas, algunas mutaciones somáticas se pueden propagar sin la necesidad de producir semillas, por ejemplo, mediante injertos y esquejes de tallos. Este tipo de mutación ha dado lugar a nuevos tipos de frutas, como la manzana "Delicious" y la naranja navel "Washington". [93]

        Las células somáticas humanas y de ratón tienen una tasa de mutación más de diez veces mayor que la tasa de mutación de la línea germinal para ambas especies, los ratones tienen una tasa más alta de mutaciones somáticas y de la línea germinal por división celular que los humanos. La disparidad en la tasa de mutación entre la línea germinal y los tejidos somáticos probablemente refleja la mayor importancia del mantenimiento del genoma en la línea germinal que en el soma. [94]

        Clases especiales Editar

        • Mutación condicional es una mutación que tiene un fenotipo de tipo salvaje (o menos severo) bajo ciertas condiciones ambientales "permisivas" y un fenotipo mutante bajo ciertas condiciones "restrictivas". Por ejemplo, una mutación sensible a la temperatura puede causar la muerte celular a alta temperatura (condición restrictiva), pero podría no tener consecuencias perjudiciales a una temperatura más baja (condición permisiva). [95] Estas mutaciones no son autónomas, ya que su manifestación depende de la presencia de determinadas condiciones, a diferencia de otras mutaciones que aparecen de forma autónoma. [96] Las condiciones permisivas pueden ser temperatura, [97] ciertas sustancias químicas, [98] luz [98] o mutaciones en otras partes del genoma. [96]Envivo mecanismos como los interruptores transcripcionales pueden crear mutaciones condicionales. Por ejemplo, la asociación del dominio de unión a esteroides puede crear un cambio transcripcional que puede cambiar la expresión de un gen en función de la presencia de un ligando de esteroides. [99] Las mutaciones condicionales tienen aplicaciones en la investigación, ya que permiten el control de la expresión génica. Esto es especialmente útil para estudiar enfermedades en adultos al permitir la expresión después de un cierto período de crecimiento, eliminando así el efecto deletéreo de la expresión génica observado durante las etapas de desarrollo en organismos modelo. [98] Los sistemas de recombinasa de ADN como la recombinación Cre-Lox usados ​​en asociación con promotores que se activan bajo ciertas condiciones pueden generar mutaciones condicionales. La tecnología de recombinasa dual se puede utilizar para inducir múltiples mutaciones condicionales para estudiar las enfermedades que se manifiestan como resultado de mutaciones simultáneas en múltiples genes. [98] Se han identificado ciertas inteínas que se empalman solo a ciertas temperaturas permisivas, lo que conduce a una síntesis de proteínas inadecuada y, por lo tanto, a mutaciones de pérdida de función a otras temperaturas. [100] Las mutaciones condicionales también pueden usarse en estudios genéticos asociados con el envejecimiento, ya que la expresión puede cambiar después de un cierto período de tiempo en la vida útil del organismo. [97]
        • Los loci de rasgos cuantitativos del tiempo de replicación afectan la replicación del ADN.

        Nomenclatura Editar

        Para clasificar una mutación como tal, la secuencia "normal" debe obtenerse del ADN de un organismo "normal" o "sano" (a diferencia de uno "mutante" o "enfermo"), debe identificarse y reportado idealmente, debería estar disponible públicamente para una simple comparación nucleótido por nucleótido, y debe ser acordado por la comunidad científica o por un grupo de genetistas y biólogos expertos, quienes tienen la responsabilidad de establecer el estándar o la llamada secuencia de "consenso". Este paso requiere un tremendo esfuerzo científico. Una vez que se conoce la secuencia de consenso, las mutaciones en un genoma pueden identificarse, describirse y clasificarse.El comité de la Sociedad de Variación del Genoma Humano (HGVS) ha desarrollado la nomenclatura de variantes de secuencia humana estándar, [101] que deberían utilizar los investigadores y los centros de diagnóstico de ADN para generar descripciones de mutaciones inequívocas. En principio, esta nomenclatura también se puede utilizar para describir mutaciones en otros organismos. La nomenclatura especifica el tipo de mutación y cambios de base o aminoácidos.

        • Sustitución de nucleótidos (por ejemplo, 76A & gtT): el número es la posición del nucleótido desde el extremo 5 ', la primera letra representa el nucleótido de tipo salvaje y la segunda letra representa el nucleótido que reemplazó al de tipo salvaje. En el ejemplo dado, la adenina en la posición 76 fue reemplazada por una timina.
          • Si es necesario diferenciar entre mutaciones en el ADN genómico, el ADN mitocondrial y el ARN, se utiliza una convención simple. Por ejemplo, si la base 100 de una secuencia de nucleótidos mutado de G a C, entonces se escribiría como g.100G & gtC si la mutación ocurrió en el ADN genómico, m.100G & gtC si la mutación ocurrió en el ADN mitocondrial, o r.100g & gtc si la mutación se produjo en el ARN. Tenga en cuenta que, para las mutaciones en el ARN, el código de nucleótidos se escribe en minúsculas.

          Las tasas de mutación varían sustancialmente entre especies, y las fuerzas evolutivas que generalmente determinan la mutación son objeto de una investigación en curso.

          En humanos, la tasa de mutación es de aproximadamente 50-90 de novo mutaciones por genoma por generación, es decir, cada ser humano acumula alrededor de 50-90 mutaciones nuevas que no estaban presentes en sus padres. Este número se ha establecido secuenciando miles de tríos humanos, es decir, dos padres y al menos un hijo. [102]

          Los genomas de los virus de ARN se basan en ARN más que en ADN. El genoma viral de ARN puede ser bicatenario (como en el ADN) o monocatenario. En algunos de estos virus (como el virus de inmunodeficiencia humana monocatenario), la replicación se produce rápidamente y no existen mecanismos para comprobar la precisión del genoma. Este proceso propenso a errores a menudo resulta en mutaciones.

          Los cambios en el ADN causados ​​por la mutación en una región codificante del ADN pueden causar errores en la secuencia de proteínas que pueden resultar en proteínas parcial o completamente no funcionales. Cada célula, para funcionar correctamente, depende de miles de proteínas para funcionar en los lugares correctos en los momentos correctos. Cuando una mutación altera una proteína que desempeña un papel fundamental en el cuerpo, puede producirse una afección médica. Un estudio sobre la comparación de genes entre diferentes especies de Drosophila sugiere que si una mutación cambia una proteína, lo más probable es que la mutación sea dañina, con un estimado del 70 por ciento de los polimorfismos de aminoácidos que tienen efectos dañinos y el resto es neutral o débilmente beneficioso. [8] Algunas mutaciones alteran la secuencia de bases del ADN de un gen, pero no cambian la proteína producida por el gen. Los estudios han demostrado que solo el 7% de las mutaciones puntuales en el ADN no codificante de la levadura son perjudiciales y el 12% en el ADN codificante son perjudiciales. El resto de las mutaciones son neutrales o ligeramente beneficiosas. [103]

          Trastornos hereditarios Editar

          Si una mutación está presente en una célula germinal, puede dar lugar a una descendencia que lleve la mutación en todas sus células. Este es el caso de las enfermedades hereditarias. En particular, si hay una mutación en un gen de reparación del ADN dentro de una célula germinal, los seres humanos portadores de dichas mutaciones en la línea germinal pueden tener un mayor riesgo de cáncer. En el artículo Trastorno por deficiencia de reparación del ADN se proporciona una lista de 34 de tales mutaciones de la línea germinal. Un ejemplo de uno es el albinismo, una mutación que ocurre en el gen OCA1 o OCA2. Las personas con este trastorno son más propensas a muchos tipos de cánceres, otros trastornos y tienen problemas de visión.

          El daño al ADN puede provocar un error cuando se replica el ADN, y este error de replicación puede provocar una mutación genética que, a su vez, podría provocar un trastorno genético. Los daños al ADN son reparados por el sistema de reparación del ADN de la célula. Cada célula tiene una serie de vías a través de las cuales las enzimas reconocen y reparan los daños en el ADN. Debido a que el ADN puede dañarse de muchas maneras, el proceso de reparación del ADN es una forma importante en la que el cuerpo se protege de las enfermedades. Una vez que el daño del ADN ha dado lugar a una mutación, la mutación no se puede reparar.

          Papel en la carcinogénesis Editar

          Por otro lado, puede ocurrir una mutación en una célula somática de un organismo. Tales mutaciones estarán presentes en todos los descendientes de esta célula dentro del mismo organismo. La acumulación de ciertas mutaciones a lo largo de generaciones de células somáticas es parte de la causa de la transformación maligna, de célula normal a célula cancerosa. [104]

          Las células con mutaciones heterocigóticas con pérdida de función (una copia buena del gen y una copia mutada) pueden funcionar normalmente con la copia no mutada hasta que la copia buena haya mutado somáticamente de forma espontánea. Este tipo de mutación ocurre a menudo en organismos vivos, pero es difícil medir la tasa. Medir esta tasa es importante para predecir la tasa a la que las personas pueden desarrollar cáncer. [105]

          Las mutaciones puntuales pueden surgir de mutaciones espontáneas que ocurren durante la replicación del ADN. Los mutágenos pueden aumentar la tasa de mutación. Los mutágenos pueden ser físicos, como la radiación de los rayos ultravioleta, los rayos X o el calor extremo, o químicos (moléculas que colocan mal los pares de bases o alteran la forma helicoidal del ADN). Los mutágenos asociados con el cáncer a menudo se estudian para aprender sobre el cáncer y su prevención.

          Mutaciones de priones Editar

          Los priones son proteínas y no contienen material genético. Sin embargo, se ha demostrado que la replicación de priones está sujeta a mutación y selección natural al igual que otras formas de replicación. [106] El gen humano PRNP codifica la principal proteína priónica, PrP, y está sujeto a mutaciones que pueden dar lugar a priones que causan enfermedades.

          Aunque las mutaciones que provocan cambios en las secuencias de proteínas pueden ser perjudiciales para un organismo, en ocasiones el efecto puede ser positivo en un entorno determinado. En este caso, la mutación puede permitir al organismo mutante resistir tensiones ambientales particulares mejor que los organismos de tipo salvaje, o reproducirse más rápidamente. En estos casos, una mutación tenderá a volverse más común en una población a través de la selección natural. Los ejemplos incluyen lo siguiente:

          Resistencia al VIH: una deleción específica de 32 pares de bases en CCR5 humano (CCR5-Δ32) confiere resistencia al VIH a homocigotos y retrasa la aparición del SIDA en heterocigotos. [107] Una posible explicación de la etiología de la frecuencia relativamente alta de CCR5-Δ32 en la población europea es que confirió resistencia a la peste bubónica a mediados del siglo XIV en Europa. Las personas con esta mutación tenían más probabilidades de sobrevivir a la infección, por lo que aumentó su frecuencia en la población. [108] Esta teoría podría explicar por qué esta mutación no se encuentra en el sur de África, que permaneció intacta por la peste bubónica. Una teoría más reciente sugiere que la presión selectiva sobre la mutación CCR5 Delta 32 fue causada por la viruela en lugar de la peste bubónica. [109]

          Resistencia a la malaria: Un ejemplo de una mutación dañina es la anemia de células falciformes, un trastorno sanguíneo en el que el cuerpo produce un tipo anormal de la sustancia transportadora de oxígeno hemoglobina en los glóbulos rojos. Un tercio de todos los habitantes indígenas de África subsahariana portan el alelo porque, en áreas donde la malaria es común, existe un valor de supervivencia en portar un solo alelo de células falciformes (rasgo de células falciformes). [110] Aquellos con solo uno de los dos alelos de la enfermedad de células falciformes son más resistentes a la malaria, ya que la infestación de la malaria Plasmodium se detiene por la drepanocitosis de las células que infesta.

          Resistencia antibiótica: Prácticamente todas las bacterias desarrollan resistencia a los antibióticos cuando se exponen a los antibióticos. De hecho, las poblaciones bacterianas ya tienen tales mutaciones que se seleccionan mediante selección de antibióticos. [111] Obviamente, tales mutaciones solo son beneficiosas para las bacterias, pero no para las infectadas.

          Persistencia de la lactasa. Una mutación permitió a los humanos expresar la enzima lactasa después de ser destetados naturalmente de la leche materna, lo que permitió a los adultos digerir la lactosa, que es probablemente una de las mutaciones más beneficiosas en la evolución humana reciente. [112]

          Mutacionismo es una de las varias alternativas a la evolución por selección natural que han existido antes y después de la publicación del libro de Charles Darwin de 1859, En el origen de las especies. En la teoría, la mutación era la fuente de la novedad, creando nuevas formas y nuevas especies, potencialmente instantáneamente, [113] en un salto repentino. [114] Se consideró que esto impulsaba la evolución, que estaba limitada por el suministro de mutaciones.

          Antes de Darwin, los biólogos creían comúnmente en el saltacionismo, la posibilidad de grandes saltos evolutivos, incluida la especiación inmediata. Por ejemplo, en 1822 Étienne Geoffroy Saint-Hilaire argumentó que las especies podrían formarse por transformaciones repentinas, o lo que más tarde se llamaría macromutación. [115] Darwin se opuso a la saltación, insistiendo en el gradualismo en la evolución como en la geología. En 1864, Albert von Kölliker revivió la teoría de Geoffroy. [116] En 1901, el genetista Hugo de Vries dio el nombre de "mutación" a formas aparentemente nuevas que surgieron repentinamente en sus experimentos con la onagra. Oenothera lamarckiana, y en la primera década del siglo XX, el mutacionismo, o como lo llamó De Vries mutaciones[117] [113] se convirtió en un rival del darwinismo apoyado durante un tiempo por genetistas como William Bateson, [118] Thomas Hunt Morgan y Reginald Punnett. [119] [113]

          La comprensión del mutacionismo se ve empañada por la descripción de mediados del siglo XX de los primeros mutacionistas por parte de los partidarios de la síntesis moderna como oponentes de la evolución darwiniana y rivales de la escuela biométrica que argumentaban que la selección operaba sobre la variación continua. En esta descripción, el mutacionismo fue derrotado por una síntesis de la genética y la selección natural que supuestamente comenzó más tarde, alrededor de 1918, con el trabajo del matemático Ronald Fisher. [120] [121] [122] [123] Sin embargo, la alineación de la genética mendeliana y la selección natural comenzó ya en 1902 con un artículo de Udny Yule, [124] y se construyó con trabajo teórico y experimental en Europa y América. A pesar de la controversia, en 1918 los primeros mutacionistas ya habían aceptado la selección natural y explicaban la variación continua como resultado de múltiples genes que actúan sobre la misma característica, como la altura. [121] [122]

          El mutacionismo, junto con otras alternativas al darwinismo como el lamarckismo y la ortogénesis, fue descartado por la mayoría de los biólogos al ver que la genética mendeliana y la selección natural podían trabajar juntas fácilmente, la mutación tomó su lugar como fuente de la variación genética esencial para que la selección natural funcione. sobre. Sin embargo, el mutacionismo no desapareció por completo. En 1940, Richard Goldschmidt nuevamente defendió la especiación en un solo paso por macromutación, describiendo los organismos así producidos como "monstruos esperanzados", lo que se ganó el ridículo generalizado. [125] [126] En 1987, Masatoshi Nei argumentó de manera controvertida que la evolución a menudo estaba limitada por mutaciones. [127] Biólogos modernos como Douglas J. Futuyma concluyen que esencialmente todas las afirmaciones de evolución impulsadas por grandes mutaciones pueden explicarse mediante la evolución darwiniana. [128]


          ¿Qué hace que una célula sea cancerosa?

          Cáncer es una enfermedad caracterizada por una población de células que crecen y se dividen sin respetar los límites normales. Estas células cancerosas invaden y destruyen los tejidos adyacentes y pueden diseminarse por todo el cuerpo. El proceso por el cual las células normales se transforman en células cancerosas se conoce como carcinogénesis. Este proceso también se conoce como oncogénesis o tumorigénesis.

          Casi todos los cánceres son causados ​​por mutaciones en el ADN de células anormales. Estas mutaciones pueden deberse a los efectos de carcinógenos, agentes cancerígenos como humo de tabaco, radiación, productos químicos o agentes infecciosos. Estos carcinógenos pueden actuar como un activador ambiental y estimular la aparición del cáncer en ciertos individuos y no en otros. ¿Todas las personas que fuman contraen cáncer? No. ¿Puede el humo de segunda mano aumentar las probabilidades de que una persona no fumadora desarrolle cáncer de pulmón? Si. También aumenta la probabilidad de que una persona no fumadora desarrolle una enfermedad cardíaca.

          Las interacciones complejas entre los carcinógenos y el genoma de un individuo rsquos pueden explicar por qué solo algunas personas desarrollan cáncer después de la exposición a un desencadenante ambiental y otras no. ¿Todos los cánceres necesitan un desencadenante ambiental para desarrollarse? No. Las mutaciones que causan cáncer también pueden resultar de errores incorporados en el ADN durante la replicación, o pueden ser heredadas. Las mutaciones hereditarias están presentes en todas las células del organismo.

          Oncogenes y genes supresores de tumores

          Algunos tipos de cáncer ocurren debido a mutaciones en genes que controlan el ciclo celular. Las mutaciones que causan cáncer ocurren con mayor frecuencia en dos tipos de genes reguladores, llamados protooncogenes y genes supresores de tumores.

          Los protooncogenes son genes que normalmente ayudan a las células a dividirse. Cuando un protooncogén muta para convertirse en oncogén, está continuamente activo, incluso cuando no se supone que lo esté. Esto es como si el pedal del acelerador de un automóvil se atascara a toda velocidad. El coche sigue corriendo a toda velocidad. En el caso de una célula, la célula se sigue dividiendo sin control, lo que puede provocar cáncer.

          Los genes supresores de tumores son genes que normalmente ralentizan o detienen la división celular. Cuando se produce una mutación en un gen supresor de tumores, ya no puede controlar la división celular. Es como un coche sin frenos. El coche no se puede reducir ni detener. En el caso de una célula, la célula se sigue dividiendo sin control, lo que puede provocar cáncer.

          Varias mutaciones que causan cáncer
          Los oncogenes pueden ser factores de crecimiento, proteína quinasas, GTPasas o factores de transcripción. Factores de crecimiento son sustancias de origen natural, normalmente una proteína u hormona esteroidea, capaces de estimular el crecimiento, la proliferación y la diferenciación celular. Son importantes para regular una variedad de procesos celulares. Por lo general, deben unirse a un receptor extracelular o intracelular para iniciar una reacción celular.

          Por lo general, se requiere una serie de varias mutaciones que activan constitutivamente oncogenes e inactivan genes supresores de tumores para transformar una célula normal en una célula cancerosa (Figura ( PageIndex <2> )). Las células han desarrollado varios mecanismos de control para superar mutaciones en protooncogenes. Por lo tanto, una célula necesita múltiples mutaciones para transformarse en una célula cancerosa. Una mutación en un protooncogén no causaría cáncer, ya que los efectos de la mutación estarían enmascarados por el control normal del ciclo celular y las acciones de los genes supresores de tumores. De manera similar, una mutación en un gen supresor de tumores tampoco causaría cáncer, debido a la presencia de muchos genes de respaldo que duplican sus funciones. Solo cuando se han mutado suficientes protooncogenes en oncogenes y se han desactivado suficientes genes supresores de tumores, puede comenzar la transformación cancerosa. Las señales de crecimiento celular superan las señales de regulación del crecimiento y la célula se sale de control rápidamente. A menudo, debido a que muchos de estos genes regulan los procesos que previenen la mayor parte del daño a los genes mismos, el daño al ADN se acumula a medida que uno envejece.

          Figura ( PageIndex <2> ): Cómo se desarrolla el cáncer. Las mutaciones en un gen supresor de tumores permiten la proliferación de células. Cuantas veces las células se dividen, adquieren más mutación. Algunas mutaciones pueden provocar la inactivación de los genes de reparación del ADN. Además, los protooncogenes pueden convertirse en oncogenes debido a mutaciones. Varias otras mutaciones inactivan muchos genes supresores de tumores. Finalmente, una serie de mutaciones en genes supresores de tumores y protooncogenes conduce al cáncer.

          Por lo general, los oncogenes son alelos dominantes, ya que contienen mutaciones de ganancia de función. Las acciones del producto génico del alelo mutante, que muchas veces dan como resultado una proteína activada constitutivamente, son dominantes con respecto al producto génico producido por el alelo "normal". Mientras tanto, los supresores de tumores mutados son generalmente alelos recesivos, ya que contienen mutaciones con pérdida de función. Un protooncogén solo necesita una mutación en una copia del gen para generar un oncogén; un gen supresor de tumores necesita una mutación en ambas copias del gen para que ambos productos sean defectuosos. Hay casos en los que, sin embargo, un alelo mutado de un gen supresor de tumores puede hacer que la otra copia no sea funcional. Estos casos dan como resultado lo que se conoce como un efecto negativo dominante.


          El desarrollo del cáncer

          Una de las características fundamentales del cáncer es la clonalidad del tumor, el desarrollo de tumores a partir de células individuales que comienzan a proliferar de forma anormal. El origen unicelular de muchos tumores se ha demostrado mediante el análisis de la inactivación del cromosoma X (figura 15.2). Como se analizó en el capítulo 8, un miembro del par de cromosomas X se inactiva al convertirse en heterocromatina en las células femeninas. La inactivación de X ocurre aleatoriamente durante el desarrollo embrionario, por lo que un cromosoma X se inactiva en algunas células, mientras que el otro cromosoma X se inactiva en otras células. Por tanto, si una mujer es heterocigota para un gen del cromosoma X, se expresarán diferentes alelos en diferentes células. Los tejidos normales están compuestos por mezclas de células con diferentes cromosomas X inactivos, por lo que la expresión de ambos alelos se detecta en tejidos normales de hembras heterocigotas. Por el contrario, los tejidos tumorales generalmente expresan solo un alelo de un gen del cromosoma X heterocigoto. La implicación es que todas las células que constituyen tal tumor se derivaron de una sola célula de origen, en la que el patrón de inactivación de X se fijó antes de que el tumor comenzara a desarrollarse.

          Figura 15.2

          Clonalidad tumoral. El tejido normal es un mosaico de células en el que diferentes cromosomas X (X1 y X2) se han desactivado. Los tumores se desarrollan a partir de una única célula inicialmente alterada, por lo que cada célula tumoral muestra el mismo patrón de inactivación de X (X1 inactivo, X (más.)

          Sin embargo, el origen clonal de los tumores no implica que la célula progenitora original que da lugar a un tumor haya adquirido inicialmente todas las características de una célula cancerosa. Por el contrario, el desarrollo del cáncer es un proceso de varios pasos en el que las células se vuelven malignas gradualmente a través de una serie progresiva de alteraciones. Una indicación del desarrollo de varios pasos del cáncer es que la mayoría de los cánceres se desarrollan tarde en la vida. La incidencia de cáncer de colon, por ejemplo, aumenta más de diez veces entre los 30 y los 50 años, y otra diez veces entre los 50 y los 70 (Figura 15.3). Un aumento tan dramático de la incidencia de cáncer con la edad sugiere que la mayoría de los cánceres se desarrollan como consecuencia de múltiples anomalías, que se acumulan durante períodos de muchos años.

          Figura 15.3

          Aumento de la tasa de cáncer de colon con la edad. Tasas anuales de muerte por cáncer de colon en los Estados Unidos. (Datos de J. Cairns, 1978. Cáncer: ciencia y sociedad, Nueva York: W. H. Freeman.)

          A nivel celular, el desarrollo del cáncer se considera un proceso de varios pasos que implica mutación y selección de células con una capacidad progresivamente creciente de proliferación, supervivencia, invasión y metástasis (figura 15.4). El primer paso del proceso, iniciación del tumor, se cree que es el resultado de una alteración genética que conduce a la proliferación anormal de una sola célula. La proliferación celular conduce entonces al crecimiento de una población de células tumorales derivadas de la clonación. Progresión tumoral continúa a medida que ocurren mutaciones adicionales dentro de las células de la población tumoral. Algunas de estas mutaciones confieren una ventaja selectiva a la célula, como un crecimiento más rápido, y los descendientes de una célula portadora de dicha mutación se convertirán en consecuencia en dominantes dentro de la población tumoral. El proceso se denomina selección clonal, ya que un nuevo clon de células tumorales ha evolucionado en base a su mayor tasa de crecimiento u otras propiedades (como supervivencia, invasión o metástasis) que le confieren una ventaja selectiva. La selección clonal continúa a lo largo del desarrollo del tumor, por lo que los tumores se vuelven de crecimiento más rápido y cada vez más malignos.

          Figura 15.4

          Etapas del desarrollo tumoral. El desarrollo del cáncer se inicia cuando una sola célula mutada comienza a proliferar de forma anormal. Las mutaciones adicionales seguidas de la selección de células de crecimiento más rápido dentro de la población dan como resultado la progresión de (más).

          Los estudios de carcinomas de colon han proporcionado un claro ejemplo de progresión tumoral durante el desarrollo de una neoplasia maligna común en humanos (Figura 15.5). La etapa más temprana en el desarrollo del tumor es el aumento de la proliferación de células epiteliales del colon. Se cree que una de las células dentro de esta población de células proliferativas da lugar a una pequeña neoplasia benigna (un adenoma o pólipo). Más rondas de selección clonal conducen al crecimiento de adenomas de tamaño creciente y potencial proliferativo. Los carcinomas malignos surgen luego de los adenomas benignos, indicados por la invasión de las células tumorales a través de la lámina basal hacia el tejido conectivo subyacente. Luego, las células cancerosas continúan proliferando y diseminándose a través de los tejidos conectivos de la pared del colon. Finalmente, las células cancerosas penetran la pared del colon e invaden otros órganos abdominales, como la vejiga o el intestino delgado. Además, las células cancerosas invaden los vasos sanguíneos y linfáticos, lo que les permite hacer metástasis por todo el cuerpo.

          Figura 15.5

          Desarrollo de carcinomas de colon. Una sola célula inicialmente alterada da lugar a una población de células proliferativas, que progresa primero a adenomas benignos de tamaño creciente y luego a carcinoma maligno. Las células cancerosas invaden el conectivo subyacente (más.)


          Resultados

          Mutaciones de VHL en PPGL y construcción de la línea celular VHL-KD PC12

          Dado que la mutación VHL fue el tipo más común de mutación en los genes PPGL, recolectamos cuatro muestras clínicas con mutaciones VHL, y la información clínica específica y los sitios de mutación se muestran en la Tabla 1. El PROVEAN se utilizó para predecir el riesgo de las cuatro mutaciones, y las puntuaciones previstas se muestran en la Figura 1A. Para estudiar la influencia de las mutaciones de VHL en el desarrollo del feocromocitoma, construimos un modelo de línea celular VHL-KD PC12 estable y evaluamos la eficiencia de VHL-KD a niveles de ARNm y proteínas. En primer lugar, para asegurar el estado de crecimiento óptimo de las células durante el proceso VHL-KD, llevamos a cabo experimentos preliminares para optimizar las condiciones de transfección. Después de la transfección y el cribado con puromicina, el ARNhc de VHL mediado por el plásmido recombinante GV248 se expresó de forma estable en las células PC12. El vector GV248 tenía el gen de la proteína fluorescente GFP, que podía controlar la eficacia de transfección del vector recombinante en las células PC12 (Figura 1D). La información específica de la portadora GV248 se puede obtener de la Tabla S2. Después de la transfección, la expresión de ARNm de VHL se reguló significativamente en los tres grupos de ARNi. Sin embargo, las eficiencias de interferencia de tres tipos de shRNA dirigidas a tres segmentos de ARNm de VHL fueron diferentes, y las eficiencias de interferencia de LV-94 y LV-95 fueron más significativas (Figuras 1B, C). Para verificar aún más la eficiencia de RNAi a nivel de proteína, Western blot confirmó que solo el shRNA de LV-95 podría inhibir con éxito la expresión de pVHL (Figuras 1E, F).

          tabla 1 Características y sitios de mutación de cuatro pacientes con feocromocitomas con mutación de VHL.

          Figura 1 Construcción de una línea celular VHL-KD PC12 usando shRNA. (A) El Analizador de efectos de variación de proteínas (PROVEAN) se utilizó para filtrar variantes de secuencia para identificar variantes no sinónimas o indel. El umbral predeterminado era & # x22122.5. Las variantes con una puntuación igual o inferior a & # x22122.5 se consideraron & # x201cdeleterious, & # x201d y las variantes con una puntuación superior a & # x22122.5 se consideraron & # x201cneutral. & # X201d (B) Detectamos la expresión de ARNm de VHL en células PC12 mediante qRT-PCR. En un número específico de ciclos, se detuvo la reacción y se usó el producto de PCR para realizar la electroforesis en gel de agarosa para observar la expresión relativa del ARNm. (C) En comparación con el grupo transfectado con vector vacío, qRT-PCR verificó la expresión de ARNm de VHL en VHL-KD y el grupo transfectado con vector vacío, y cada grupo se sometió a tres réplicas biológicas. La barra realizada por Mean & # xb1 SEM *PAG & lt 0.05, **PAG & lt 0.01, ***PAG & lt 0,001, n = 3. (D) Después de la transfección, el vector recombinante GV248 podría expresarse de manera estable en células PC12. Todas las células no transfectadas se aclararon con puromicina [& # x3c1 (Puro) = 1,5 & # x3bcg / ml, MOI = 12,5]. (MI) Se utilizó Western blot para detectar la expresión de la proteína VHL en PC12 en los grupos experimentales. (F) El histograma obtenido por análisis de grises mostró el cambio relativo de proteínas (media & # xb1 SEM) n = 3, **PAG & lt 0.01.

          PVHL que regula las funciones de varias celdas

          Para explorar los procesos biológicos regulados por pVHL, llevamos a cabo análisis de espectrometría de masas. Identificamos un total de 5.819 proteínas cuantificables a través de la plataforma cuantitativa de proteómica marcada con TMT. Entre ellos, en comparación con el grupo VHL-WT, 248 proteínas en el grupo VHL-KD estaban reguladas al alza, mientras que 186 proteínas estaban reguladas negativamente (PAG & lt 0.05, Figura 2A, Tabla S3). Estas proteínas se representaron en la distribución volcánica cuantitativa de proteínas diferenciales (Figura 2B, Fold Change & gt1.3 o & lt0.769, PAG & lt 0,05). Además, el análisis de GO anotó que estas proteínas se dividieron en tres categorías principales: procesos biológicos, composición celular y funciones moleculares, lo que demuestra los efectos biológicos de las proteínas desde diferentes perspectivas. Entre ellos, las proteínas relacionadas con la proliferación celular, el crecimiento celular y la matriz extracelular se enriquecieron significativamente en estas tres categorías funcionales (Figura 2C). Mientras tanto, nuestros resultados mostraron que los genes que regulan el crecimiento celular, la proliferación, la diferenciación, la viabilidad celular y la respuesta a los nutrientes fueron significativamente diferentes en el grupo VHL-KD, y el análisis de enriquecimiento funcional de las proteínas reguladas positivamente también mostró que las proteínas enriquecidas estuvieron involucrados principalmente en el crecimiento, proliferación, diferenciación y migración celular (Figura 2D).

          Figura 2 Análisis proteómico de la línea celular VHL-KD PC12. (A) Un gráfico de barras mostró la proteína diferencial analizada cuantitativamente mediante marcaje TMT. (B) El mapa volcánico de proteínas expresadas diferencialmente. La abscisa denota las proporciones de proteínas de expresión diferencial en la línea celular VHL-KD PC12 vs aquellos en la línea de células transfectadas con vector vacío, la ordenada representa la Valor p entre los dos grupos. (C) La proteína diferencial se analizó mediante el enriquecimiento de la función GO, y las anotaciones GO se dividieron en tres categorías: proceso biológico, componente celular y función molecular. (D) Se analizaron funcionalmente las tres categorías principales de proteínas diferenciales obtenidas mediante la clasificación GO. El círculo de la figura indica el número de proteínas diferenciales. El tono del color del círculo representaba el tamaño del PAG valor. Cuanto más oscuro sea el color del círculo representado, menor será el Valor p Cuanto más claro sea el color del círculo representado, mayor será el Valor p.

          Se buscaron un total de 405 proteínas expresadas diferencialmente y se incluyeron en la red de interacción. El análisis de interacción de proteínas mostró que la mayoría de las proteínas relacionadas con la proliferación, migración y desarrollo en el grupo VHL-KD aumentaron significativamente, pero la fosforilación, ubiquitinación y proteínas relacionadas con ribosomas se redujeron significativamente en el grupo VHL-KD. Mientras tanto, las regulaciones al alza de las proteínas receptoras de la superficie celular, las proteínas de crecimiento de neuritas y las proteínas de axonogénesis podrían promover la sinapseogénesis y mejorar la transmisión de señales y la comunicación entre las células (Figura 3).

          figura 3 Diagrama de red de interacción de la proteína con pliegue de cambio & gt1.3 (VHL shRNA / WT). La red interactiva de 83 proteínas y su expresión diferencial en las células VHL-KD vs los de las células vacías transfectadas con vector.

          Los siete nuevos genes expresados ​​positivamente en el tumor de feocromocitoma

          Para estudiar el mecanismo específico de pVHL que afecta las funciones biológicas celulares, primero recopilamos la información de clasificación funcional de todos los proteomas y el enriquecimiento correspondiente. PAG valor (prueba exacta de Fisher & # x2019s), y luego examinó la clasificación funcional significativamente enriquecida (Valor p & lt0.05) en al menos un grupo de proteínas. Para el Valor p obtenido por la prueba exacta de Fisher & # x2019s, el gráfico de burbujas mostró la clasificación funcional del enriquecimiento significativo de proteínas diferenciales y los resultados se muestran en la Figura 2D. Como se muestra en la figura, las proteínas expresadas diferencialmente tendían principalmente a los tipos de proliferación y migración celular. Por lo tanto, nuestro objetivo fue investigar las proteínas expresadas diferencialmente asociadas con la proliferación y migración celular. Para el proceso biológico (BP), seleccionamos 47 proteínas relacionadas con la proliferación celular, la migración y el crecimiento del grupo BP para la función molecular (MF), seleccionamos 17 proteínas relacionadas con la unión del factor de crecimiento, la unión del factor de crecimiento similar a la insulina y la regulación de la peptidasa. actividad del grupo MF. Además, seleccionamos 57 proteínas relacionadas con la matriz extracelular y el espacio extracelular del grupo CC como componentes celulares (CC), mientras que el flujo de trabajo de detección se muestra en la Tabla S4. Para encontrar proteínas expresadas diferencialmente con importantes funciones reguladoras, utilizamos el software en línea Venny Diagram (Venny-v.2.0) para seleccionar 10 proteínas expresadas diferencialmente en estas tres partes (grupos MF, CC y BP) (Figura 4A). Para demostrar aún más la importancia clínica y el valor de aplicación de estas proteínas, recolectamos los tejidos tumorales de cuatro pacientes con feocromocitoma por mutación de VHL para verificar la expresión de estos genes. en vivo. Encontramos que siete genes, incluido el factor de crecimiento del tejido conectivo (CTGF), la proteína de unión a sindecano (SDCBP), la proteína rica en cisteína 61 (CYR61 / CCN1), la cadena 1 de colágeno tipo III (COL3A1), la cadena 1 de colágeno tipo I (COL1A1) ), La cadena A 2 de colágeno tipo V (COL5a2) y el miembro 1 de la familia Serpin E (SERPINE1), se regularon significativamente al alza en estas muestras de tumores, lo que demostró que la mutación de VHL activaba la expresión de estos genes en el feocromocitoma. (Figura 4B). La regulación positiva de siete genes en tejidos tumorales indicó que desempeñaban un papel importante en la tumorigénesis y el desarrollo. Mientras tanto, el western blot confirmó además las conclusiones obtenidas por qRT-PCR (Figuras 4C, D). La información de los siete genes en el análisis cuantitativo proteómico se muestra en la Tabla 2. Con el fin de explorar si la sobreexpresión de estos genes estaba relacionada con el factor inducible por hipoxia (HIF), detectamos HIF & # x3b1 y sus proteínas posteriores al crecimiento endotelial vascular factor A (VEGFA) y transportador de glucosa 1 (Glut1) en tejidos de carcinoma y paracarcinoma mutados de VHL. Encontramos que en los tejidos tumorales, HIF2 & # x3b1 se acumuló significativamente, mientras que VEGF y Glut1 se sobreexpresaron significativamente tanto a nivel de ARNm como de proteína (Figuras 4B & # x2013D).

          Figura 4 La qRT-PCR y el western blot confirmaron que siete genes seleccionados mediante análisis proteómico también estaban regulados significativamente al alza en los tumores de feocromocitoma. (A) Se utilizó el diagrama de Venny para seleccionar las proteínas coexistentes entre tres grupos de proteínas. (B) La qRT-PCR detectó la expresión de siete genes en tejidos de carcinoma y paracarcinoma de PCC. * importancia entre carcinoma vs. grupo de paracarcinoma. *PAG & lt 0.05, **PAG & lt 0.01, ***PAG & lt 0,001, n = 4. (C) Se utilizó Western blot para detectar la expresión de proteínas en muestras de tejido clínico. * P & lt 0.05, ** P & lt 0.01, n = 4. (D) El histograma obtenido por análisis de grises mostró el cambio relativo de proteínas (media & # xb1 SEM), n = 3, * P & lt 0,05, **PAG & lt 0.01.

          Tabla 2 Información específica sobre la expresión diferencial de siete proteínas en proteómica.

          HIF2 & # x3b1 regularon la sobreexpresión de estos siete nuevos genes

          Además, exploramos el mecanismo de pVHL que regula estos siete nuevos genes. Al igual que en otros trabajos, encontramos que HIF2 & # x3b1 se acumuló cuando VHL fue derribado (Figura 5B). En el caso de acumulación anormal de HIF2a, VEGF y Glut1 se sobreexpresaron significativamente (Figuras 5A, B). Para explorar el papel de HIF2 & # x3b1 en la expresión de estos siete genes, tratamos células VHL-KD con hipoxia y observamos los niveles de expresión de estos siete genes. Después de 24 h de hipoxia, la expresión de seis genes, incluidos CTGF, SDCBP, CCN1, COL3A1, COL1A1 y SERPINE1, aumentó significativamente en las células. La transferencia de Western no mostró ningún cambio significativo de la expresión de COL5a2 (Figura 5B, C) tal vez debido a su baja expresión en la célula. Por tanto, HIF-2 & # x3b1 podría mediar en la expresión de estos siete genes.

          Figura 5 HIF-2 & # x3b1 puede mediar en la sobreexpresión de estos siete genes. (A) La línea celular VHL-KD (LV-95) y la línea celular transfectada con vector vacío (Vector) se trataron con hipoxia, y luego se usó qRT-PCR para detectar la expresión de ARNm de siete genes diana en las células (media & # xb1 SEM), n = 3, * P & lt 0.05, **PAG & lt 0.01, ***PAG & lt 0,001. (ANTES DE CRISTO) El western blot se usó para detectar el cambio de expresión de proteínas en las células cuando VHL es derribado, el histograma indicó el múltiplo de cambios de proteínas (media & # xb1 SEM), n = 3, **PAG & lt 0.01.

          VHL-KD cambia la morfología celular y promueve la proliferación y migración celular

          Dado que los siete genes nuevos descubiertos estaban relacionados con la proliferación y migración celular, queríamos saber si VHL-KD promovería la proliferación y la migración. Observamos que la morfología de las células VHL-KD cambió, y las neuritas de las células VHL-KD eran más largas que las de las células transfectadas con vector vacío y sin infectar (Figura 6A). Además, las células VHL-KD proliferaron más rápido que las células transfectadas con vector vacío (Figura 6B). Los ensayos de raspado y transpocillo mostraron que las células VHL-KD tenían una mayor capacidad de migración en comparación con las transfectadas con vector vacío (Figuras 6C y # x2013F).

          Figura 6 VHL-KD cambió la morfología celular y promovió la proliferación y migración de células PC12. (A) Imágenes 10 & # xd7 de fase contrastada de VHL-KD (LV-95) y células PC12 transfectadas con vector vacío (Vector). (B) Tabla de crecimiento de células transfectadas con vector vacío de VHL-KD y VHL, * P & lt 0,05. (CD) Micrografías de contraste de fase que ilustran la migración por cicatrización de heridas de células PC12 transducidas con vector vacío o ARNhc de VHL. Las imágenes se tomaron en diferentes puntos de tiempo después de la herida, como se indica. n = 3, ns: no significativo, *PAG & lt 0.05, **PAG & lt 0.01. (E, F) Abajo: Micrografías que ilustran la transmigración de células PC12 transducidas con vector vacío o ARNhc de VHL. Arriba: Los gráficos de barras indicaron la transmigración en relación con las células transducidas con vector vacío. ***PAG & lt 0,001.


          Caracterización de inhibidores de DDR2 para el tratamiento de DDR2 Cáncer de pulmón de células no pequeñas mutado

          A pesar de los avances en los enfoques de la medicina de precisión durante la última década, la mayoría de los cánceres de pulmón de células no pequeñas (CPCNP) son refractarios al tratamiento con inhibidores de moléculas pequeñas dirigidos. En trabajos anteriores se han identificado mutaciones en la cinasa del receptor del dominio de discoidina 2 (DDR2) como posibles dianas terapéuticas en los NSCLC. Si bien DDR2 es un potente objetivo de varios inhibidores de quinasas de varios objetivos, en particular dasatinib, la toxicidad ha limitado la aplicación clínica de la terapia anti-DDR2. Aquí, hemos caracterizado el compuesto 1 y otros compuestos de herramientas que demuestran selectividad para DDR2 y muestran que si bien estos compuestos inhiben DDR2 en sistemas modelo de cáncer de pulmón, muestran una actividad antiproliferativa limitada en DDR2 líneas celulares mutadas en comparación con inhibidores duales DDR2 / SRC. Mostramos que DDR2 y SRC son socios vinculantes, que la actividad de SRC está ligada a la activación de DDR2 y que la inhibición dual de DDR2 y SRC conduce a una mayor supresión de DDR2 líneas celulares de cáncer de pulmón mutadas. Estos resultados apoyan la evaluación adicional de la orientación dual SRC / DDR2 en NSCLC, y reportamos un compuesto de herramienta, compuesto 5, que inhibe de forma potente tanto SRC como DDR2 con un perfil de selectividad distinto en comparación con dasatinib.

          El cáncer de pulmón es la principal causa de mortalidad relacionada con el cáncer en los Estados Unidos con aproximadamente 160 & # x0202f000 muertes por año. 1 El tipo más común de cáncer de pulmón, el cáncer de pulmón de células no pequeñas (CPCNP), representa el 85% de los casos de mal pronóstico. 2 La mayoría de los pacientes presentan enfermedad localmente avanzada o metastásica y requieren tratamiento con terapias sistémicas.

          Para los pacientes con adenocarcinoma de pulmón, el subtipo más común de NSCLC, el descubrimiento de impulsores oncogénicos y terapias dirigidas efectivas han dado como resultado mejoras significativas en la supervivencia de ciertos subconjuntos de pacientes, en particular los que presentan alteraciones en EGFR(3 & # x022125) y ALK.(6,7) En comparación con el tratamiento estándar con quimioterapia a base de platino, estas terapias dirigidas son más eficaces y menos tóxicas en poblaciones seleccionadas y han dado lugar a un cambio de paradigma en el tratamiento del adenocarcinoma de pulmón. 2 Por el contrario, para los pacientes con carcinoma de células escamosas de pulmón (SqCC de pulmón), el segundo subtipo más común de NSCLC, las terapias dirigidas desarrolladas para el adenocarcinoma de pulmón no son muy efectivas y la quimioterapia estándar sigue siendo el estándar de atención dada la falta de tratamiento genómico alteraciones con adenocarcinoma de pulmón. 8,9

          Recientemente, se han completado estudios de perfiles genómicos de SqCC y se han identificado una serie de nuevas dianas terapéuticas potenciales para esta enfermedad. En particular, los SqCC de pulmón no albergan con una frecuencia apreciable las alteraciones genómicas asociadas con la respuesta a las terapias dirigidas en pacientes con adenocarcinoma de pulmón.10 En el SqCC de pulmón, los datos preclínicos han descrito la amplificación, mutaciones y translocaciones de los receptores del factor de crecimiento de fibroblastos (FGFR), 11 & # x0221215 aumentos en el número de copias y / o mutaciones en PIK3CA, 16 Receptor del dominio de discoidina Tirosina quinasa 2 (DDR2) mutaciones, 10,17 y quinasas inactivadoras BRAF mutaciones 18,19 como posibles dianas terapéuticas. FGFR alteraciones y DDR2 La mutación se ha asociado con la respuesta a agentes dirigidos tanto en modelos preclínicos como en ensayos clínicos de fase inicial, y varios inhibidores selectivos de las quinasas FGFR están avanzando clínicamente. 20,21

          DDR2 es un receptor de tirosina quinasa que se encontró mutado en aproximadamente el 4% de los pacientes con SqCC pulmonar en estudios que utilizaron métodos de secuenciación de Sanger y de secuenciación de próxima generación. 10,17 DDR2 También se han informado mutaciones en adenocarcinoma de pulmón, cáncer gástrico, cáncer de mama y cánceres de cerebro. 22 & # x0221224 DDR2 es un receptor de colágenos extracelulares, y trabajos previos han demostrado que DDR2, después de la unión del colágeno, activa una red de señalización compleja que involucra a SHP-2, así como a SRC y MAP quinasas. 25 & # x0221227 DDR2 regula las transiciones epitelio-mesenquimatosas (EMT) y un subconjunto de mutaciones en DDR2 son oncogénicos en sistemas de modelos celulares. 17,26,28,29

          DDR2 es un potente objetivo de los inhibidores de cinasas multidireccionales aprobados por la FDA, incluidos dasatinib, imatinib, nilotinib y ponatinib, y estos agentes inhiben la proliferación de DDR2 líneas celulares cancerosas mutadas. 30 & # x0221232 Dasatinib, el más potente de estos inhibidores, se ha estudiado en múltiples ensayos clínicos de cáncer de pulmón, incluidos estudios centrados en sujetos con DDR2 mutaciones. 33,34 Si bien se han notificado dos respuestas a dasatinib en pacientes con DDR2 La mutación S768R, la naturaleza altamente multidireccional de dasatinib y su toxicidad asociada han limitado su desarrollo clínico en el cáncer de pulmón. 17,33

          Dada la escasez de terapias dirigidas efectivas para pacientes con CCC de pulmón con DDR2 mutaciones, 22 buscamos desarrollar inhibidores potentes y selectivos de DDR2 que pudieran usarse para abordar farmacológicamente el impacto de inhibir la actividad quinasa de DDR2. Previamente generamos y caracterizamos inhibidores selectivos de DDR1, sin embargo, estos compuestos no mostraron una actividad apreciable contra DDR2. 31 Otros han informado sobre nuevos inhibidores potentes de DDR2, 32 pero estos compuestos no se han explorado en modelos celulares, ni exhiben el mismo grado de selectividad para DDR2 en comparación con los inhibidores selectivos de DDR1.

          Presentamos aquí la caracterización de compuestos 1, una molécula previamente caracterizada por su capacidad para inhibir las quinasas de la familia de las efrina, 35 como un potente inhibidor de DDR2. Además, también caracterizamos potentes inhibidores de DDR2 adicionales 2, 36 3, y 4. Mostramos que estos inhibidores de DDR2 disminuyen la actividad de la quinasa DDR2 in vitro y en sistemas celulares con potencia comparable y con un mayor grado de especificidad en comparación con los inhibidores de DDR2 previamente caracterizados. Usando estos compuestos, mostramos que la activación de DDR2 está íntimamente ligada a la función de SRC, que SRC fosforila DDR2 en un complejo y que la actividad de SRC es dominante para DDR2 en el mantenimiento de la supervivencia de DDR2 líneas celulares cancerosas mutadas. Además, mostramos que la inhibición selectiva de SRC o DDR2 se potencia mediante la inhibición de la otra quinasa, lo que sugiere un papel coordinado de SRC y DDR2 en la mediación de la supervivencia de células con DDR2 mutaciones. Además, presentamos un inhibidor dual SRC / DDR2, compuesto 5, que suprime DDR2 modelos mutados de cáncer de pulmón. Nuestros resultados indican que la inhibición selectiva de DDR2 probablemente no será una única estrategia terapéutica exitosa para atacar tumores con DDR2 mutaciones en contraste con la inhibición dual SRC / DDR2.


          Contenido

          La teoría de los oncogenes fue presagiada por el biólogo alemán Theodor Boveri en su libro de 1914 Zur Frage der Entstehung Maligner Tumoren (Sobre el origen de los tumores malignos) en el que predijo la existencia de oncogenes (Cromosoma Teilungsfoerdernde) que se amplifican (im permanenten Übergewicht) durante el desarrollo del tumor. [7]

          Más tarde, el término "oncogén" fue redescubierto en 1969 por los científicos del Instituto Nacional del Cáncer George Todaro y Robert Huebner. [8]

          El primer oncogén confirmado se descubrió en 1970 y se denominó SRC (pronunciado "sarc", que es la abreviatura de sarcoma). El SRC se descubrió por primera vez como un oncogén en un retrovirus de pollo. Los experimentos realizados por el Dr. G. Steve Martin de la Universidad de California, Berkeley demostraron que SRC era de hecho el gen del virus que actuaba como oncogén tras la infección. [9] La primera secuencia de nucleótidos de v-Src fue secuenciada en 1980 por A.P. Czernilofsky et al. [10]

          En 1976, los Dres. Dominique Stéhelin [fr], J. Michael Bishop y Harold E. Varmus de la Universidad de California, San Francisco demostraron que los oncogenes eran protooncogenes activados como se encuentra en muchos organismos, incluidos los humanos. Bishop y Varmus fueron galardonados con el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 1989 por su descubrimiento del origen celular de los oncogenes retrovirales. [11]

          Al Dr. Robert Weinberg se le atribuye el descubrimiento del primer oncogén humano identificado en una línea celular de cáncer de vejiga humana. [12] [13] La naturaleza molecular de la mutación que conduce a la oncogénesis fue posteriormente aislada y caracterizada por el bioquímico español Mariano Barbacid y publicada en Naturaleza en 1982. [14] El Dr. Barbacid pasó los meses siguientes ampliando su investigación, y finalmente descubrió que el oncogén era un alelo mutado de HRAS y caracterizó su mecanismo de activación.

          La proteína resultante codificada por un oncogén se denomina oncoproteína. [15] Los oncogenes juegan un papel importante en la regulación o síntesis de proteínas relacionadas con el crecimiento de células tumorigénicas. Algunas oncoproteínas se aceptan y se utilizan como marcadores tumorales.

          A protooncogén es un gen normal que podría convertirse en oncogén debido a mutaciones o aumento de expresión. Los protooncogenes codifican proteínas que ayudan a regular el crecimiento y la diferenciación celular. Los protooncogenes a menudo participan en la transducción de señales y la ejecución de señales mitogénicas, generalmente a través de sus productos proteicos. Al adquirir una mutación activadora, un protooncogén se convierte en un agente inductor de tumores, un oncogén. [16] Los ejemplos de protooncogenes incluyen RAS, WNT, MYC, ERK y TRK. El gen MYC está implicado en el linfoma de Burkitt, que comienza cuando una translocación cromosómica mueve una secuencia potenciadora en las proximidades del gen MYC. El gen MYC codifica factores de transcripción ampliamente utilizados. Cuando la secuencia potenciadora se coloca incorrectamente, estos factores de transcripción se producen a tasas mucho más altas. Otro ejemplo de un oncogén es el gen Bcr-Abl que se encuentra en el cromosoma Filadelfia, un fragmento de material genético que se observa en la leucemia mielógena crónica causada por la translocación de fragmentos de los cromosomas 9 y 22. Códigos Bcr-Abl para una tirosina quinasa, que es constitutivamente activo, lo que conduce a una proliferación celular descontrolada. (Más información sobre el cromosoma Filadelfia a continuación)

          Activación Editar

          El protooncogén puede convertirse en oncogén mediante una modificación relativamente pequeña de su función original. Hay tres métodos básicos de activación:

          1. Una mutación dentro de un protooncogén, o dentro de una región reguladora (por ejemplo, la región promotora), puede causar un cambio en la estructura de la proteína, causando
            • un aumento en la actividad de las proteínas (enzimas)
            • una pérdida de regulación
          2. Un aumento en la cantidad de cierta proteína (concentración de proteína), causado por
            • un aumento de la expresión de proteínas (a través de una mala regulación)
            • un aumento de la estabilidad de la proteína (ARNm), prolongando su existencia y, por lo tanto, su actividad en la célula (un tipo de anomalía cromosómica), lo que resulta en una mayor cantidad de proteína en la célula
          3. Una translocación cromosómica (otro tipo de anomalía cromosómica)
            • Hay 2 tipos diferentes de translocaciones cromosómicas que pueden ocurrir:
            1. Eventos de translocación que reubican un protooncogén en un nuevo sitio cromosómico que conduce a una mayor expresión.
            2. eventos de translocación que conducen a una fusión entre un protooncogén y un segundo gen (esto crea una proteína de fusión con una mayor actividad cancerosa / oncogénica)
              • la expresión de un constitutivamente activo proteína híbrida. Este tipo de mutación en una célula madre en división en la médula ósea conduce a leucemia en adultos.
              • El cromosoma Filadelfia es un ejemplo de este tipo de evento de translocación. Este cromosoma fue descubierto en 1960 por Peter Nowell y David Hungerford, y es una fusión de partes del ADN del cromosoma 22 y el cromosoma 9. El extremo roto del cromosoma 22 contiene el gen "BCR", que se fusiona con un fragmento del cromosoma 9 que contiene el gen "ABL1". Cuando estos dos fragmentos de cromosomas se fusionan, los genes también se fusionan creando un nuevo gen: "BCR-ABL". Este gen fusionado codifica una proteína que muestra una alta actividad de proteína tirosina quinasa (esta actividad se debe a la mitad "ABL1" de la proteína). La expresión no regulada de esta proteína activa otras proteínas que están involucradas en el ciclo celular y la división celular, lo que puede hacer que una célula crezca y se divida sin control (la célula se vuelve cancerosa). Como resultado, el cromosoma Filadelfia está asociado con la leucemia mielógena crónica (como se mencionó anteriormente), así como con otras formas de leucemia. [17]

            La expresión de oncogenes puede regularse mediante microARN (miARN), pequeños ARN de 21-25 nucleótidos de longitud que controlan la expresión génica al regularlos negativamente. [18] Las mutaciones en tales microARN (conocidas como oncomirs) pueden conducir a la activación de oncogenes. [19] En teoría, los ARN mensajeros antisentido podrían usarse para bloquear los efectos de los oncogenes.

            Existen varios sistemas para clasificar los oncogenes, [20] pero aún no existe un estándar ampliamente aceptado. A veces se agrupan tanto espacialmente (moviéndose desde fuera de la célula hacia adentro) como cronológicamente (en paralelo al proceso "normal" de transducción de señales). Hay varias categorías que se utilizan comúnmente:


            ¿Cómo se convierte una célula normal en una célula cancerosa?

            Una célula cancerosa se desarrolla a partir de una célula normal mediante una o más mutaciones en el ADN. Nuestro ADN está empaquetado en cromosomas: hebras de código estrechamente enrolladas y copiadas que solo están parcialmente protegidas del medio ambiente. Si bien una mutación puede no causar ningún efecto, cuanto más envejecemos, más mutaciones irregulares heredamos de nuestros padres, o cuanto menos saludable es nuestro estilo de vida, más se acumulan estas diferentes mutaciones.

            Cada gen codificador da instrucciones que producen una proteína particular dentro de las células & # 8216 conmutadas & # 8217. Nuestros cuerpos dependen de las proteínas: forman todos nuestros tejidos y también los mensajeros químicos que hacen que el cuerpo funcione, incluidos los neurotransmisores, las hormonas y las quimiocinas. Las proteínas forman los receptores en el exterior de las membranas celulares que aceptan mensajeros químicos. No todas las células tienen los mismos receptores, aunque todas las células (excepto el glóbulo rojo anucleado) contienen las instrucciones para producirlos. Un gen codificante debe estar encendido o & # 8216expresado & # 8217 en una célula para que se produzca una proteína en particular.

            Otras áreas del ADN que no codifican para la síntesis de proteínas, llamadas ADN no codificante, activan o desactivan la expresión génica según el tipo de célula, la edad del organismo e incluso según la estación o la hora del día.

            Nuestro código de ADN está escrito usando cuatro proteínas específicas: adenina, timina, guanina y citosina. Fuera del núcleo, estas secuencias con letras se pueden leer y seguir sus instrucciones. Si el ADN se daña y luego se repara, cualquiera de estas cuatro proteínas específicas se puede reorganizar. Por lo general, esto no supone una gran diferencia en la función celular.

            Una célula normal se convierte en una célula cancerosa cuando el ADN se daña de tal manera que cambia el ciclo de crecimiento celular. Una célula cancerosa es una célula que no funciona y que no muere cuando debería, sino que continúa dividiéndose, pasando su ADN defectuoso a las células hijas que también son células cancerosas. El crecimiento por el crecimiento es la ideología de la célula cancerosa.

            El factor causante que convierte una célula normal en una célula cancerosa es la causa de la mutación del ADN. Rara vez existe una sola causa. Las causas pueden incluir la falta de antioxidantes en la dieta, trabajar sin protección en una fábrica de asbesto, inflamación crónica, tomar el sol sin protector solar y mutaciones hereditarias.

            Causas de variantes genéticas

            Hay dos grupos principales de variantes genéticas (mutaciones). Estos son heredados y no heredados. Algunos son buenos para nosotros. Sin mutaciones, no habría diversidad de especies. Sin embargo, el daño del ADN también puede tener influencias menos positivas.

            Las mutaciones genéticas heredadas se transmiten de generación en generación: un bebé nacido de dos padres con diabetes tipo uno tiene una probabilidad de casi una en dos de tener esta forma genética de diabetes. Algunas mutaciones genéticas heredadas son de novo. La mutación ocurre en el esperma del padre o en el óvulo de la madre y la variante genética ocurre durante la fertilización, pasando este ADN a cada célula del embrión en crecimiento. Si la variante genética existe en proteínas que solo se forman más adelante en la vida, como ciertas hormonas durante la pubertad, los síntomas pueden estar ausentes hasta una fecha posterior.

            Actualmente, se puede hacer muy poco para prevenir las variantes genéticas heredadas. El uso de la ingeniería genética para alterar genes en las primeras etapas del desarrollo embrionario produce una intrincada red de cuestiones éticas que, hasta ahora, mantiene esta área de estudio estrictamente en el laboratorio. El cáncer hereditario es poco común; sin embargo, los síndromes de cáncer hereditario aumentan el riesgo de desarrollar ciertos cánceres. Un ejemplo es el cáncer de ovario que a menudo se desarrolla en mujeres nacidas en familias portadoras del gen del síndrome de cáncer de mama y ovario hereditario. Otro ejemplo es el mayor riesgo de cáncer de colon en personas de familias que portan el gen hereditario del cáncer colorrectal sin poliposis.

            Las mutaciones genéticas no heredadas ocurren durante nuestro ciclo de vida y solo afectan a células individuales; estas pueden diseminarse por todo el cuerpo o ser del mismo tipo de tejido. Una mutación o variante genética no siempre causa cáncer, pero puede causar enfermedad con el tiempo. A medida que las generaciones subsiguientes de células se dividan para producir la variante de la célula original, un problema podría volverse evidente.

            Las causas de las mutaciones genéticas no heredadas son muchas. La inhalación de polvo de asbesto puede dañar el ADN de las células pulmonares, al igual que el humo del tabaco, el gas radón y el hollín. Todos son cancerígenos: tienen el potencial de crear células cancerosas.

            La obesidad aumenta el riesgo de desarrollar cáncer colorrectal, esofágico, renal y pancreático, probablemente debido a un estado inflamatorio crónico. Las infecciones también pueden dañar el ADN y conducir al desarrollo de células cancerosas. Recuerde que solo las células mutadas que crecen sin control son células cancerosas.

            La radiación ultravioleta y los rayos X son fuentes de radiación no ionizante que rompen los enlaces del ADN. Cuando el ADN se repara incorrectamente o la exposición a la radiación continúa, existe una mayor probabilidad de que se desarrolle una célula cancerosa. Cuanto mayor sea el área de exposición, mayor será la cantidad de posibles células cancerosas producidas. Es mucho menos probable que la radiación en forma de tomografía computarizada o como tratamiento del cáncer cause variantes genéticas que las formas no ionizantes más fuertes.

            El alcohol es otro carcinógeno que, con el tiempo, afecta el ADN de las células del tracto digestivo, las vías respiratorias y el hígado. Este es principalmente el efecto del carcinógeno acetaldehído que se produce durante la descomposición del alcohol.

            Para aquellos que piensan que beber té es la alternativa más segura, beber con frecuencia bebidas muy calientes quema las células del esófago y daña su ADN. Durante la reparación de la base nitrogenada, pueden ocurrir mutaciones defectuosas dentro del ADN escaldado.

            La lista actual de mutágenos conocidos es demasiado larga para incluirla en este artículo. La duración de la exposición, la edad de exposición, otros factores de riesgo y el tiempo de división celular significan que ningún mutágeno es predecible. No todos los fumadores o las personas con obesidad mórbida desarrollan cáncer, aunque una mayor proporción de estos grupos lo hace en comparación con los grupos de no fumadores o de bajo índice de masa corporal.


            Dirigirse a las proteínas del ciclo celular en el cáncer de cerebro

            Ataxia telangiectasia mutada (ATM)

            ATM es una quinasa de control de daños en el ADN (fig. 19.6). La quimioterapia (TMZ, cisplatino) y la radioterapia inducen directa o indirectamente roturas bicatenarias del ADN (DSB) y la focalización de las ATM quinasas es una estrategia terapéutica potencial para mejorar la quimio y / o la radio-sensibilización [95]. El inhibidor de ATM KU-55933, una morfolinil-tiantrenil-piranona, aumentó la radiosensibilización de las células de glioma y los CSC de GBM, lo que sugiere que puede ser un posible agente sensibilizador de TMZ [96-98] (cuadro 19.2). Un inhibidor de ATM de segunda generación, KU-60019, inhibió el daño / reparación del ADN y fue un radio-sensibilizador eficaz en modelos de GBM, especialmente aquellos con mutaciones de p53 [99,100] (tabla 19.2). En conjunto, estos estudios sugieren que se puede utilizar un inhibidor de ATM en combinación con el tratamiento convencional para prevenir la actividad de la vía de reparación de DSB (fig. 19.6).

            Cuadro 19.2. Inhibidores seleccionados del punto de control de daños en el ADN y del punto de control del ensamblaje del husillo

            Aumento de la muerte celular en líneas celulares de GBM sensibles a TMZ, no observado con células resistentes a TMZ [98]

            Abrogó la respuesta al daño del ADN en las CMG de GBM que condujeron a la radio-sensibilización [97]

            Mejoró la eficacia de la radiación ionizante contra las células GBM radio-resistentes [99]

            Xenoinjerto de GBM mutante p53 sensibilizado a la radiación y supervivencia prolongada de los ratones [100]

            Aumento del daño del ADN y la apoptosis en las células MB del grupo 3 y sinergizado con cisplatino [101]

            Condujo a una catástrofe mitótica en las células GBM [102] mayor radio-sensibilidad en las líneas celulares GBM [103]

            Aumento de la supervivencia del ratón en un modelo de xenoinjerto de flanco de GBM [102] distribuido de forma heterogénea a través de la BBB en modelos ortotópicos de GBM [104]

            NCT02207010. Fase 0: GBM recurrente (activo, no reclutando)

            NCT01849146. Fase I: GBM nuevo / recurrente en combinación con radiación y TMZ (reclutamiento)

            Aumentó el daño del ADN y la apoptosis como agente único y fue sinérgico con cisplatino en líneas celulares MB. In vivo, crecimiento de tumores MB reducido [105]

            NCT02095132. Fase I / II: Tumores sólidos pediátricos recidivantes / refractarios, entre ellos MB, en combinación con irinotecán oral (reclutamiento)

            El resultado fue una duplicación irregular del centrosoma y la separación detuvo la apoptosis inducida por el ciclo celular en las células MB [106]. Supervivencia prolongada in vivo en ratones portadores de MB (62,5 mg / kg / semana durante 4 semanas) [106]

            Células MB sensibilizadas a las radiaciones ionizantes [107]

            El paro mitótico causado y la muerte celular GBM en combinación con TMZ produjo efectos sinérgicos [108]

            Proliferación celular inhibida de GBM a concentración nanomolar [108]

            Después de la radioterapia, se redujo la autorrenovación de las CSC de GBM e indujo la apoptosis in vitro, después de que la radioterapia disminuyó el crecimiento tumoral y extendió la supervivencia en ratones xenoinjertados [109]

            Inhibió la proliferación y podría disminuir la capacidad de autorrenovación de las células madre de la neuroesfera tumoral de GBM in vitro extendió la supervivencia de los ratones en un modelo de xenoinjerto de neuroesfera de GBM intracraneal [110]

            Aumento de la poliploidía y la senescencia en los CSC de glioma [111]

            La proliferación inhibida de células madre parecidas a la neuroesfera tumoral GBM potenció los efectos de TMZ y la radiación [112]

            NCT02186509. Fase I: gliomas de alto grado recurrentes, en combinación con radiocirugía estereotáctica fraccionada (reclutamiento)

            La citocinesis de GBM bloqueada que resulta en células poliploides susceptibles a la apoptosis aumentó la supervivencia de los ratones en el modelo de xenoinjerto intracraneal [113]

            En las líneas celulares de MB que sobreexpresan Myc, el aumento de la poliploidía y la muerte celular prolongó la supervivencia de los ratones [114].

            En combinación con la anulación del punto de control del ensamblaje del huso inducido por vincristina, el aumento de la aneuploidía y la muerte celular de GBM sensibilizaron a las células de GBM a la vincristina en modelos de ratón ortotópicos, lo que resultó en una supervivencia prolongada [115]

            La proliferación de células GBM inhibida mediante la inducción de una catástrofe mitótica podría sensibilizar a las células GBM a la radiación [116]

            Disminución de la proliferación celular y apoptosis inducida en líneas celulares MB del grupo 3 y SHH MB [117]

            Datos de ensayos clínicos obtenidos de ClinicalTrial.gov.


            RGS7 muta de forma recurrente en el melanoma y promueve la migración y la invasión de células cancerosas humanas

            El análisis de 501 exomas de melanoma reveló que RGS7, que codifica una proteína aceleradora de GTPasa (GAP), es un gen supresor de tumores. RGS7 se mutó en el 11% de los melanomas y se encontró que albergaba tres mutaciones recurrentes (p.R44C, p.E383K y p.R416Q). El modelado estructural de la mutación recurrente más común de las tres (p.R44C) predijo que desestabiliza la proteína debido a la pérdida de un enlace H y una red de puentes salinos entre la posición mutada y los residuos de serina y ácido aspártico en las posiciones 58 como 61, respectivamente. Confirmamos experimentalmente esta predicción mostrando que la proteína mutante p.R44C está desestabilizada de hecho. Además, mostramos que RGS7 p.R44C tiene una actividad catalítica más débil para su sustrato Gα.o, proporcionando así un mecanismo dual para su pérdida de función. Se espera que ambos efectos contribuyan a la pérdida de función de RGS7, lo que da como resultado un mayor crecimiento, migración e invasión independientes del anclaje de las células del melanoma. Al mutar la posición 56 en el mutante R44C de valina a cisteína, lo que permite la formación de un puente disulfuro entre las dos posiciones mutadas, aumentamos ligeramente la actividad catalítica y restablecimos la estabilidad de la proteína, lo que llevó al rescate de la función de RGS7 como supresor de tumores. Nuestros hallazgos identifican a RGS7 como un nuevo impulsor de melanoma y apuntan a la relevancia clínica del uso de estrategias para estabilizar la proteína y, por lo tanto, restaurar su función.

            Declaracion de conflicto de interes

            Los autores declaran que no tienen intereses en competencia.

            Cifras

            Efectos de la mutación RGS7 en ...

            Efectos de la mutación de RGS7 sobre la estabilidad y actividad de RGS7. ( a ) Los…

            Efectos de las mutaciones de RGS7 en ...

            Efectos de las mutaciones de RGS7 sobre la migración e invasión de células de melanoma. ( a ,…


            Ver el vídeo: Proliferación Celular (Agosto 2022).