kanser oluşumunda rol oynayan epigenetik mekanizmalar

KANSER OLUŞUMUNDA ROL
OYNAYAN EPİGENETİK
MEKANİZMALAR
Yard. Doç. Dr. Ercan ARICAN
İ.Ü. FEN FAKÜLTESİ,
Moleküler Biyoloji ve Genetik Bölümü
Epigenetik Nedir?
 Gen ekspresyonuna dayanan kalıtsal bilgi
epigenetik olarak sınıflandırılır. Bu, genetik
bilginin aksine gen dizisi ile ilişkili değildir.
 Başka bir deyişle, gen fonksiyonlarında
meydana gelen mitotik ve/veya mayotik,
kalıtsal değişimlerdir ve DNA dizisinde
meydana gelen değişimlerle açıklanamazlar.
 Epigenetik değişimler genlerin
sessizleşmesine (silencing) neden
olurlar. Bu da geni inaktive edici bir
mutasyon veya delesyon gibi genetik bir
mekanizmayla eşdeğerdir.

Ancak epigenetik değişimler geri dönüşümlü
oluşları ve DNA’nın baz dizisinde bir değişime
neden olmamaları gibi özellikleriyle genetik
değişimlerden ayrılırlar.
Genler 3 kriter uygun olursa
transkribe olabilirler :
1) Uygun transkripsiyon faktörü varsa
2) Histonlar asetile ve metilenmemiş
durumda ise
3) CpG adalarındaki sitozinler
metillenmemiş durumdaysa
 Bununla birlikte genomda metillenmiş
CpG adaları bulunabilir :
İmprintlenmiş genlerde ,
Kadınlarda X kromozomunun üzerinde,
Germline spesifik genlerde,
Doku spesifik genlerde…
Epigenetik Mekanizmalar
1. Transkripsiyonel
A. Histon modifikasyonları
B. DNA metilasyonu
2. Post - transkripsiyonel
 RNAi
 Bu mekanizmalar esas olarak
transkripsiyon regülatörlerinin
DNA’ya ulaşabilirliğini etkilerler.
1. TRANSKRİPSİYONEL
MEKANİZMALAR
A. Histon Modifikasyonları
1.Histon asetilasyonu / deasetilasyonu
2.Histon metilasyonu
3.Serin veya treoninlerin fosforilasyonu
4.Glutamik asitlerin ADP-ribozilasyonu
5.Histon ubiquitinasyonu
 Tüm bu mekanizmalar, kromatin yapısında
değişiklikler oluşturarak transkripsiyonu
düzenleyici komplekslerin DNA’ya ulaşabilirliğini
etkilerler. Ayrıca birçok histon modifikasyonu
geri dönüşümlüdür ve modifikasyon seviyesi ile
transkripsiyon seviyesi sıkı ilişki içerisindedir.
Histon Asetilasyonu
Hipoasetilasyon:
Nükleozomlar
arası güçlü
bağlantılar
Histone
deacetylase
Asetilasyonun 2 fonksiyonu
vardır:
1. Pozitif yüklü lizin
rezidülerini nötralize eder.
2. Histon uçları ile yapısal
proteinler arasındaki
bağlantıları destabilize
eder.
Hiperasetilasyon (sarı):
Nükleozomlar arası zayıf bağlantılar:
Histon uçları DNA’yı sınırlamaz ve
transkripsiyon faktörleri DNA’ya bağlanabilir.
B. DNA Metilasyonu
 5-metil sitozin varlığı, bulunduğu
kromozom bölgesinde lokalize olan genlerin
sessizleşmesine yol açar.



DNMT: DNA Methyltransferase
MeCP2: Methyl-CpG-binding domain
HDAC: Histone Deacetylase
DNA metilasyonu kanserin oluşum
sürecini etkiler.
DNA tamiri
Hormonal
Regulasyon
Karsinojen
Metabolizması
DNA
Metilasyonu
Farklılaşma
Hücre Siklusu
Apoptoz
 İnsan kanserlerinde DNA
metilasyon değişimlerinin 2 genel
tipi gözlenmektedir:
1.
2.
Genomik Hipermetilasyon
Genomik Hipometilasyon
1. GENOMİK HİPERMETİLASYON
 Başta tümör supresör genler olmak üzere genomda
hayati fonksiyonu olan pek çok gen hipermetile hale
getirilerek sessizleştirilir ; DNA tamir genleri, hücre
siklus regülatörleri, apoptozis ve detoksifikasyonla
ilişkili genler gibi..
 Sadece promoter alanının
yakınındaki veya içindeki
metilasyon gen
sessizleşmesiyle sonuçlanır.
Tümörlerde genler sıklıkla metilasyon
tarafından sessizleştirilirler:
Hücre siklusu
RB1, p16INK 4a
p15INK4b (lösemi)
p14 ARF (kolon,mide)
Sinyal iletimi
APC, LKB1/STK11, RASSF1
Apoptosis
DAPK (lenfoma), caspase-8
DNA tamiri
MGMT (beyin, akciğer,kolon ca. , lenfoma)
BRCA1 (meme,over ca.)
MLH1 (kolon, mide, endometriyum ca.)
Karsinojen metabolizması
GSTP1(meme,karaciğer, böbrek, prostat ca.)
Hormonal cevap
ER, PR
RAR(kolon,akciğer,meme,lenfoma)
Metastaz
E-cadherin, VHL
DNA METİL TRANSFERAZLAR
(DNMTs)
2. DNMT3a ve DNMT3b
1. DNMT1



Somatik hücrelerde en çok
bulunan DNMT’dir.
Replikasyon alanında
lokalizedir ve proliferating cell
nuclear antigen (PCNA) ile
ilişki kurar.
Yarı metillenmiş DNA’yı
metillenmemiş DNA’ya
nazaran 10-40 kat daha fazla
tercih eder.



De novo metilleyici enzimlerdir.
Hem metillenmiş hem de
metillenmemiş DNA’yı kalıp olarak
kullanırlar.
DNMT3b’nin karboksi terminal
katalitik bölgesindeki
mutasyonların ICF ile ilişkisi vardır
(immun yetersizlik, sentromerik
instabilite, fasial anomaliler).
Kanser Hücrelerinde DNMT’lerin
Durumu
 DNMT1 mRNA (metilasyonun korunması):
AZALMIŞ
 DNMT3b mRNA (CpG adalarında de novo
metilasyon): ARTMIŞ
2. GLOBAL HİPOMETİLASYON
 CpG adaları hipermetile olduklarında, kanser hücre
genomları da göze çarpar bir şekilde global
hipometilasyona uğrarlar.
 Habis bir hücre normal halinden %20-60 daha az
genomik 5-metil sitozin içerebilir. Bu metil grubu
kaybı, kodlayıcı alanlar ile intronların hipometilasyonu
ve tekrarlayıcı dizilerin demetilasyonu sebebiyle
gerçekleşir.
 Hipometilasyon 3 mekanizma aracılığıyla
karsinogeneze katkıda bulunur:
a. Transposable elementlerin reaktivasyonu
b. Proto-onkogen aktivitesi
c. İmprinting kaybı
Proto-onkogenlerin
Hipometilasyonu
2. POST-TRANSKRİPSİYONEL
MEKANİZMALAR
 RNA İNTERFERENCE
(RNAi)
 RNA interferens, çift zincirli RNA (double stranded
RNA; dsRNA) tarafından başlatılan dizi spesifik posttranskripsiyonel gen sessizleştirme sürecidir.
 miRNA genlerinin %50’den fazlası kanserle ilişkili
genomik alanlarda veya frajil sitelerde lokalizedir.


Bunların tümör supresör gibi davranarak onkogenleri inhibe ettikleri
veya tam tersi olarak onkogen gibi hareket ederek tümör
supresörleri inhibe ettikleri gösterilmiştir.
miR-15 ve miR-16’nın insan kanserlerinde tümör supresör
olarak hareket edebileceğini gösterilmiştir. hipofiz adenomlarında
normal hipofiz dokularına kıyasla daha düşük seviyelerde eksprese
edilir ve bunların ekspresyonu tümör büyüklüğü ile ters ilişkilidir.

Buna tezat olarak onkogen gibi davranan miRNA ‘lar da var:
miR155 (B hücre lenfomalarında, Hodgkin’s lenfomada, Burkitt
lenfomada ve insan meme kanseri ), miR21( Meme kanseri ,
malign beyin tümörleri ve glioblastomada aşırı miktarda eksprese
edilmiştir. )
Terapötik siRNA’lar
siRNA hedef geni
p53 mutant
K-Ras
BCR-ABL
MDR1
C-RAF
Bcl-2
VEGF
PKC-
Β-Catenin
Hastalık
KANSER