CDK-Siklin kompleksinin inhibitör proteinleri
advertisement
Oluşan farklı Cdk-siklin kompleksi de farklı hedef Prof. Dr. F.Aydın proteinlerin foforilasyonunu gerçekleştirerek döngünün ilerlemesine neden olmaktadır. Hücre siklusunu kontrol eden özelleşmiş 2-Siklinler: proteinler Her hücre Hücred döngüsü siklik olarak aktif hale geçen döngüsünde siklik olarak sentezlenir ve yıkılırlar. protein kinazlar tarafından yönlendirilmektedir. Hücre siklusunda Cdk ile aktif kompleks oluşturan Hücre döngüsünün moleküler mekanizmaları ile siklinler, Cdk'larda olduğu gibi ilkel ve ileri ilgili bilgilerimiz ökaryotlarda Özellikle maya, deniz kestaneleri, kurbağa ve ökaryotlardan mayalarda G1 ve Mitotik siklin olmak memeli hücrelerle yapılan çalışmalar ile elde üzere iki tip olarak bulunurlar. Buna karşın yüksek edilmiştir. Kontrol özelleşmiş proteinler ile yapılı canlılarda ve insan hücrelerinde ise A, B, C, sağlanmakta olup genel olarak iki ayrı grupta D, E ve F olmak üzere 6 tip siklin olduğu incelenirler. Sikline bağlı kinazlar ve siklinler. belirtilmiştir. farklı tiplerde bulunurlar. İlkel G1 siklinler (siklin D); geç G1’de özel Cdk’lara 1- Sikline bağlı kinazlar: Hücre (Cdk2,Cdk4 ve Cdk6) bağlanarak kısıtlama siklusunda görev alan protein kinazlar, Siklin'e noktasından geçişi sağlar. bağlı kinazlar ( cyclin-dependent protein kinases ) G1/S siklinler (Siklin E); G1 sonunda daha geç olarak sentezlenir ve Cdk2’ye bağlanarak G1’den S fazına adlandırılır ve kısaca Cdk olarak gösterilirler. Hücre döngüsünün temelinde bulunan geçişi ve DNA sentezine karar verilmesi için sikline bağlı kinazlar (Cdk’lar) ancak siklin'e bağlı gereklidir. olduklarında S Siklinler (Siklin A); Cdk2’ye S fazında aktif hale geçebilen protein kinaz'lardır. Hedef protein yapısındaki serin ve bağlanarak replikasyonun başlaması hücrenin S treonin veya tirozin amimoasitlerine fosfat grubu fazında ilerlemesi için gereklidir. bağlayarak onu M-Siklinler (Siklin B);G2’den M evresine geçiş aktifleştirirler. Aktif hale geçen protein görevini için Cdk1’e bağlanarak mitoz olaylarını başlatır. yani fosforilasyonları ile tamamladığı zaman protein fosfataz enzimi ile defosforile edilerek kendisindeki fosfor ayrılır ve böylece tekrar inaktif hale geçer. CDK-Siklin Mayalarda cdc2 gen ürünü olan tek bir Cdk tüm siklin tiplerine bağlanarak farklı döngü kompleksinin inhibitör proteinleri Cdk-siklin komplekslerinin aktivitesini evrelerine geçişleri düzenleyebilir. Yüksek yapılı inhibe ederek ökaryotlardan insan ileri bir karmaşa ve ek bir düzenleme seviyesi hücrelerinde ise Cdk1, Cdk2 Cdk4 ve Cdk6 olmak sağlayan bir dizi özgül protein vardır. Tanımlanmış üzere dört tip Cdk bulunmaktadır. olan çeşitli inhibitör protein mevcuttur. Bunlar iki Cdc4 ve Cdc6, G1 siklinlere ana inhibitör aile olarak gruplanmıştır: olan omurgalılar ve böylece hücre siklüsü kontrolüne Cdk2, G1/S ve S siklinlere Cdk1, ise M- sikline bağlanır p21 ailesi p15 ve p16 ailesi p21 ailesi bölge p21 ailesinin inhibitörlerinin üç farklı gen ürünü uğramaktadır. Bu bulgular, vardır: p21, p27 ve p57. Gen ürünlerinin Cdk-siklin götüren kompleksleriyle etkileşen homolog amino terminal özelliklerinin belirlenmesinin potansiyel klinik bir uçları bulunmaktadır. önemi olduğunu savunmaktadır. p15 ve p21, TGF- p21; yaşlanan hücrelerde artan, bir Cdk-bağlayan gibi protein indüklenen proliferasyon duraksamasının önemli ve p53 tümör supresör geni ile indüklenebilen bir gen ürünüdür. kalıtsal melanomada molekül ve sıkça delesyona hücre döngüsüne sinyal yolaklarının negatif bir büyüme faktörü tarafından mediatörleri olabileceklerini düşündürür. p21, pek çok farklı Cdk-siklin kompleksini, kompleksin sonraki substratlarıyla olan ONKOGENLER etkileşimlerini bloke ederek inhibisyonuna neden Onkogen, fonksiyon veya ekspresyon değişimi ile olmaktadır. p21 ekspresyonunun p53 ile hücre gözlemi, hücre indüksiyonunun hareketleriyle bu döngüsü iki arttığı duraksamasının proteinin ilişkili gerçekleştiğine dair olası bir bölünmesi ve proliferasyonun anormal stimülasyonuna neden olan mutant bir gendir. Hücresel seviyede dominant etkiye sahiptirler. Onkogenler aktive edildiklerinde veya mekaniza ihtimalini desteklemektedir. p21’in bir ekspresyonları arttığında tek bir mutant allel çok hedef subtartının var olduğu ve bir DNA hücreyi normalden malign fenotipe polimeraz altünitleri gibi diğer proteinleri de bloke dönüştürmeye edebileceği görülmektedir. mutasyonları proto-onkogenlerin ( önonkogen) neden olabilmektedir. Gen p21 ailesinin diğer bir üyesi olan p27 de aktivasyonunu Cdk-siklin etkileşir. durumalarda önonkogenler translokasyon şeklinde döngüsünden bir kromozomal mutasyon tarafından da aktif hale çıkmalarına yol açan hücre büyümesinin kontakt getirilebilirler. Kronik Miyeloid Lösemide (KML) inhibisyonunda aracılık yaptığı bildirilmiştir. İn görülen vitro ortamda hücreler kritik bir populasyon kromozomu olarak bilinen 9. ve 22. kromozomlar yoğunluğuna ulaştıklarında, büyümenin kontakt arasında inhibisyonu normal ürünüdür. Bu translokasyon ile oluşan Bcr/Abl hücreler ile beraber hareket etmeye başlarlar ve bu füzyon gen ürünü tirozin-kinaz aktivitesine sahiptir. tüm Bu anormal gen ürünü de etkilenmiş hücrelerde çeşitli p27'nin, kompleksleriyle hücrelerin bölünme gerçekleşir ve hücreler hücrelerin birbirlerini etkiledikleri ve uyarabilecekleri sitogenetik meydana anomali gelen hücrelerin bölünme işini durdurdukları bir noktadır. kontrolsüz Hücre-hücre kontağı p27'nin ekspresyonunu stimule büyümesine neden olmaktadır. hücre bir bölünmesine gibi bazı Philadelphia translokasyon ve tümör edecek bir sinyal gönderir. TÜMÖR SUPRESOR (baskılayıcı) GENLER: p15 ve p16 inhibitör ailesi Onkogenler p15 ve p16 özellikle Cdk4 ve Cdk6 'yı hedefler. Bu fonksiyon kazandıran mutasyonlar veya genin bir inhibitörler bağlanarak allelinin artmış yada uygun olmayan ekspresyonu parçalanabilirler veya siklinin monomerik kinaz alt yolu ile kanser oluşumuna neden olurlar . Buna ünitesine bağlanarak birleşmeyi önleyebilirler. karşın tümör baskılayıcı bir genin her iki allelinin D siklinlere tarafından kodlanan proteinler, insan fonksiyonunu yitirmesi gibi farklı bir mekanizma kromozomunda 9p21' e haritalandırılmış olup, bu ile malignensiye neden olduğu görülmektedir. Hem p15 hem de p16 Tümör baskılayıcı genler son derece heterojendir. serbestleştirmesine etki eder ve Bazıları hücre döngüsünün düzenlenmesinde veya fazına geçmesine izin verir. hücre-hücre büyümenin Retinablastoma genellikle 4 yaşından önce ortaya engellenmesine doğrudan katılarak yer alırken çıkar 13q14 bölgesinde bulunan tümör baskılayıcı (bekçi tip), bazıları da DNA hasarını tamir etmede gen RBI geninin her iki allelinin kaybolması ve genomik bütünlüğü sürdürmede (bakıcı tip) yer sonucu gelişir. Retinoblastoma tek veya her iki almaktadırlar. gözde meydana gelen bir çocukluk çağı kanseri teması yolu ile hücrelerin S olup Tümörün tek gözde oluştuğu durum unilateral retinoblastoma, her iki gözde oluştuğu durum ise p53 ve Rb Bu iki protein; p53 ve retinoblastoma, tümör bilateral retinoblastoma olarak adlandırılır. baskılayıcı genler olarak fonksiyon görürler. Bu Retinoblastomanların yaklaşık %40’ı kalıtımsal proteinlerin herhangi birini kodlayan genlerdeki formdadır. Çocuk retinoblastoma lokusunda bir mutasyon ve mutant allele sahiptir. Somatik mutasyon yada malignasiye yol açabilir. Bu proteinlerde herhangi retinal hücrelerdeki başka bir değişim ikinci normal biri, yapısını etkileyen bir mutasyonla inaktive allelin kaybına neden olur ve tümör gelişimi başlar. edildiğinde veya ona bağlanan bir viral proteinle Hastalık dominant geçişli olup tek bir mutant RB fonksiyonu kontrolsüz hücre taşıyan bireyler, iki yabanıl tip (normal gen) taşıyan replikasyonu ortaya çıkar. Birçok virüsün gelişmiş bireylere oranla retinobalstomaya daha yatkındırlar. proteinleri sayesinde Bu nedenle bu tip kansere yatkınlık otozomal düzensiz hücre proliferasyonu engellendiğinde her bir tümör supresörü inaktive edebildiği bilinmektedir. dominant olarak kalıtılmakta fakat mutasyon resesif olmaktadır. İkinci tip retinobalstoma sparodik olarak gelişim gösterir. Bu kanser tipinde tümör Retinablastoma (RB) geni RB geni 13.kromozomun üzerinde yerleşim göstermiş olup şifrelendirdiği protein pRb olarak yalnızca tek bir gözde olup daha geç yaşlarda gelişir. Bu protein hem dinlenmekte olan Tümör baskılayıcı gen mutasyonlarının (G0) hücrelerde hem de bölünmekte olan hücrelerde kansere yol açtığı, bazı ailesel kanser formlarında bulunan bir çekirdek proteinidir. pRb hücre bir germline mutasyon için heterozigot olan bir döngüsünün bulunmaktadır. kişinin ikinci bir mutasyona uğraması ile, yani Normal olarak vücuttaki tüm hücrelerde bulunan ve tümör baskılayıcı gende fonksiyon kaybı oluşturan moleküler düzeyde yapılan çalışmalar ile pRb’nin, mutasyon için homozigot hale gelmesi ile tümör E2F olarak bilinen bir transkripsiyon faktör geliştiği ilk olarak 1960’lı yıllarda öne sürülmüştür. ailesinin aktivasyonunu inhibe ettiğini ve retina Tümör baskılayıcı genlerin her iki allelinin kaybı hücre bölünmesini önlediğini göstermektedir. E2F bir çok sparodik kanserin patogenezinde önemli rol bağlama bölgeleri DNA sentezinin başlamasına oynamaktadır. Bu durumda aynı hücrede iki katılan birçok gende mevcuttur. Rb1proteini bu somatik olayın oluşması ile her iki allel inaktif hale transkripsiyon faktörlerini hipofosforile haldeyken getirilir. inihibe retinoblastoma gibi kanserlerin hem ailesel hem de isimlendirilir. tüm evrelerinde ederek DNA replikasyonunu fosforilasyonu vuruş hipotezi ilk olarak sparodik formlarının nasıl geliştiğini açıklamak için engellemektedir. Rb'nin Çift sikline onu G1/S bağlı geçişinde kinazlarla E2F’yi kullanılmıştır. Bu hipotez günümüzde ailesel meme kanserleri, nörofibromatozis Tip1 (NF1), ailesel nonpolipozis kolon karsinomu ve ailesel • Bir tümör süpressör gen olarak çalışan p53 kanserlerin daha nadir bir formu olan Li-Fraumeni mutasyona uğradığı ya da bulunmadığı sendromu gibi pek çok ailesel kanserler için de zaman hücre yaşamı uzamaktadır. önemli bir model olarak kabul edilmektedir. p53 genindeki kalıtsal mutasyonlar Li Fraumeni sendromu (LFS) ile yani otozomal TP53 geni p53'ün p21'in gösterilmiştir. ekspresyonunu p21'in kontrol Cdk-siklin ettiği dominant özellikte, bazı dokularda yüksek sıklıkta kompleksinin kanser oluşumuna yatkınlıkla ilgilidir. LFS’li bazı potansiyel bir inhibitörü olduğu ve bu inhibitörün ailelerin Rb'nin fosforilasyonunu önleyerek transkripsiyon germline olarak TP53 geninin mutant formunu faktörlerini taşıdıklarını göstermektedir. LFS, bir grup kanserin ele geçirmesine olanak tanıdığı bilinmektedir. DNA analizleri etkilenen bireylerin hem ailesel hem de sparodik izlenebilen bir formu p53 ve Rb'nin en temel fonksiyonu hücre olup TP53 genini inaktif etmek için ailesel formda döngüsünün indüksiyonuna katılan proteinleri bloke iki mutasyondan biri ailesel iken sparodik formda etmesidir. p53 diziye özgüdür yani hücre döngüsü iki mutasyonda somatik olaylar ile oluşmaktadır. olaylarının düzenlenmesine katılan genin kontrol bölgesindeki spesifik nükleotid dizilerine bağlanır. APOPTOZ Hücre büyümesinin kontrolüne katılan çeşitli genler Hücre replikasyonunun kontrolünün vardır ve bunlar promotor bölgelerinde p53 organizmanın yaşaması için gerekli olduğu apaçık bağlayan bir domain içerirler. Bu yüzden p53 bir ortadadır. Bu yüzden hücre, bir hücre döngüsü freni genin regülatör bölgesine bağlandığında, eksprese gibi davranan bir dizi proteine sahiptir. Bu önemli edilemez ve ihtiyaç duyulan hücre döngüsü proteini proteinlerin aktivitesindeki bir kayıp yapılamaz. tümörlerin oluşmasına yol açar. Bir çekirdek proteini olan p53, TP53 geninin ürünü olarak normal hücrelerde Hücre büyümesinin çoğunlukla hızı veya düşük düzeyde sentezlenmektedir. p53 proteini proliferasyonu , hücre proliferasyonu eksi hücre DNA hasarına hücresel yanıtın önemli bir DNA ölümü şeklinde düşünebilir. Hücre büyümesinin bağlayıcı proteinidir. DNA hasarı olduğunda hücre hücre proliferasyon bileşeninin iki etmeni vardır: bölünmesini durdurarak hasar tamir genlerinin (1) stimülasyon transkripsiyonunu aktive eder. inhibisyon hızı. Hücre ölümü hızındaki iki bileşen DNA hasarına genlerin yanıtı de (1) stimule edilmiş hücre ölüm hızı (2) hücre • İnsanda apoptozun düzenlenmesi, p53 ile başlayan ve kaspazlara kadar devam eden • hızı ve (2) proliferasyon ölümünün inhibisyon hızıdır. Bir organizmadaki normal bir işlem bir süreçtir. genelde hücrelerin hücre ölümü yoluyla ortadan Genotoksik olaylarla oluşan hücre hasarı kaldırılmasıdır. Bu işleme apoptoz (bu terim p53’ü aktive eder. p53 protein ürünü Yunanca kökenli olup, yaprak dökümü anlamına DNA’ya doğrudan hasarı gelmektedir) denir. Bu kelime 1972' de oldukça tanıdıktan sonra, hücre karakteristik bağlanarak ya G1’de morfolojik özellikleri gösteren bir siklusunun durmasını indükleyerek tamir hücre ölüm şeklini tanımlamak üzere kullanılmaya için gerekli zamanı kazanır ya da hasar başlanmıştır. Bu olay sırasında: fazlaysa apopitoza yönlendirir. *hücre büzülür ve yoğunlaşır * nukleusun parçalanması ile birlikte çekirdek DNA’sı parçalara ayrılır * hücre yüzeyi değişir * hücrenin çeşitli apoptotik cisimlere fragmantasyonu meydana gelir. Bu işlemler herhangi sonucunda bir sızıntı hücrenin olmadan içeriğinden hızla fogosite edilebilecek özellikler gösterir ve fagositik özelliği olan makrofajlar tarafında hızla fogosite edilirler. Kanserin genetik yapısı Kalıtsal olarak yada sporadik olarak meydana gelmesine bakılmaksızın kanser genetik bir hastalıktır. Başlangıcında farklı türlerde genlerin varlığı bilinmektedir. Bu genler arasında; hücre prolifersyonunda sinyal iletiminde etkin olan proteinler, hücre döngüsünü proteinler, mutasyonların kontrol tanınmasından eden ve tamirinden sorumlu olan proteinler ve bunları kodlayan genler sayılabilir. Olayın başlaması ile birlikte ilave genetik hasarların eklenmesi ile kanser yaygınlaşır . Kaynaklar: 1- Molecular Basis of Medical Cell Biology: Gerald M. Fuller, Dennis Shilds 2002 2- Medical cell Biology: Steven R. Goodman 2008 3- Molecular Biology the Cell: Alberts, Johnson, Lewis, Raff, Roberts and Walter, 2008 4- Genetik Kavramlar: Çeviri Editörü Prof. Dr. Cihan Öner, 2002 5- Thompson& Thompson Tıbbi Genetik: Çeviri Editörü Komisyon,2005 6- Moleküler Hücre Biyolojisi.Prof. Dr. Hasan Veysi Güneş,İstanbul Tıp Kitabevi,2013
