INFECTIOUS DISEASE

DNA tümör virüsleri ayrı bir sayfaya taşındı
İzleyin Önceki aşağıda
 

 
 

VIROLOJİ - BÖLÜM ALTI
KISIM İKİ

ONKOJENIK VIRUSLAR

RNA Tümör Virusları

Retroviruslar

Dr Richard Hunt
Professor
Department of Pathology, Microbiology and Immunology
University of South Carolina School of Medicine

Çeviren. Prof. Dr. Selçuk Kaya
İzmir Katip Çelebi Üniversitesi, Tıp Fakültesi
 

ENGLISH

EN FRANCAIS

En Español

NË SHQIPTARE

Let us know what you think
FEEDBACK

SEARCH

Şekil 10

 Retrovirus replikasyonu


Human immunodeficiency virus
Copyright Department of Microbiology, University of Otaga, New Zealand.

Şekil 11
Retrovirusların yapısı: (virüs, human immunodeficiency virus-1’da gösterildi)
From the Harvard AIDS Institute Library of Images, courtesy of Critical Path AIDS Project, Philadelphia.
 

RNA tümör virüsleri DNA genomlarının RNA olması bakımından DNA tümör virüslerinden farklıdır ancak genomlarının konak genomuna entegre olması bakımından birçok DNA tümör virüslerine benzemektedirler.

RNA olgun virüs partikülünün genomunu oluşturduğundan konak hücre kromozomuna entegre olmadan cDNA’ya çevrilmesi gerekir. Bu yaşam stili (şekil 10) DNA’nın RNA’ya kopyalandığı santral dogma’nın tersine gitmektedir.

RNA tümör virüsleri veya onkornavirüsler retrovirüs ailesinin üyeleridir.

Retrovirus yapısı

Dış zarf konak hücre plazma membranından gelir (Şekil 11).
Kılıf proteinleri (yüzey antijenleri) env (zarf) geni tarafından kodlanır ve glikozillenir. Bir primer gen ürünü oluşur ancak bu kesiktir. Bu yüzden olgun bir virüste birden fazla yüzey glikoproteini bulunmaktadır (kesim konak enzimiyle golgi aygıtında gerçekleşir). Primer protein (kesimden önce) endoplasmik retikuluma bağlı ribozomlar üzerinde yapılır ve bu bir transmembran (tip1) proteindir.

Membranın iç kısmı gag genleri (Grup-spesifik AntiGen) tarafından kodlanan proteinleri içeren ikozahedral kapsiddir. Gag tarafından kodlanan proteinler aynı zamanda genomik RNA’yı da kaplar. Tekrar burada bir perimer gen ürünü bulunur. Bu, viral olarak kodlanmış proteaz ile (pol geninden) kesilir.
Her virüs partikülünün 5’cap ve 3’ poli A sekanslarının bulunduğu iki molekül genomik RNA’sı vardır. Bu yüzden virüs diploiddir. RNA pozitif anlamlıdır (mRNA ile aynı anlamlı).

Olgun virüste reverse transkriptazın yaklaşık 10 kopyası bulunur. Bunlar pol genleridir.
Pol geni birçok fonksiyonu kodlar (tekrar, gag ve env’de olduğu gibi, daha sonradan kesilen bir poliprotein)

 

Pol gen ürünleri şunlardır:

a) Reverse transkriptaz (RNA’yı DNA’ya kopyalayan polimeraz)
b) İntegraz (viral genomu konak genomuna entegre eder)
c) RNAse H (DNA transkribe edilirken RNA’yı keser ki reverse transkriptaz DNA’nın ikinci komplementer ipliğini yapsın)
d) Proteaz (gag geni ve pol geninin kendilerinden eksprese edilmiş mRNA’lardan transle edilen poliproteinleri keser). Bu viral olarak kodlanmış proteaz anti-viral ilaçların yeni jenerasyonunun hedefidir (şekil 12).

RETROVIRUS GRUPLARI

Oncovirinae

Bunlar tümör virüsleridir ve morfolojileri benzerdir.  Bu grubun ilk keşfedilen üyesi Rous Sarkoma Virüsüdür (RSV). Tavuklarda yavaş neoplazmiye sebep olur.

Bu gruptaki insanlarda tümörlere sebep olan virüsler:

HTLV-1 (insan T-hücre lenfotropik virüs-1, şekil 13) yetişkin T-hücre lösemisine (Sezary T-hücre Lösemisi) sebep olur. Bu hastalık bazı Japon adalarında, Karayipler, Latin Amerika ve Afrika’da bulunmaktadır. HTLV-1 cinsel yolla bulaşmaktadır.
 

HTLV-1

HTLV-1 Güney Amerika’da

HTLV-1 Seksuel geçis

HTLV-1 ve IV ilaç kullanımı

 

HTLV-1 ve immunosupresyon

HTLV-2 (insan T-hücre lenfotropik virüsü-2) Tüylü Hücre Lösemisine sebep olur. Bu virüs Amerika’daki çok spesifik bölgelerde özellikle yerli Amerikan popülasyonlarında endemiktir.

HTLV-2

Lentivirinae

Hastalık oluşmadan önce uzun bir latent enfeksiyon periyoduna sahiptirler. Temelde toynaklı hayvan hastalıklarıyla ilişkilidir (ör; visna virüs) ancak AIDS’e sebep olan HIV (önceden HTLV-III) bu gruba dahildir. Bazı Lentivirinae üyelerine Onkovirinae ailesindeki HTLV-I ve HTLV-II ‘den daha yakındır.

Spumavirinae

Bu virüslerin patolojik etkilerine yönelik bir kanıt bulunmamaktadır. Birçok hayvan türünde inatçı enfeksiyonlara sebep olur. Primatlar (insanları içeren), sığır, kedi, hamster ve deniz aslanından izole edilmişlerdir. Spumavirüslerle enfekte olan hücreler köpüklü bir görüntüye sahiptir (sayısız vakuollerden dolayı) ve sıklıkla devasa çok nükleuslu hücrelerden sinsisya oluşturur. Şempaze (simian) köpüklü virüsü tip türüdür. İnsan köpüklü virüsü simian köpüklü virüsün bir varyantıdır ve genellikle maymun ısırmasından bulaşır.

BİR HÜCRENİN RETROVİRÜS TARAFINDAN ENFEKTE OLMASI VE TRANSFORMASYONU

Aşağıdaki basamaklar enfeksiyon prosesinde gerçekleşir (şekil 14):

• Spesifik hücre yüzey reseptörüne bağlanma
• Endositoz veya plazma membranına direkt füzyonla alımı. Bazıları (ör; HIV) plazma membranına direkt olarak füze olabilirken bu virüsün, füzyon oluşmadan önce düşük pH endozoma girmesi gerekebilir.
• RNA (pozitif anlamlı) negatif anlamlı DNA’ya reverse transkriptaz ile kopya edilir. Burada polimeraz RNA-bağımlı DNA polimeraz olarak rol oynar. Reverse transkriptaz bir DNA polimeraz olduğundan bir primere ihtiyacı vardır. Bu, önceki konak hücreden virüs partikülüne katılan ir tRNA’dır.
• RNA yer değiştirir ve virüsle kodlanan Rnaz H aktivitesiyle parçalanır. Artık reverse transkriptaz DNA-bağımlı DNA polimeraz gibi davranır ve yeni DNA’yı çift iplikli DNA olacak şekilde kopyalar. Virüsün bu DNA formu provirüs olarak bilinir.
• Çift iplikli DNA halkasaldır ve viral olarak kodlanan integraz enzimiyle konak hücre DNA’sına entegre olur (aşağıya bakınız). Bu DNA hücresel DNA her kopyalandığında kopyalanır. Bu yüzden, bu aşamadaki provirüssadece normal hüce geni gibidir.
• Tam uzunluktaki genomik RNA,konak RNA polimeraz II tarafından entegre DNA’dan kopyalanır. Bu enzim normalde geni mRNA’ya kopyalar. Aynı mRNA’da olduğu gibi genomik RNA’ya başlık eklenir ve poli adenillenir.

Tam uzunluktaki genomik RNA mesajla aynı anlamlı olduğundan aynı zamanda GAG ve POL poliproteinleri için mRNA olarak rol oynar.

Genomik RNA, ENV gibi diğer proteinler için mRNA vermek amacıyla konak nüklear enzimleri tarafından işlenir. HTLV-1 ve HIV gibi daha kompleks bazı retrovirüslerin RNA’ları çoklu splicing geçirir (bölüm 7’ye bakınız, HIV).
mRNA’nın genomik RNA’nın işlenmesinden oluşur veya genomik RNA’dır. Sonuç olarak, hem mRNA hem de genomik RNA aynı anlamlı olamk zorundadır. mRNA pozitif anlamlı olduğundan bütün retrovirüslerin genomik RNA’ları da pozitif anlamlı olmalıdır.

Bu tip bir replikasyonun avantajı, sadece konak hücre polimerazı virüs tarafından alıkonduğunanbütün hücrelerde bulunan RNA polimeraz II olduğundan dolayı farklılaşmış hücrelerde büyümeyi sağlar.
 

VIRAL GENOM REPLIKASYON MEKANİZMASI

Eğer konağın RNA polimeraz II’si DNA’dan tekrar RNA kopyalamak için kullnılırsa, DNA provirüsüne sahip olmakla ancak olgun virüs partikülünde RNA genomuna sahip olmakla büyük problemler oluşur.

Bu problemler şunları içerir:

• RNA polimeraz II genlerin upstream ve down stream kontrol sekanslarını kopyalamaz. Sadece bir protein yapmak için gerekli bilgileri kopyalar.
• RNA polimeraz II ile proof reading’in olmaması

Bütün geni kopyalamak için RNA polimeraz II’nin yetersizliği

Problem, genlerin transkribe edilirken RNA polimeraz II’nin transkripsiyon başlangıç bölgesinin up streaminde bulunan kontrol ve tanıma bölgelerine ihtiyaç duymasıdır. Polimeraz molekülünün upstreamde bağlandığı bölge PROMOTORdur. Promotorların kendileri bir proteinin translasyonunda görev almadıkları için mRNA’ya kopyalanmazlar. Promotora bağlandıktan sonra polimeraz, RNA başlangıç bölgesi olan downstream bölgesinde transkripsiyona başlar. Polimeraz sonlandırma/poliadenilasyon sinyaline ulaşıncaya kadar DNA’yı RNA’ya transkribe eetmeye devam eder. Bu sinyal, protein yapımında herhangi bir fonksiyonu olmayan kopyalanmayan bölgedir. Bunun ötesinde, transkribe olan bölgenin hem up hem de down streami genlerin transkripsiyonunu düzenleyen kontrol sekanslarıdır. Bunlara ARTTIRICI denir. Bunlar herhangi bir genin önemli kısımlarıdır ve RNA polimerazın iş görmesi için bulunması gereklidir ancak bunlar RNA’ya kopyalanmaz. Çünkü konak hücredeki RNA polimeraz II ‘nin translasyondan sonra dağılan mesajcı RNA yapma fonksiyonu vardır. Bir protein yapmak için gerçek mRNA molekülünün orjinal genin kontrol sekanslarına ihtiyacı yoktur. Bu yüzden konağın RNA polimeraz II’sini kullanması orjinal genomdaki kontrol sekanslarının progeni virionların RNA genomlarına girmesi gerektiği anlamına gelir.

Bu, ya viral RNA genom virüsünün DNA kopyasıkonak durdurma bölgelerinden (gerçekten uzun bir sipariş!) konak promotor ve upstreaminden konak DNA downstreamine entegre olmak zorundadır ya da kendi kontrol sekanslarını sağlamanın bir yolunu bulmak zorundadur (daha önce söylediğimiz gibi progeni genomuna kopyalanmayan kontrol sekansları). İkinci yolu daha kompleks bir şekilde yapar.


 

Bir retrovirüs, DNA provirüsü genomik RNA formuna kopyalandığında transkribe edilmediğinde kendi kontrol promotorları ve arttırıcılarını nasıl sağlar?

Bir retrovirüsün bunu nasıl yaptığının özeti (tamamlanmamış) şu şekildedir:

• Viral RNA üç bölgeden oluşur. Her bir uç tekrarları içerir (bunlara terminal tekrarlar denir). Tekrarlayan sekanslar (R) (şekil 15’de yeşşile gösterilmiştir) proteinleri kodlamaz. İki tekrar arasında tek bir bölge vardır (tekrarlanmayan). Bu bölgede, proteinleri kodlayan viral genleri (GAG, POL, ENV) ve her iki ucunda yine protein kodlamayan diğer tekrarlanmayan sekanslar bulunur. RNA genomunun 5’ ucunun yanında U5 bölgesi bulunur ve 3’ ucunun yanında da U3 bölgesi bulunur. PBS (şekil 15’de) primer bağlanma bölgesidir. tRNA, reverse transkriptaz RNA’yı kopyalamaya başladığında buraya bağlanır. PPT polipürin sistemidir.
• Entegre formunda (DNA transkribe olduğunda ve konak hücre kromozomuna entegre olduğunda) provirüs daha komplike haldedir. RNA genomun 3’ tekrarlanmayan bölgesinin br kısmı (U3) kopyalandığını ve genomun zıt ucuna gönderildiğini buluruz. Buna karşın, tekrarlamayan bölgenin (U5) 5’ ucunun ir kısmı kopyalanmıştır ve diğer uca gönderilmiştir. Bu, entegre DN yapısını şekil 15B’de gösterildiği şekilde verir. Kolaylık için DNA’nın sadece bir zinciri gösterilmiştir.
   

VIDEO

LTR formasyonu
 Flash gerektirir

Günümüzde tabi ki, U3 ve U5 de tekrarlandığından dolayı daha büyük terminal tekrarlar bulunmaktadır. U3-R*U5 bölgeleri uzun terminal tekrarlar veya LTRler olarak bilinmektedir. U3 bölgesi promotor bilgisinin hepsini içerir. Bu bilgi R bölgesinin (tekrar) başlangıcında RNA transkripsiyonunu başlatmak için gereklidir. U5 bölgesi ise diğer R bölgesinden sonra durdurma için gerelidir. Buna ek olarak, LTRler üç retroviral genin (arttırıcı bölgeler) transkripsiyon seviyesini arttıran bilgiyi içerir. Bu arttırıcılar genlerin protein kodlayan kısımlarının upstreami veya downstreami olabilir.

Konak RNA polimeraz II’si proviüs DNA’yı genomik RNA’ya kopya eder. Daha sonra da mRNA’ya transkribe edilir. Polimeraz, transkripsiyon başlangıç bölgesinde promotordan (U3’de) sonra başladığından dolayı tam olarak R bölgesinden başlar (şekil 16). Bu yüzden de hücreye giren doğru RNA kopyasını elde ederiz (neredeyse). Sonlandırma sekansları ve poli A sinyalleri U5’tedir ve kopya edilmezler.

Bu mekanizmadan dolayı üç viral gen için sadece bir promotor bölgesi (U3’den) bulunabilir bu yüzden hepsinin birlikte transkribe edilmesi gerekir. Konak hücre nüklear işleme makinesinden elde edilen işleme enzimleri gerekli olduğu yerde bireysel mRNA’ları oluşturmak için primer transkripi keser (Bölüm 7’yi inceleyiniz. Burada HIV iyi anlatılmıştır). DNA tümör virüslerinin olduğu durumdan farklı olarak erken/geç fonksiyonların arasında bir farklılık yoktur.

U5 durdurma ve poliadenilasyon bölgeleri içeriyorsa transkriptin neden LTR’nin sadece ilk R bölgesinin uunu durdurmadığını ve yapısal genlere neden hiçbir zaman katılmadığını sorabilirsiniz. İlk U5’deki sonlandırma bölgesi genellikle kompleks sekonder yapı mekanizmasıyla baskılanır. Bazı retrovirüslerde gag geninde bir sekans bulunmaktadır. Bu sekans, ilk U5’in sonlandırma akivitesini baskılamak için şartları sağlar. Açıkçası, ikinci U5’in bunu izleyen bir gag geni yoktur.

Viral RNA’nın DNA’ya kopyalandığı (reverse transkriptaz ile) daha sonra da mRNA’nın ve proteinin oluştuğu virüs replikasyonunun bu stratejisi virüs için diğer bir probleme sahiptir. İlk basamak (RNA’dan DNA’ya) normal hücrede olmayan viral enzimle gerçekleşir. Bundan dolayı bu transkripsiyon basamağı mRNA transkripsiyonu veya protein translasyonu oluşmadan öne gerçekleşmelidir. Bu problem virüsün kendisiyle birlikte hücreye giren 10 kopya reverse transkriptaz proteinin içeren virüsle çözülür. Bunlar, virüs öneki konak hürede bir araya geldiğinde paketlenir. Teoride, hücreye giren viral genomik RNA mRNA gibi davranabilir ancak böyle davranmak için çok fazla proteinle kaplıdır. Bu yüzden, reverse transkriptaz sentezine ihtiyaç duyan yeni mRNA yapılmalıdır.
 

Bu yüzden aynı zamanda neoplazi için hücreleri transforme eden birçok retrovirüsün viral genomunda ONKOGEN (onc) bulduk (şekil 17). RNA tümör virüslerindeki onkogenin viral replikasyon için gerekli olmadığı unutulmamalıdır. Bu da virüse konak hüreye transformasyon kabiliyetini kazandıran ek bir gendir.
Viral olarak uyarılan transformasyonun tanımı: bir hücrenin biyolojik fonksiyonunda ve antijenik spesifitesindeki değişikliklerdir. Bu, viral genetik sekansların hücresel genoma entegrasyonuyla gerçekleşir ve neoplazinin belirli özelliklerine sahip enfekte hücrede görülmektedir. Ancak transformasyonun virüsler dışındaki faktörlerle de, ör; karsinojenler gibi, uyarılabileceği unutulmamalıdır.

Retrovirüslerdeki onkojenik genler nelerdir?
Retrovirüslerde bunlar Rous sarkoma virüs (RSV)deki ekstra gen olarak ilk keşfedilen genlerdir (şekil 17). Bu gen src (sarkoma için) olarak adlandırılmaktadır. Src viral replikasyon için gerekli değildir. Virüsün devam eden üremesi için gerekli olan (gag/pol/env) genlere ek olan ekstra bir gendir. RSV’nin tam bir gag/pol/env genomu vardır. Src’deki delesyonlar/mutasyonlar transformasyon ve tümör başlangıcını durdurur ancak virüs hala daha diğer fonksiyonları yapabilir durumdadır. RSV gag/pol/env bakımından tam olan genomunu devam ettirme yeteneğinden dolayı olağan dışıdır.
 

 RSV’nin aksine birçok retrovirüs bir onkogen içermek için kendi genomlarının belirli bir kısmını kayberler (şekil 18). Bunun iki sonucu vardır:

• Onkogen tarafından kodlanan protein genellikle diğer viral olarak kodlanmış amino asitlerle bağlı füzyon proteinlerinin belli bir kısmıdır
• Virüs kendisini tamamen çoğaltamıyorsa sıkıntıda demektir. Konak hücreden replike olup hücreden ayrılması için yardımcı virüs denen başka bir virüse ihtiyaç duyar.

Günümüzde yaklaşık kırk onkogen tanımlanmıştır. Bunların üç harfli kodlanarak isimlendirildiğini unutmayın (ör; src, myc). Genellikle ilk olarak izole edildikleri virüsü yansıtırlar. Bazı virüsler birden fazla onkogen içerebilir (Ör; erbA, erbB). Bunlar viral onkogenler olduklarından dolayı bu üç harfli kodun önüne v harfini koyduk. En çok çalışılanlardan bazıları şunlardır:
 

HÜCRELER PROTO-ONKOGENLERE SAHİPTİR

Retroviral onkogenler keşfedildiğinde süpriz bir gözlem yapıldı: gerçek viral genler olan DNA virüs onkogenleriyle olan durumların aksine retrovirüsle enfekte olmamış hücrelerde bütün retrovirüs onkogenlerinin homologları bulunmaktadır. Bu hücresel homologlar sıklıkla büyüme kontrolünde ve gelişim/farklılaşmada (beklenildiği gibi) yer alırlar ve hücrede önemli transforming olmayan fonksiyonları vardır. Belirli durumlarda bazıları kansere sebep olabilir ve doğru koşullar altında kansere sebep olabilme yeteneklerinin olduğu gösterilmemiştir.viral onkogenlerin hücresel homologlarına proto-onkogenler denir. Viral onkogenleri hücresel proto-onkogenlerden ayırt etmek için sırasıyla v-onc ve –onc olarak isimlendirilmektedirler. C-onc’lerin v-onc’lerin aynısı olmadığı unutulmamalıdır. Virüs bir hücresel büyüme kontrolü yapan veya farklılaşma genini aldığında mutasyon oalrak adlandırılmaktadır.

Proto-onkogenin tanımı: Virüsteki onkogene homolog olan konak genidir ancak değiştikten sonra transformasyonu indükleyebilir (yüksek oranda aktif olan promotorun kontrolünde gelen şartların değişmesi veya mutasyon). Genellikle organizmanın normal gelişiminin bazı basamaklarında DNA replikasyonu veya büyüme kontrolünde fonksiyon gösteren bir protein kodlar.

Hücresel proto-onkogenlerin özellikleri

• Bunlar tipik kontrol sekanslarıyla tipik hücresel genlerdir. Çoğu ökaryotik genlerle birlikte olduğu gibi intronları içerir (retroviral onkogenler-v-oncler içermez)
• Normal Mendelian kalıtımı gösterirler çünkü normal genlerdir ve hürenin fonksioyonları için önemlidirler.
• Bütün ökaryotik genomlarda olduğu gibi genomada her zaman aynı yerdedirler (daha önceden endojen retrovirüslerden beklenen zamanla hücresel genoma katıldılar)
• LTR sekansları yoktur (v-oncler her zaman LTR şartlarındadır)
• Viral onkogenler çoğunlukla hayvan formu olan c-onc gibidir. Burada virüsün geni aldığı düşünülür. Bu yüzden, RSV’nin v-src’si insan src’sinden çok tavuk src’sine benzer. V-onc’nin önceki konak hücrenin genomundan virüsle kazayla çok önceden aldığı unutulmamalıdır.
• Hücresel onkogenler hücre yaşamının bazı dönemlerinde hücre tarafından eksprese edilir. Genellikle de normal bir şekilde büyüme, replikasyon ve farklılaşma esnasında gerçekleşir. Genellikle büyüme kontrolünde yer alan proteinlerdir.
• Hüresel onkogenler çok korunmuştur

v-onc ve c-onc çok benzerse virüs tarafından sunulan v-onc hücrede neden hasara sebep olur? Bu, genlerdeki farklılıklardan ve bir kere virüs tarafından alınmış gende oluşan mutasyonlardan kaynaklanır. Bu tip değişiklikler şunlardır:

• Değişmiş translasyon ürünlerinin oluştuğu amino asit değişimleri veya delesyonları
• Birçok v-onc proteinleri c-onc ve bir viral genden oluşan bir hibrid gen olan v-onc’den eksprese edilen füzyon proteinleridir.
• V-oncler LTRler ile konak genomuna katılır. LTR’ler protmotorları ve arttırıcıları içerir. Bu, bir genin çok fazla ekspresyonuyla sonuçlanır. Bu genin büyük olasılıkla DNA transkripsiyonu ve replikasyonunu kontrolünde yer aldığını biliyoruz.
   

Kronik olarak transforme olan retrovirüsler v-onc’ye sahip değildir

RSV gibi akut olarak transforme olan virüsün onkogen adı verilen ekstra geni olması bu virüslerin yüksek neoplastik potansiyeli olduğunu gösterir ancak buna karşın kronik olarak trasnforme olan retrovirüsler sadece tümörleri yavaşça üretirler ve v-onc’ye eşit olan hiçbir gen içermezler. En iyi halle bu virüsler üç genel viral genleri (gag/pol/env) içerirler. Buna bir örnek avian lökozis virüsü (ALV)dür (şekil 18).

Kronik olarak transforme olan virüsler onkogenleri yoksa nasıl bir tümörü uyarabilirler?

Çığır açıcı bir gözlem yapıdı: diğer bütün retrovirüslerin yaptığı gibi ALV de birçok bölgeden hücre genomuna entegre olabilir ancak ALV ile uyarılmış tümörlerde virüs HER ZAMAN benzer pozisyonda bulunur (çok önemli!). Bu, önemli transforming olayının nadir olması gerektiği ve tümörü oluşturan hücrelerin de bir klon (bütün her yere bulunan akut transformerları kıyaslayın) olduğu anlamına gelir. ALV ile uyarılmış tümör vakalarının hepsinde viral genom c-myc adı verilen hücresel genin kenarına eklenir. Bu, hücresel proto-onkogendir. Farklı bir form da olup (ör; v-onc) bazı akut transforme olan retrovirüslerde bulunur (ör; karsinomaya, saarkomalara ve lösemilere sebep olan avian miyelositoma virüs). Ayrıca, c-myc’nin ALV-transforme hücredeki translasyon seviyesi enfekte olmamış hücrelerdekinden çok daha fazladır. Bu yüzden ALV’nin veya diğer kronik transforme edici retrovirüslerin genomunun c-onc’nin yanına eklenmesi v-onc taşınmasıyla aynı etkiyi gösterecektir.
 

 

Şekil 19
Promotor eklenmesi ile onkogenez


 

Şekil 20
Arttırıcı eklenmesi ile onkogenez


 

Bu yüzden eklenme esnasında virüs c-myc’den upstreame gelir. Daha sonra güçlü LTR promotorlarının etkisinin altına girer. Bu da c-myc’nin aşırı ekspresyonuna sebep olur. Buna promotor insersiyonuyla onkogenez adı verilir (şekil 19).

Ancak bazı tümörlerde virüs c-myc geninin downstreamindedir. Ayrıca LTRlerin aynı zamanda promotorlara ek olarak arttırıcı olduğunu da gördük. Arttırıcı sekansların etkilerini gösterebilmeleri için upstream veya downstream olmaları gerektiğini de biliyoruz. Buna arttırıcı insersiyonuyla onkogenez adı verilmektedir (şekil 20).

c-myc’nin kenarına inseriyon neden bu kadar önemli? Bu genle kodlanan protein normal hücrelerin nükleusunda bulunur ve DNA sentezinin kontrolünde rol oynar. C-myc’nin aşırı ekspresyonunun hızlı DNA replikasyona sebe olduğu gösterilebilir.
 

Şekil 21A
Birçok gen kromozom üzerindeki sitelere atanabilir

Şekil 21B Kromozomlarda birçok kırılma siteleri hücresel proto onkogen çok yakın
Şekil 21

 

Hüresel onkogenler viral olarak uyarılmamış kanserlerde yer alabilir mi?

Virüslerin tümör oluşturmak için ya bir onkogeni hücreye getirdiği ya da hücresel proto-onkogenin kontrolünü alabilecekleri gösterildiğinde hücresel proto-onkogenin retroviral enfeksiyon yokluğunda tümörlere sebep olup olmayacağı sorusu ortaya çıkmıştır. Cevap evettir! Diğer kromozomal düzenlemeler yanlış promotor/arttırıcı kontrolünde bir c-onc getirebilir (şekil 21). Alternatif olarak c-onc belirli bir şekilde mutasyon geçirebilirdi böylece aşırı miktarda eksprese edebilirdi veya değişmiş fonksiyonlu mutant proteini kodalayabilirdi.

Kromozomal haritalama bir genin belirli bir kromozomdaki bulunduğu yerin belirlenmesini sağlar ve birçok kanser türü kromozomlardaki değişikliklerle, özellikle de translokalsyonlarla ilişkilidir (bir kromozomun kırılması böylece iki kısım başka bir kromozomun iki kısmıyla etkileşime girer).

Tümör hürelerinde birçok kırılma bölgesi bilinen c-onc’ye çok yakındır. Bunun şans eseri olması akıl çelicidir ancak muhtemel değildir!
 

*Burkitt’s lenfomada 8. Kromozomun üzerindeki c-myc 14. Kromozomda immunoglobulin ağır zincir geninin yakınındaki bir bölgeye alınır. Bu proto-onkogen bu yüzden immunoglobulin promotorunun kontrolüne girebilir gibi görünmektedir. Bu promotor, B lenfositlerde oldukça aktiftir. Bu, bu tümörün B hücrelerde neden oluştuğunu açıklar. Diğer lenfomalarda bir c-onc immünoglobulinin hafif zincir gen bölgesinin yanına alınır. Bunlar da B hücre lenfomalarıdır.

Epstein-Barr virüsü muhtemelen Burkitt’s lenfoma sebebidir. Bu bir herpes virüsüdür ve herpes virüsleri yaygın olarak kromozomal kırılmalara sebep olurlar. Bu tip bir kırılma 8:14 translokasyonuna sebep olursa hücrenin myc geni hücrenin immünoglobulin promotorunun yakınına gelir ve c-myc ekspresyonu bu promotorun aktif olduğu hücrelerde artar.
 

Mutasyonların hücresel onkogenlerde de transformasyonla sonuçlanabileceğine ilişkin kanıt var mıdır?

En iyi kanıt, mürin sarkoma virüsünün Harvey zincirinde (v-onc HaRas olarak isimlendirilmektedir) bulunan viral onkogenin homoloğu olan hücresel onkogenden gelmektedir. Bu c-onc mesane kanserlerinden izole edilmiştir ve normal c-onc proto-onkogenleriyle karşılaştırılmıştır. Birçok tümör hücresinde proteinin amino asit sekansında sadee bir değişim bulunmuştur. 12. Pozisyondaki glisin amino asidi valine değişmiştir. 12. Pozisyonda sadece glisin ve prolin normal büyüme vermiştir. Bu pozisyondaki diğer bütün amino asitler transforme hücrenin oluşmasına sebep olur. Akciğer karsinomasında transfom olan DNA aynı zamanda c-HaRas içermiştir, 61. pozisyonda tekrar bir nokta mutasyonu bulunmuştur.
 

Onkogenlerin normal fonksiyonu nedir?

Yukarıda bahsedildiği üzere, c-onc’ler hücre döngüsünün bazı basamaklarında eksprese edilen ve fonksiyon gösteren normal genlerdir. DNA sentezinde veya belki de proliferasyona sebep olan sinyal yolaklarında yer aldığını düşünelim. 40’tan fazla onkogen tanımlanmıştır ve muhtemelen birkaç tane keşfedilmemiş olanları vardır.

Hücresel onkogenleri nüklear proteinleri kodlayan ve ekstra nüklear proteinelri kodlayanlar olmak üzere alt bölümlere ayırabiliriz. İkincisi çoğunlukla hücrenin plazma membranıyla ilişkilidir (şekil 22 ve 23).
 

• Nüklear proteinler olan onkogen ürünleri: ör; myc, myb. Bunlar gen ekspresyonu (transkripsiyonun regülasyonu-transkripsiyon faktörleridir) veya DNA replikasyonu kontrolünde yer alırlar. Neoplazi onkogenin yüksek transkripsiyonuyla ilişkilidir ancak güçlü ekspresyonu her zaman gerekli değildir. Bunun yerine genin normal regülatör proseslerin kontrolünden ziyade temel olarak aktif hale gelemesi gerekir.
• Sitoplazmik veya membran-ilişkili protienler olan onkogen ürünleri: ör; abl, src, ras. Bu tip değişmiş ekspresyon göstermez ancak proto-onkogeni mutasyonla onkogene çeviriyor gibi görünmektedir. Bu yüzden, src ile uyarılan tümörlerde onkogenin aşırı ekspresyonunun etkisi yoktur.
   

Şekil 22
Proto onkogenlerin değişmiş olan yolları hücre transformasyonu neden olabilir
 

Şekil 23
Hücresel proto-onkogen ürünlerin sınıfları
GF = büyüme faktorü
REC = membran reseptörü
GP = G-protein transducers sinyali
KINASE = membrana bağlı tirozin kinaz
CYT KINASE = sitoplazmik protein kinaz


 

Bu vakaların her birinde mutasyon baskındır. Bu yüzden, örneğin bir erb-B alleli (EGF reseptör homoloğu) mutasyon geçirdiğinde aktif hale gelir (ör; tirozin kinazı aktive etmek için bağlanmak amacıyla epidermal büyüme faktörüne ihtiyaç duymaz), sonrasında diğer allel normal olmasına rağmen sinyal oluşur.

ANTI-ONKOGENLER (TUMOR SUPRESÖR GENLERİ)

DNA tümör virüslerinin tümörlere sebep olmaları bilinmeden önce retrovirüslerin onkogenlerle tümör oluşumuna sebe oldukları yol belirtilmişti. Belirgin bir şekilde DNA tümör virüsleri onkogenleri taşır (ör; SV40 T-antijeni) ancak hücresel homologları olmadan gerçek viral genlerde kodlanan bu proteinler tümör oluşumuna neden olur mu?

Çoğu tümörün baskın mutasyonların sonucu olduğu uzun zamandan beri bilinmektedir. Buna örnek olarak; olmaması gereken zamanda hücre büyümesi için fonksiyon özelliği kazanması verilebilir (şekil 24). Örneğin, yukarıda bahsediildiği üzere, bir büyüme faktörüne bağlandığında tirozin kinaz aktivitesini başlatarak bir sinyal gönderen reseptörümüz olursa ve o reseptör mutant hale gelip onun tirozin kinazı aktive olursa, hücre heterozigotta bile aşırı derecede fazla büyüme sinyali alır. Bu yüzden mutant allel normal allelden daha baskındır.
 

Retinoblastom: Bir resesif tümör

Mutant onkogenin normal tipe göre daha baskın olduğu normal özelliklerle uyuşmayan önemli bir tümör sınıfı bulunmaktadır.

Retinoblastomada resesif bir lezyon olduğu görülmektedir. Burada fonksiyon kaybına sebep olan kanser oluşumuna neden olan mutasyondur (şekil 24). (Bu resesiftir çünkü diploid bir organizmada iki gen bulunmaktadır. Bir allel mutant olursa çalışmaz. Diğeri ise hala normal proteini kodlayabilir ve fonksiyonu devam eder. Fonksiyonunu kaybetmesi için ve protein oluşmaması için her iki geninde mutant olması gerekmektedir.

Örneğin resesif mutasyona sahip olduğumuzda). Bu yüzden, retinoblastoma (Rb) geninden kodlanan proteinin büyüme baskılayıcısı olduğu görülmektedir. Rb geninde homozigot bir mutasyon gerçekleşirse herhangi bir Rb geni ürünü oluşmaz ve hücre anormal şekilde çoğalmaya başlar çünkü artık büyümeyi baskılayıcı yoktur. Rb geninin ürünü tanımlanmıştır ve 105 kdaltonluk nükleusta yer alan bir protein olduğu gösterilmiştir.

Rb alleli heterozigot olan bir birey hala normal Rb’ye sahiptir ve tümörler hala daha baskılanabilir ancak homozigotlarda fonksiyonel Rb yoktur ve tümörler baskılanamazlar.

Yukarıda adenovirüs E1A (erken fonksiyonu) proteininin bir şekilde tümörojenezde yer aldığını belirtmiştik. Transforme adenovirüsle enfekte hücrede E1A proteinin 105 kD proteinle kompleks oluşturduğu bulunmuştur! Bu, Rb gen ürününü ortaya çıkarmıştır (şekil 25). Bu yüzden, adenovirüs normal fonksiyonu büyüme inhibisyonu olan hücresel proteinle kompleks yaparak (ve bu sayede inaktive ederek) hücrenin anormal bir şekilde büyümesine sebep oluyor gibi görünmektedir.

p53 ve insan kanseri

Son yirmi yıldır 1979’da keşfedildiğinden beri p53 geni olarak bilinen (kodlanan proteinin büyüklüğünden sonra) bir gen kalıtsal olan birçok kanserle ilişkiledirilmiştir. Bu kalıtsal kanserlerde p53 geninin mutant olduğu ortaya konmuştur. Bu proteindeki değişimler çoğu insan kanserlerinin temeli olduğu (direkt veya indirekt) görülmektedir. Totalde, insan kanserlerinin %60’ı p53’ü içerir. Kolon kanserlerinin %80’i p53 genini içerir.
 

Başlangıç olarak, p53 gen ürününün kanserlere sebep olduğu düşünülmekteydi ancak daha sonraki araştırmalar tam tersini göstermiştir. p53 aynı retinoblastoma gen ürünü gibi bir tümör baskılayıcısıdır. p53 proteini DNA hasar kontrol sisteminin çoklu bileşenlerini regüle ettiğinden dolayı Genom Gardiyanı olarak isimlendirilmektedir.

Fonksiyonel bir hücrede p53 nasıl fonksiyon gösterir? Normalde, sağlıklı bir hücrede sadece birkaç tane baskılayıcı p53 molekülü bulunur ve bunlar sürekli azalır. Ancak DNA hasara uğradığında (radyasyon veya kimyasal mutajenler olabilir) ve DNA replikasyonu gerçekleştiğinde p53 azalması durur. P53 artışı DNA replikasyonunu durdurur.

P53 bir transkripsiyon faktörüdür. Oluştuğunda kromozom üzerindeki spesifik bölgesine bağlanır ve diğer genleri aktive eder ve bu da mitozu durdurur. Aynı zamanda p53 başka bir şekilde de davranır: oluştuğunda apoptoz yolunda hücreyi hazırlayabilir. P53 tersinir büyümenin durudurulması veya apoptozuna sebep olması veya olmaması hüresel aktivasyon durumuna bağlıdır. Örneğin, çok fazla tamir edilmemiş DNA hasarı sürekli p53 üretimine sebep olabilir böylelikle hücre apoptoza gider. Kalıtsal kanserlerde p53 geninde mutasyon vardır. Sıklıkla tek nokta mutasyonudur ve protein daha fazla DNA’daki doğru yerine bağlanamaz ve bu yüzden de DNA replikasyonnu durduramaz.

Rb geni gibi ürün ikini normal p53 allelinin fonksiyonel proteini yapması ve normalde olduğu gibi DNA replikasyonunu durdurması gerektiğinden p53 etkisinin resesif olmasını beklersiniz. Ancak, bu mutasyon için heterozigotsanız tabi ki karsinojenezden bir mutasyon uzaktasınızdır. Peki o zaman p53 mutasyonu için heterozigot olan hücrelerin neden problemi vardır? Ne yazık ki, p53 proteini kurdeleye benzer şekilde tetramerler oluşturur ve böylece p53 proteininin yarısı mutantsa her bir tetramerin bir mutant p53 molekülüne sahip olması için iyi bir fırsattır ve bu tetrameri inaktive eder. Buna baskın-negatif etki denir.
 

P53 mutasyonu kalıtsal olarak var olan ailelerden birçok şey öğrenmemize rağmen çoğ p53 mutaysonlarının kalıtsal olmayan çevresel faktörlerden kaynaklandığı açıktır: nokta mutasyonlarına sebep olan karsinojenler (sigaradaki benzopiren, fındık ve mısırlardaki küflerin ürettiği aflatoksin, UV ışığı). Aynı zamanda çok agresif tümörlere sebep olan p53 mutasyonu fonksiyonu kazancı da vardır. Bunlar DNA replikasyon genlerini aktive eder.

Bunun DNA tümör virüsleyile ne yapması gerekir? Retinoblastoma gen ürünüyle olduğu gibi virüs varlığı mutasyonu taklit edebilir ve DNA’daki spesifik bölgesine bağlanamayan inaktif fomuyla kompleks oluşturarak tümör baskılayıcıyı durdurur. Hepatoselüler karsinomaya sebep olan hepatit C’nin olma sebebi budur. İnsan papilloma virüsle enfekte hücrede p53 E6 proteini ile bağlanır ve p53’de kesim bölgesini tanıyan bir proteaza yönlenir ve parçalanır (şekil 26). Buna ek olarak, E7 proteini bağlanır ve Rb proteinini inaktive eder.

Sağlıklı p53 genlerinin tümör büyümesini durdurmak için hücrelere verilip verilmeyeceğini göremk için günümüzde birçok çalışma yapılmaktadır.

Bu yüzden retrovirüslerin nasıl kansere sebep olduğuna ilişkin bilgimiz DNA tümör virüslerinin ayı şekilde yaptığı gibi önceki kriptik yolun anlaşılmasını sağlamıştır.
 

 

  Mikrobiyoloji ve İmmünoloji On-line, Viroloji Bölümüne Dönünüz

This page last changed on Sunday, June 05, 2016
Page maintained by Richard Hunt