T.C. ERC YES ÜN VERS TES ECZACILIK FAKÜLTES DNA ONARIM
advertisement
T.C. ERCİYES ÜNİVERSİTESİ ECZACILIK FAKÜLTESİ DNA ONARIM MEKANİZMASINDA MEYDANA GELEN MUTASYONLARIN KOLOREKTAL KANSER OLUŞUMUNDAKİ ROLÜ Hazırlayan Doğan CERAN 1300110043 Danışman Prof. Dr. İlhan DEMİRHAN Biyokimya Anabilim Dalı Bitirme Ödevi MAYIS 2011 KAYSERİ 2 3 T.C. ERCİYES ÜNİVERSİTESİ ECZACILIK FAKÜLTESİ DNA ONARIM MEKANİZMASINDA MEYDANA GELEN MUTASYONLARIN KOLOREKTAL KANSER OLUŞUMUNDAKİ ROLÜ Hazırlayan Doğan CERAN 1300110043 Danışman Prof. Dr. İlhan DEMİRHAN Biyokimya Anabilim Dalı Bitirme Ödevi MAYIS 2011 KAYSERİ i BİLİMSEL ETİĞE UYGUNLUK Bu çalışmadaki tüm bilgilerin, akademik ve etik kurallara uygun bir şekilde elde edildiğini beyan ederim. Aynı zamanda bu kurallar ve davranışların gerektirdiği gibi, bu çalışmanın özünde olmayan tüm materyal ve sonuçları tam olarak aktardığımı ve referans gösterdiğimi belirtirim. Doğan CERAN ii “DNA Onarım Mekanizmasında Meydana Gelen Mutasyonların Kolorektal Kanser Oluşumundaki Rolü” adlı Bitirme Ödevi Erciyes Üniversitesi Lisansüstü Tez Önerisi ve Tez Yazma Yönergesi’ne uygun olarak hazırlanmış BİYOKİMYA Anabilim Dalında Bitirme Ödevi olarak kabul edilmiştir. Tezi Hazırlayan Danışman Doğan CERAN Prof. Dr. İlhan DEMİRHAN Biyokimya Anabilim Dalı Başkanı Prof. Dr. İlhan DEMİRHAN ONAY: Bu tezin kabulü Eczacılık Fakültesi Dekanlığı’nın ………....… tarih ve………..…… sayılı kararı ile onaylanmıştır. …/…/…… Prof. Dr. Müberra KOŞAR Dekan iii TEŞEKKÜR Tez çalışmalarım sırasında bana danışmanlık yapan, çalışma şartlarımı oluşturan ve çalışmalarımın her aşamasında bana yol gösterici ve destekleyici olan, her alanda emeğini hiçbir şekilde esirgemeyen Erciyes Üniversitesi Eczacılık Fakültesi Biyokimya Anabilim Dalı Başkanı Sayın Hocam Prof. Dr. İlhan DEMİRHAN’a sonsuz teşekkürlerimi sunarım. Benim bu günlere gelmemi sağlayan, maddi ve manevi desteklerini hiçbir şekilde esirgemeyen aileme çok teşekkür ederim. 5 senelik üniversite eğitimim süresince her anlamda, her zaman, her türlü desteklerini hiçbir zaman esirgemeyen tüm arkadaşlarıma teşekkür ederim. Doğan CERAN Kayseri, Mayıs 2011 iv DNA ONARIM MEKANİZMASINDA MEYDANA GELEN MUTASYONLARIN KOLOREKTAL KANSER OLUŞUMUNDAKİ ROLÜ Doğan CERAN Erciyes Üniversitesi Eczacılık Fakültesi Bitirme Ödevi, Haziran 2011 Danışman: Prof. Dr. İlhan DEMİRHAN ÖZET Genom, DNA hasarına neden olan eksojen veya endojen sayısız farklı etkene maruz kalır. Tüm organizmalar genetik materyallerini bu çevresel etkenlerin oluşturduğu hasarlara karşı korumak amacıyla DNA onarım mekanizması içerirler. DNA onarımı, hücrede tek bir mutasyonla başlayan, hasarlı DNA oluşumu ve kolon kanser tablosuyla son bulabilen yolda, hücreyi koruyan önemli bir mekanizmadır. Farklı biyokimyasal stratejileri kullanan birçok mekanizma DNA hasarının birçok şeklini onarır. Mutajenite kolon kanser gelişiminin hem başlangıç hem de gelişme evresinde rol oynar. DNA onarımındaki hatalar da genetik kararsızlığa neden olurlar ve kolon kanserleri tamir edilmemiş DNA hasarından kaynaklanır. Aynı zamanda protoonkogenlerde meydana gelen mutasyonlar ve tümör supresör genlerdeki değişimler kolon kanserine neden olur. Kolon kanseri, gastrointesinal sistemin en çok rastlanan kanseridir. Kolon kanserinde ana tedavi yöntemi cerrahidir. Ancak cerrahi sonrası uygulanacak kemoterapinin nüks ve sağ kalım üzerine olumlu etkileri vardır. Anahtar kelimeler: Mutasyon, Kolon kanseri v THE ROLE OF MUTATIONS WHERE OCCURING DNA REPAIR MECHANISM IN COLORECTAL CANCER FORMATION Dogan CERAN Erciyes Univercity Pharmacy Faculty Final Project, June 2011 Adviser: Prof. Dr. İlhan DEMİRHAN ABSTRACT Genome is under attack of multiple endogenous and exogenous factors which lead to DNA damage. All organisms have DNA repair mechanisms to protect their genetic material from damages caused by environmental factors. DNA repair is an important protective mechanism of cell in the pathway which begins with a single mutation and ends with being formed of damaged DNA and colon cancer. Many repairing mechanisms which use different biochemical strategies repair a lot of forms of DNA damage. Mutagenity plays a role either initiation or progression of colon cancer. DNA repair defects also causes genetic instability and many of cancer types are result of DNA damages which are not repaired. At the same time mutations that occurs at protoonkogenenes and changes on tumor suppressor genes can cause cancer of the colon. Colon cancer is the most common cancer of gastrointesinal system. The main treatment modality of Colon cancer is surgery. However, chemotherapy applied after surgery has a beneficial effect on recurrence and survival. Key words : Mutation, Colon cancer vi İÇİNDEKİLER BİLİMSEL ETİĞE UYGUNLUK ..................................................................................i KABUL ONAY................................................................................................................ii TEŞEKKÜR ...................................................................................................................iii ÖZET…….......................................................................................................................iv ABSTRACT .....................................................................................................................v İÇİNDEKİLER ..............................................................................................................vi KISALTMALAR .........................................................................................................viii ŞEKİLLER LİSTESİ.....................................................................................................ix 1.GİRİŞ VE AMAÇ ........................................................................................................1 2.GENEL BİLGİLER.....................................................................................................2 2.1.HÜCRE SİKLUSU ................................................................................................2 2.2.MUTASYON ..........................................................................................................3 2.2.1 Mutasyon Tipleri..............................................................................................3 2.2.1.1. Baz Çifti (nükleotid Çifti) Değişikliği Mutasyonları ...............................3 2.2.1.2 Çerçeve Kayması (Frameshift) Mutasyonları ...........................................5 2.2.2 Spontan Mutasyon Orjinleri.............................................................................5 2.2.2.1 DNA replikasyon hataları .........................................................................6 2.2.2.2 Baz değişiklikleri ve baz hasarı.................................................................6 2.3.DNA ONARIM MEKANİZMALARI....................................................................7 2.3.1. Direkt Onarım ya da hasarın geri döndürülmesi ............................................8 2.3.1.1.Fotoreaktivasyon .......................................................................................8 2.3.1.2. O-6-metilguanin onarımı..........................................................................8 2.3.1.3 .Basit tek zincir kırıklarının ligasyonu ......................................................9 2.3.2. Eksizyon (kesip çıkarma) Onarımı..................................................................9 2.3.2.1 Baz eksizyon onarımı (BER) (base excision repair) ...............................10 2.3.2.2. Nükleotid eksizyon onarımı (NER) (nucleotide excision repair) ..........11 vii 2.3.2.3. Yanlış eşleşme (Mismatch) eksizyon onarımı (MER) ...........................12 2.3.3. Rekombinasyonal Onarım.............................................................................13 2.3.4. SOS Onarımı .................................................................................................14 2.3.5. DNA çift-Zincir Kırığı Onarımı....................................................................14 2.3.5.1. Serbest Uçların Homolog Olmayan Bağlanması (NHEJ)......................15 2.3.5.2. Homolog Rekombinasyon (HR) ............................................................16 3. DNA ONARIMI VE KANSER ................................................................................17 3.1.KOLON KANSERİ ..............................................................................................18 3.1.1.KOLON KANSER GENETİĞİ .....................................................................18 3.1.2.KOLEREKTAL KARSİNOGENEZDE MOLEKÜLER GENETİK DEĞİŞİKLİKLER...........................................................................................................20 3.1.2.1.Tümör supresör genlerdeki değişimler....................................................21 3.1.2.1.1 APC geni mutasyonu .......................................................................21 3.1.2.1.2.P53 geni mutasyonu .........................................................................22 3.1.2.1.3.DCC geni mutasyonu .......................................................................22 3.1.2.1.4.p16INK4 VE Retinoblastom geni(Rb):............................................23 3.1.2.2. Protoonkogenlerin aktivasyonu..............................................................23 3.1.2.3.DNA onarım genlerindeki değişiklikler..................................................24 4. KOLON KANSERİNDE TEDAVİ..........................................................................26 4.1.Cerrahi tedavi ........................................................................................................26 4.2.Kemoterapi............................................................................................................26 4.3.Radyoterapi ...........................................................................................................27 4.4.İmmünoterapi ........................................................................................................28 5. SONUÇ………...........................................................................................................29 6. KAYNAK ...................................................................................................................30 ÖZ GEÇMİŞ..................................................................................................................33 viii KISALTMALAR DNA : Deoksiribo Nükleik Asit RNA : Ribo Nükleik asit HNPCC : Herediter Nonpolipozis Colorektal Cancer FAP : Familyal Adenomatöz Polipozis NER : Nükleotid eksizyon onarımı(nucleotide excision repair) UV : Ultra Viole (mor ötesi) XP : Xeoderma pigmentosum CS : Cockayne syndrome TTD : Trichothiodystrophy MER : Yanliş eşleşme(Mismatch) eksizyon onarımı (Mismatch Excision repair) MSH : Melanosit Stimulan hormonu(Melanocyte-stimulating hormone) NHEJ : Serbest uçların holmayan bağlanması(Non-homologous end joining) MSI : Microsatellite Instability Phenotype BCG : Bacillus Calmette Guerin(Verem Aşısı) APC : Adanematöz Polipozis Koli DCC : Deleted in colorektal cancer RB : Retinoblastom geni DSB : Çift zincir kırıkları(double-strand breaks) KRK : Kolorektal kanser ix ŞEKİLLER LİSTESİ Şekil 1: Baz Çifti Mutasyonları ....................................................................................... 4 Şekil 2:Fotoreaktivasyon ..................................................................................................8 Şekil 3:Basit tek zincir kırıklarının ligasyonu ..................................................................9 Şekil 4: Urasil glikozilaz reaksiyonu .............................................................................10 Şekil 5: Rekombinasyonal Onarım ................................................................................13 Şekil 6: Serbest Uçların homolog olmayan bağlanması (NHEJ) ...................................15 Şekil 7: DNA Onarım fonksiyonları ..............................................................................17 Şekil 8: Kolon kanserinde moleküler düzeyde çok aşamalı gelişme .............................20 Şekil 9: Kolorektal karsinomlarda adenom-karsinom sekansında izlenen moleküler değişiklikler ....................................................................................................................21 Şekil 10: Kolon kanserinde adjuvan kemoterapi şemaları .............................................27 1 1.GİRİŞ VE AMAÇ Kolorektal kanserler gelişmiş ve gelişmekte olan ülkelerde görülme sıklığı artan ölümcül hastalıkların başında gelmektedir. A.B.D’ de yapılan çalışmalar sonucunda kanser, ölüm nedenleri arasında ikinci sırada yer almakta ve kolon kanserleri tüm kanserler içinde ikinci üçüncü sıklıkta görülmektedir. Her yıl yaklaşık 140.000 yeni olgu tespit edilmekte ve yaklaşık 50-60.000 kişi kolon kanserleri sebebiyle hayatını kaybetmektedir. Diyet, çevresel faktörler, genetik faktörler gibi nedenlerle de kanser görülme sıklığı her geçen gün artmaktadır. Tüm organizmalar (bakteri, maya, balıklar ve insanlar dahil), kendi hücrelerini, çevresel hasarlara karşı korumak amacıyla DNA onarım mekanizması içerirler. DNA onarımı, hücre ölümünü, mutasyonu, replikasyon hatalarını, DNA hasarının devamlılığını ve genomik kararsızlığı azaltan bütün işlemlerde kullanılır. Bu işlemlerde oluşabilecek herhangi bir anormallik kansere ve yaşlanmaya yol açmaktadır. Bu sebeple DNA onarım mekanizması kanser oluşumlarının engellenmesinde oldukça önemli bir yere sahiptir.Bu mekanizmada meydana gelecek herhangi bir mutasyonun kanser oluşma riskini artıracağı düşünülerek; bu çalışmamızda DNA onarım mekanizmasında meydana gelen mutasyonların amaçlanmıştır. kolorektal kanser oluşumundaki rollerinin araştırılması 2 2.GENEL BİLGİLER 2.1.HÜCRE SİKLUSU Hücrenin hayatında bir hücre bölünmesinden diğerine kadar geçen süre hücre siklusu (döngüsü) olarak bilinir (1). İnterfaz dönemi: Mitozun oluşabilmesi için gerekli bir dönemdir. Genelde memeli dokusunda 12- 24 saat sürer. Bu dönemde sürekli protein üretimi, RNA sentezi ve boyutta büyüme meydana gelir. İnterfaz dört basamakta gerçekleşir: Gap0 (G0), Gap1 (G1), S (sentez) dönemi, Gap2 (G2) (2). G0 : Hücre bölünmeyi terk etmiştir. Bu dönem geçici veya nöral hücrelerde olduğu gibi uzunca bir süre olabilir (2). G1: Hücre boyutu artar, RNA üretimi ve protein sentezi meydana gelir. Bu dönemde bir hücre kontrol mekanizması aktif durumdadır. DNA sentezi için gerekli herşeyin hazırlanması bu dönemde sağlanır (2). S dönemi: DNA replikasyonu bu dönemde gerçekleşir. DNA elemanları iki katına çıkar (2). G2: DNA sentezi ve mitoz arası dönemdir. DNA sentezi durur, hücre büyümeye devam eder ve yeni proteinler sentezlenir. Bu dönemin sonunda başka bir kontrol noktası hücrenin mitoz ve bölünmeye ilerleyişini belirler. (2) Tamir mekanizmalarından kaçmış hasarlı DNA veya replike olmamış DNA bu fazda kontrol edilir (3). Mitoz veya M dönemi: Hücre gelişimi ve protein üretimi genelde durur. Hücre birbirinin benzeri iki hücreye ayrılır. Mitoz interfazdan kısa olup 1- 2 saat sürer. Mitoz döneminin ortasında bir kontrol noktası ( metafaz kontrol noktası) bulunur ki hücrenin 3 tam bölünmesini sağlar. Mitozu takiben oluşan yeni hücreler G0 ya da G1 dönemine girer (2). 2.2.MUTASYON Mutasyon genetik materyaldeki kalıtsal değişikliklerdir. Bu değişiklik somatik hücrelerde veya gamet hücrelerinde olabilir (4). Mutasyona uğrayan genin ürünü olan protein ya da enzimin yapısı bozulur. Bunun sonucu olarak da proteinin fonksiyon görememesi ile yapısal değişiklikler ortaya çıkar.Enzimin yapısının değişmesi ile de canlının metabolizması değişir (5). Gamet hücrelerindeki ,sonraki nesillere aktarıldığı için, somatik hücrelerdeki, kansere neden olabildiği için önemlidir. Normal bir insan hücresinde replikasyon esnasında meydana gelen hata (DNA polimerazın yanlış nükleotid yerleştirmesi) oranı 10-10 hata okuma (proofreading) mekanizmasına rağmen ortaya çıkan hata oranı 10-8’dir (4). 2.2.1 Mutasyon Tipleri Mutasyonlar kromozom seviyesinde veya nokta mutasyonları şeklinde olabilir (4). 2.2.1.1. Baz Çifti (nükleotid Çifti) Değişikliği Mutasyonları İki tipi vardır. Transisyonel (Transition/pürin-pürin veya pirimidin-pirimidin) ve transversiyonel (transvertion/pürin-pirimidin veya pirimidin-pürin) (4). Baz çifti mutasyonları Şekil 1 de görülmektedir. 4 Transisyonel Transversiyon Şekil 1. Baz Çifti Mutasyonları (6) Bir genin protein kodlayan bölgelerindeki baz değişikliği mutasyonunun sonuçları, genin yerine ve yeni gelen baza göre değişir. Yeni gelen baz, protein dizisine yeni bir aminoasit girişine neden olmayacak şekilde “sessiz” kalabilir. Örneğin; GCA ve GCG kodonlarının ikisi de mRNA’da arjinini kodlar. Bu nedenle üçüncü bazda A yerine G geçmesi değişikliğe neden olmaz. Buna sessiz/silent mutasyon denir (4). Bir baz yer değişikliği aminoasit değişikliği ile de sonuçlanabilir. Yeni gelen aminoasit öncekiyle aynı kimyasal özelliklere sahipse buna nötral mutasyon denir (4). Aminoasit değişimi sonucu olması gerekenden farklı bir protein meydana geliyorsa buna yanlış anlamlı (missense) mutasyon denir. Örneğin; DNA zincirindeki CTC (RNA zincirinde GAG) kodu, proteindeki glutamat kalıntısını ifade eder. Eğer DNA zincirinde CAC (RNA zincirinde GUG) şeklinde bir değişiklik meydana gelirse bu kod, betaglobulin proteininde valin kalıntısını ifade eder ve orak hücre anemisine sebep olur. Protein kodlayan bir bölgede meydana gelen baz yer değiştirmesi, bir aminoasit kodonunu sonlanma kodonuna ya da başka bir şeye dönüştürebilir. Zincirin erken sonlanmasıyla olması gerekenden daha kısa bir protein oluşturan bu tipe anlamsız (nonsense) mutasyon denir. Anlamsız (nonsense) mutasyonun etkileri, proteinin ne kadar kısaltılmış olduğuna ve fonksiyon için ne kadar proteine gerek olduğuna göre değişir (4). 5 Baz değişikliği mutasyonları, promotorlarda, genlerin 5’ düzenleyici bölgelerinde veya intronlarda meydana gelebilir ve böylece bu genlerin ekspresyonunu etkileyebilir. Beta talasemilerin çoğundan, globin genlerinin ekspresyonunu etkileyen, yapısal olmayan mutasyon tipleri sorumludur (4). Bu mutasyon tiplerinin tamamı insan globin genlerinde görülür. Sonuçları gen ürününün ekspresyonu seviyesinde ne yaptıklarına ve/veya hangi aminoasit yer değiştirmesinin olduğuna ve bunun proteinin neresinde olduğuna bağlıdır (4). 2.2.1.2 Çerçeve Kayması (Frameshift) Mutasyonları Bir veya birden fazla nükleotidin delesyonu veya insersiyonu sonucu öne veya arkaya doğru oluşan nükleotid kayması ile mutasyon bölgesinden sonraki kodonların şifreleri değişerek farklı aminoasitlerin şifreleri ortaya çıkar (7). Genetik kod belirli bir başlangıç noktasından itibaren 3’lu baz dizeleri halinde okunur. Baz dizesinde bir veya daha fazla nükleotid çıkarsa (delesyon) veya eklenirse (Adisyon) genetik kodda çerçeve kayması mutasyonu gelişir (8). Ör: GAA (glu)/GGA (Gly)/GGU (Gly)/AAU (Asn)/ACC (Thr)/ olarak okunurken 4.sıradaki G delesyona uğrarsa /GAA (Glu)/GAG (Glu)/GUA (Val)/AUA (ile)/CC../ seklinde okunur.(8) Bu tip mutasyon bütün aminoasit dizisini aşağı doğru kaydırır ve normal proteinden çok farklı yapıda fonksiyonsuz bir protein oluşturur. Doğru olanın dışındaki tüm okuma çerçeveleri bir bitirme kodonu içerebilir ve bu da mutant proteinin kısaltılmasına neden olur (4). 2.2.2 Spontan Mutasyon Orjinleri Spontan mutasyon hücredeki normal işlemlerin bir sonucu olarak meydana gelen mutasyondur. Bunlar DNA’nın bir eksojen etkenle ya da mutajenle etkileşmesi sonucu oluşurlar. Ayrıca, DNA replikasyonundaki hatalardan da kaynaklanabilirler (4). 6 Spontan mutasyonlar doğada kendiliğinden oluşur ve hiçbir çevresel etmen bu ise dahil olmaz (9). 2.2.2.1 DNA replikasyon hataları DNA replikasyonunda yanlış nükleotidin eklenmesiyle oluşan hata, replikasyonun bir sonraki döngüsünde hatalı nükletidin kopyalanmasına ve mutasyona sebep olur. DNA polimerazın hata yapma (yanlış bazı ekleme) sıklığı spontan mutasyon oluşumunu etkiler. Polimerazların doğru çalışma oranının tipe göre değiştiği gözlenmiştir. Polimerazın doğruluk oranını etkileyen en önemli faktör, hata okuma (proofreading) 3’-5’ ekzonükleaz aktivitesidir. Bu aktivite, polimeraz tarafından yanlış eklenen bazların çıkarılmasına, böylece replikasyon esnasında mutasyon oluşumunu engellemeye yarar (4). 2.2.2.2 Baz değişiklikleri ve baz hasarı 2.2.2.2.1 DNA bazları, tautomerizasyon sonucu spontan, yapısal değişikliklere maruz kalırlar. Örneğin; guanin, keto ve enol olarak iki şekilde bulunabilir. Bu iki tautomer form farklı eşleşme özelliklerine sahiptir. DNA replikasyonu esnasında, keto formda olması gereken G, enol formda olursa, polimeraz, G’nin karşısına C yerine T ekler çünkü baz eşleşme kuralları değişmiştir ve bu bir polimeraz hatası değildir. Sonuçta G:C A:T değişikliği olmuştur. Yani tautomerizasyon, transisyonel mutasyona neden olur. Timin de enol formda, adenin ve sitozin ise amino veya imino formda bulunabilirler (4). 2.2.2.2.2 Hücrelerde meydana gelen diğer bir mutajenik olay, baz degradasyonudur. Sitozinin deaminasyon sonucu urasile dönüşümü, hücrelerde gerçekleşme oranı yüksek bir diğer mutajenik işlemdir. Deaminasyon, DNA’da normalde bulunmaması gereken urasilin fark edilmesiyle onarılır. Yoksa replikasyon sırasında U karşısına A gelmesi sonucu C:G T:A değişimi ve transisyonel mutasyon gerçekleşir (4). 2.2.2.2.3 Üçüncü spontan DNA hasarı tipi, serbest oksijen radikallerinin bazları hasara uğratması sonucu gerçekleşir. Bunlar, hücrede normal oksidatif metabolizma sonucu ya 7 da radyasyon gibi fiziksel etkenler nedeniyle oluşurlar. Örneğin; oksidasyon ürünü 8oksoguaninin adeninle yanlış eşleşmesi sonucu G:C → T:A değişimi ve transversiyonel mutasyon gerçekleşir (4). 2.2.2.2.4. Alkil gruplarının bazlara ya da DNA omurgasına eklenmesi sonucu da hatalı eşleşme gerçekleşebilir. Örneğin; S-adenosil metiyoninin DNA ile reaksiyonu sonucu alkilasyon gerçekleşir (4). 2.2.2.3 Spontan çerçeve kayması mutasyonları: İnsan dahil olmak üzere çeşitli organizmalarla yapılan çalışmalarda, tekrar eden nükleotid bölgelerinin çerçeve kayması mutasyonu için sıcak bölgeler (hotspots) olduğu belirlenmiştir (4). Örneğin; 5’ A G T C A A T C C A T G A A A A A A T C A G 3’ 3’ T C A G T T A G G T A C T T T T T T A G T C 5’ Bu dizideki 6 A:T baz çifti çerçeve kayması mutasyonu için sıcak bölgedir (4). 2.3.DNA ONARIM MEKANİZMALARI DNA onarım hatalar, genomik kararsızlıkla karakterize sendromlara ve kanser insidensında artışa yol açtığından, DNA onarımının nasıl gerçekleştiğinin bilinmesi klinik kullanım açısından önem kazanmaktadır (10). DNA onarım sistemleri hücreler tarafından DNA hasarını onarmak ve böylece kendilerini sürekli bir genomik bütünlük bozulması tehdidine karşı savunmak için oluşturulan bir alet cephaneliği gibidir. DNA’nın hasara yanıtında DNA hasarında rol alan kilit oyuncularda ve yollardaki bozukluklar kansere ve başka insan hastalıklarına yol açabilir (11). DNA onarım genleri iki alt gruba ayrılabilir: a) DNA onarımında sinyal iletimi ve onarımın düzenlenmesi ile ilgili genler b) Hatalı eşleşme onarımı, baz ve nükleotid çıkarma onarımı ile ilgili genler 8 Beş onarım mekanizması şu şekilde özetlenebilir. 2.3.1. Direkt Onarım ya da hasarın geri döndürülmesi 2.3.1.1.Fotoreaktivasyon Hasarın geri döndürülmesi onarım için en kolay yol gibi görünmesine karşın çoğu durumda termodinamik ve kinetik nedenlerden dolayı pek mümkün değildir. Bazı durumlarda enzim aracılığı (Fotoliyaz ve O-6-Metil-DNA-alkiltrans-feraz) ile gerçekleşen tek adımlı reaksiyonlar ile hasar onarılır. Siklobütan pirimidin dimerleri (CPDs), fotoliyaz enzimi tarafından ayrılarak hasar giderilir. Reaksiyona fotoreaktivasyon denir (şekil 2). UV ile oluşan pirimidin dimerlerine spesifiktir. Sadece pirimidin dimerlerini kırdıklarından hata olasılığı yoktur (10). Şekil 1:Fotoreaktivasyon (6) Fotoreaktivasyon: UV radyasyonu timin dimeri oluşumuna neden olur. Işık etkisi ile fotoliyaz grupları arasındaki halka oluşumunu ortadan kaldırır (6). 2.3.1.2. O-6-metilguanin onarımı O-6-metilguanin, alkilleyici ajanlar varlığında oluşur ve yüksek oranda mutajeniktir. 9 O-6-metilguanin-DNA metil transferaz enzimi, DNA daki yanlış metillenen bazların CH3 gruplarının kendi sistesin rezidülerine transfer ederek normal guanin oluşumunu sağlar. Bunu yaparken enzim de geri dönüşümsüz olarak baskılanmış olur ve işlev dışı kalır. Bu onarımda enzimin özgünlüğü kadar sayısı da önem kazanmaktadır (10). 2.3.1.3 .Basit tek zincir kırıklarının ligasyonu X-ray ya da peroksidler gibi bazı ajanlar DNA zincirinde basit kırıklara neden olabilmektedir. Bir zincirde meydana gelen basit kırıklar DNA ligaz enzimi ile hemen onarılmaktadır. Enzim enerji gerektiren bir reaksiyon ile 5’ fosfat grubu ile 3’OH grubu arasındaki fosfodiester bağını oluşturarak onarımı gerçekleştirir (Şekil 3) (10). Şekil 2:Basit tek zincir kırıklarının ligasyonu (6) 2.3.2. Eksizyon (kesip çıkarma) Onarımı Bu onarım tüm prokaryot ve ökaryot organizmalarda bulunan en önemli onarım sistemi olup 3 temel basamak içerir. Eksizyon onarım mekanizmasında DNA daki hasarlı bazın oligonükleotid parçaları çıkartılıp bu bölgenin doğru bazlarla doldurulması ve oluşan çentiğin ligasyonla kapatılması ana prensiptir (10). 10 1. Bozuk bölge veya hata tanınır ve enzimatik olarak bir nükleaz tarafından kesipçıkarılır. 2. DNA polimeraz I, sağlam zincirdeki nükleotidlere uygun olarak boşlukları doldurur. 3. DNA ligaz ile çentik yapıştırılır ve boşluk tamamen kapanır (12). 2.3.2.1 Baz eksizyon onarımı (BER) (base excision repair) Bu onarım DNA bazlarının spontan hidrolizi ve onları kimyasal yolla değiştiren etkenler nedeniyle oluşan azotlu bazların hasarının onarılmasıyla ilgilidir. Onarımın ilk basamağında kimyasal olarak değişen bazın DNA glikozilazlar tarafından tanınması vardır. Enzim bazla şeker arasındaki glikozidik bağı koparır ve aprimidinik (AP) bölge oluşturur. Bazı olamayan bu tür bir şeker, daha sonra AP endonükleaz olarak adlandırılan bir enzim tarafından tanınır.Endonükleaz, AP bölgesinin şeker omurgasında bir çentik oluşturur. Bu durum DNA sarmalında kesip-çıkarma onarımınca tanınan bir bükülme yaratır, aktive edilen kesip-çıkarma onarımı hasarı düzeltir (12). Şekil 3: Urasil glikozilaz reaksiyonu (36) 11 Urasil glikozilaz reaksiyonu: Urasil glikosidik bağı hidrolize ederek urasil DNA’dan uzaklaştırır. Geride apurinik(burada apimidinik)bölge kalır. Apurinik endonükleaz apurinik bölgenin 5’pozisyonundan keser. Bu durumda 3’OH kısmı açılır. Ekzonükleaz ise apurinik Bölgenin 3’ ucunu keser ve 5’ucu Açıkta bırakır. Oluşan boşluk DNA pol I tarafından doldurulur (6). Şekil 4 de urasil glikozilaz reaksiyonu görülmektedir. 2.3.2.2. Nükleotid eksizyon onarımı (NER) (nucleotide excision repair) DNA bazları üzerinde büyük eklentiler oluşturan birçok farklı hasarı tanıyabilen bir onarım mekanizmasıdır (13). Bu mekanizmanın mikoplazmadan memelilere kadar geniş bir yelpazedeki organizmalar tarafından kullanıldığı belirlenmiştir. Birçok DNA hasarının özellikle de heliks distorsiyonuna neden olanların onarımında etkindir. İnsanlarda güneşten gelen UV ışığının karsinojenik etkilerine (dimerler) ve sisplatin, 4nitrokuinolin oksid gibi etkenlerle reaksiyon sonucu oluşan büyük eklentili hasarlara karşı önemli bir savunma mekanizmasıdır (10). NER mekanizmasının işleyişi 1.Hasarın tanınması 2. Protein kompleksinin hasarlı bölgeye bağlanması 3. ~24-32 nükleotid uzunluğunda bir fragment içinde bırakacak şekilde lezyonun her iki tarafından hasarlı zincirin kesilmesi (insizyon) 4. Hasarı içeren oligonükleotidin uzaklaştırılması (degradasyon) 5. DNA sarmalı üzerinde meydana gelen boşluğun DNA polimeraz tarafından doldurulması (polimerizasyon) 6.Ligasyon aşamalarından oluşmaktadır (10). Başarılı bir NER prosesi için 30 dan fazla protein gerekmektedir. NER yolağında Lezyonların genel özelliği DNA kimyasının modifikasyonu ve DNA çift sarmalının helikal distorsiyonudur. Nükleotid eksizyon onarım mekanizmalarının genom bütünlüğünü koruyucu ve hayatın devamlılığını sağlayıcı işlevleri, nükleotid eksizyon onarım proteinlerinden herhangi birini kodlayan genlerdeki mutasyonlar sonucu oluşan nadir görülen, otozomal resesif geçişli üç sendromla anlaşılabilir. Bu sendromlar 12 Xeroderma pigmentosum / XP, Cockayne syndrome / CS,Trichothiodystrophy / TTD olarak isimlendirilmiştir (10,14). 2.3.2.3. Yanlış eşleşme (Mismatch) eksizyon onarımı (MER) Bu onarım mekanizması, DNA replikasyonu esnasında meydana gelen ve çift sarmalda anormal boyutlara neden olan, normal bazların hatalı eşleşmesi şeklindeki hataları düzeltir. DNA replikasyonu doğruluğunun en son sorumlusudur (10).MER sistemi küçük tek zincir DNA halkalarının ve yanlış eşleşmenin replikasyon sonrası tamirinden sorumludur (15). Örneğin, E. coli’de hatalı eşleşme 7 proteinden oluşan bir sistem tarafından belirlenir. Bu proteinler, mutS, mutL, mutH, uvrD, ekzonükleaz I, SSB ve DNA polimeraz III tür. E. Coli DNA’sında, (5’) GATC dizisindeki adeninler özel bir metilaz olan “Dam Metilaz” tarafından metillenmiştir. Replikasyon esnasında kalıp zincir metillenmiş durumdadır. Ancak, yeni sentezlenen zincir birkaç dakikalık bir gecikme ile metillenir. Bu zaman sürecinde yeni zincirdeki hatalı eşleşen bazlar mutS tarafından tanınır. Sırayla mutL ve mutH bir kompleks oluşturmak üzere sisteme katılırlar ve DNA boyunca çift yönlü olarak metilenmemiş bir GATC buluncaya kadar hareket ederler. MutH’deki endonükleaz fonksiyonu metil grubunun karşısında metillenmemiş zincire bir çentik atmak üzere aktive olur. Metillenmemiş zincir ekzonükleaz I, SSB ve uvrD helikaz’ın birlikte hareketi ile uzaklaştırılır. DNA polimeraz III doğru DNA zincirini tekrar oluşturur ve ligasyon ile onarım sona erer. GATC bölgesi ile hatalı eşleşme arasındaki uzaklık en çok 1000 bç olabilir. Bu nedenle hatalı eşleşme onarımı etkili bir onarım mekanizması değildir (4). İnsan hatalı eşleşme onarım proteinleri: E. coli İnsan MutS MSH2 – MSH6 MutS MSH2 – MSH3 MutS MSH4 – MSH5 MutL MLH1 – PMS2, PMS1, MLH3 (4). 13 MER işleyişinde MSH2-MSH3 ve MSH2-MSH6 gibi iki farklı heterodimerik kompleksi içeren çeşitli proteinler yer almaktadır. Hatalı eşleşme onarım mekanizması genlerinde mutasyon olan bireylerin kalıtsal nonpolipozal kolon kanserine (HPNCC) yatkın oldukları tespit edilmiştir (16). 2.3.3. Rekombinasyonal Onarım DNA’ların zarar görmüş parçasının değiştirilmesinde kalıp olarak kullanılacak tamamlayıcı ipliğin bulunmadığı durumda kullanılan bir onarım mekanizmasıdır (17). Şekil 4: Rekombinasyonal Onarım (6) Timin dimeri gibi bir lezyonu içeren DNA replike olurken DNA polimeraz önce lezyonda duraklar ve yeni sentezlenen zincir boyunca bir boşluk bırakarak lezyonun üzerinden atlar. Bu boşluğa bir yanıt olarak RecA proteini rekombinasyonel bir değiştokuş işlemi ile başlangıçta hasarsız komplementer dizide bulunan bir segmenti bu 14 boşluğa sokup onu tamamlar. Bu işlem "verici" zincirde bir boşluk bırakır. Bu boşluk daha sonra doldurulur.(Şekil 5) (10). 2.3.4. SOS Onarımı DNA hasarının yüksek oranda olduğu ve diğer onarım mekanizmalarının başarılı olamadığı durumlarda devreye giren acil cevap sistemidir. Hücrelerde çok ciddi DNA zararlarına karşı acil yanıt olarak DNA onarım enzimlerinin sayısının artmasıdır. DNA sentezi sırasında,bir lezyonun üzerinden atlamak yerine, sistem DNA polimerazın lezyon karşısında replikasyonu devam ettirmesini sağlar. Fakat replikasyonun doğruluğundan fedakarlık edilir. Bu nedenle hataya meyilli sistem de denir (10). 2.3.5. DNA çift-Zincir Kırığı Onarımı DNA çift zincir kırığının kaynakları arasında iyonize radyasyon, topoizomeraz inhibitörleri(etoposid, adriamisin) ve V(D)J rekombinasyonu sayılabilir (10). İyonize radyasyona maruz kalan DNA sarmalının her iki zincirinin kırılması durumunda bu onarım mekanizması devreye girer (12). DNA çift zincir kırıkları (DSB), DNA hasarının en yıkıcı şeklidir. Onarılmazsa kromozomların kırılmasına ve hücre ölümüne varan sonuçlar doğurabilir. Yanlış onarılırsa kromozom translokasyonuna ve kansere sebep olur. DSBs ye neden olan en önemli eksojen ajan iyonize radyasyondur (10). NER ve MER proteinleri DSB onarımını 3 aşamada etkiler. 1. NER ve MER proteinleri HR/NHEJ işleyişini fiziksel olarak kolaylaştırır 2. DNA zinciri ve çeşitli küçük DNA yapı değişikliklerini hatırlama yeteneği, primer hasar oluşumunda NER ve MER onarımına katkıda bulunur. 3. çeşitli NER ve MER proteinleri primer hasarın reorganizasyonu ve hücre siklusu kontrol noktalarının indüksiyonu arasındaki sinyal iletiminde önemli rol oynamaktadır (10). 15 2.3.5.1. Serbest Uçların Homolog Olmayan Bağlanması (NHEJ) Ku 70-Ku 80 (DNA-bağımlı protein kinaz katalitik subunit) kompleksleri DNA kırık uçlarına bağlanırlar. DNA bağımlı protein kinaz aktive olarak diğer proteinlerin hasar bölgesine gelmelerini sağlar. Bu protein komplekslerinin formasyonu DNA ligaz IVXRCC4 kompleksinin kırık uçları bağlamasını sağlar (15). Bu işleyiş homolog bir kromozomdan faydalanmaksızın DNA uçlarının bağlanmasının biyokimyasal bir yoludur. Çünkü kırık DNA uçları bağlanabilir durumda olmayabilir ve bu yol bazen genetik bilgide kayıba neden olur. Homolog olmayan uç bağlanmasındaki hatalar iyonize radyasyon duyarlılığına ve immün yetersizliğe neden olur. X ışınları ve peroksidler gibi bazı kimyasallar DNA omurgasında kırıklara yol açar. Tek zincirdeki basit kırıklar DNA ligaz tarafından onarılır. Ancak, DNA ligaz, sadece, 5’-fosfat ve 3’hidroksil gruplarına sahip uçları birleştirebilir (10) (Şekil 6). Şekil 5: Serbest Uçların homolog olmayan bağlanması (NHEJ) (10) Ayrıca NHEJ onarım yolundaki hataların Burkitt lenfoma, KML (Philadelphia kromozomu)gibi kanserlerle ilişkili translokasyonlara da neden olduğu gösterilmiştir (10). 16 2.3.5.2. Homolog Rekombinasyon (HR) DNA çift zincir kırıkları, genetik bilgi korunarak, homolog DNA ile rekombinasyon aracılığıyla onarılabilir. Mayalarda bu yol çift zincir kırığı onarımında baskın olarak kullanılır. İnsanda homolog olmayan uç bağlanması ile eşit önemdedir. Homolog rekombinasyonda görev alan BRCA1 ve BRCA2 genlerinde olan mutasyonlar ile meme ve over kanserleri arasında ilişki bulunmuştur (10). 17 3. DNA ONARIMI VE KANSER Kanser gelişimi basamak basamak gelişen bir süreçtir, normal somatik hücreler mutasyonlar oluşturur ve bu sayede dokudaki normal işlevlerini yerine getirmezler ve sağ kalabilmek için kendi kendilerine yeterli hale gelirler. Mutasyonların sayısı hastanın yaşına, genetik duyarlılığa ve hastanın yaşam boyu maruz kaldığı karsinojenlere bağlı olarak değişkenlik gösterir (18). Tümör baskılayıcı genlerin mutasyonel inaktivasyonu ve onkogenlerin aktivasyonu birçok kanser türünün gelişimi ile bağlantılıdır. Mutajenite ve karsinojenite arasındaki ilişki, hem karakteristik mutasyonlara neden olan kimyasal maddelere maruz kalma sonucu gelişen kanserlerle, hem de DNA onarım hataları sonucu artan kanser riski ile anlaşılabilir. Genetik kararsızlık kanserin karakteristik özelliğidir ve kanserler, genetik kararsızlığa neden olan bir mutasyon oluştuktan sonra, bu mutasyonların çoğalmasıyla oluşur. Normal hücreden kanserli bir hücreye geçişte, hücre siklusunun düzenlenmesi apoptozis, hücre farklılaşması ve diğer birçok hücre fonksiyonunu etkileyen birçok spesifik mutasyon gereklidir. Kanser, yalnızca bir hücrede birçok farklı gende mutasyon olursa ortaya çıkar (4). Şekil 7 de DNA onarım fonksiyonları görülmektedir. Şekil 6: DNA Onarım fonksiyonları (4) 18 DNA onarımındaki hatalar da genetik kararsızlığa neden olurlar. Kanserlerin çoğunluğu tamir edilmemiş DNA hasarından kaynaklanır, onarım sistemindeki bozukluklar da bu işlemlerde yer alan enzimlerdeki mutasyonlar gibi kanserin kalıtsal türleriyle ilişkilidir. Örneğin, kalıtsal non-polipozal kolorektal kanser, hatalı eşleşmenin onarımındaki bozukluktan, kolorektal kanser ise baz çıkarma onarımındaki bir bozukluktan kaynaklanır (4). 3.1.KOLON KANSERİ Kolon adenokarsinomu, gastrointesinal sistemin en çok rastlanan kanseridir. Bütün dünyada önemli bir morbidite ve mortalite nedeni olup, dünya genelinde yıllık 1.000.000’da fazla kişide hastalığın geliştiği tahmin edilmektedir (19). Rektal kanser ile birlikte değerlendirildiğinde, erkeklerde prostat ve akciğer, kadınlarda meme ve akciğer kanserinden sonra üçüncü sıklıkta görülmektedir. Erkek ve kadınlarda görülen kanserlerin yaklaşık % 10’unu kolorektal kanser oluşturmaktadır. Amerika Birleşik Devletleri (ABD)’de kansere bağlı ölüm nedenleri arasında kolorektal kanser ikinci sırada yer almaktadır (20). Normal yapıdaki hücrenin kanser hücresine dönüşmesi olan neoplastik süreç, farklı dokularda değişik hızlarda ilerlemesine rağmen belirli bir zaman gerektirir. Bazı ailesel kanserler dışında kolorektal kanserler bu nedenle ağırlıkla ileri yaşlarda gözlenir (21). 3.1.1. KOLON KANSER GENETİĞİ Kolon kanserinin tümör supresor genlerin mutasyonel inaktivasyonu ile onkogenlerin mutasyonel aktivasyonu sonucu geliştiği düşünülmektedir (22). Onkogenlerin aktivasyonu. Karsinogenezde, onkogenlerin mutasyonel değişikliklerle aktive olması gerekir. Bunlar ya tek nokta mutasyonu şeklinde veya aşırı ekspresyon şeklinde olur. Yalnız bir allelin değişikliği malign değişiklikleri başlatmak için yeterli olabilir. Bu etki transdominans olarak adlandırılır. Kolon tümörlerinde en sık izlenen onkogenler; c-myc ve c-Ki-ras’tır. Daha nadir olarak etkilenenler c-src, c-myb ve c-erbb2’dur C-Ki-ras onkogeni hücre membranından mitojenik mesajların iletiminde rol oynayan bir proteinin sentezinden sorumludur. Bu onkogende ki nokta mutasyonlar 19 Kolon ve rektum kanserlerin %39-71, adenomatöz poliplerin %42’sinde izlenir.c-myc onkogeni kolorektal tümörlerde aşırı ekspresyonla aktive olur. Bu onkogenin DNA sentezi için gerekli olabilecek nükleer fosfoproteini kodlayacağına inanılır. Adenom ve KRK’li hastalarda olguların %60-70’inde RNA’da c-myc düzeyleri artmıştır (22). Tümör supresor genlerin inaktivasyonu. Onkogenlere göre bu genler resesif aktivite paterni gösterirler. Nokta mutasyon, delesyon, ya da her ikisinde de her 2 allelin inaktivasyonu gereklidir FAP(Familyal Adenomatöz Polipozis) sendromu APC(Adenamatöz Polipozis Koli) tümör supresor geninde nokta mutasyon sonucu gelişir. APC geni germline kalıtılır ve 5. kromozoma lokalizedir (5q21) . DCC (deleted in colorectal cancer) geni, kromozom 18’de yerleşen bir tümör supresor geni olup, KRK’lerin %73, ade-nomaların ise %11’inde aktivedir . Kromozom 18q kaybı hücreler arasındaki ilişkinin bozulmasına ve böylece tümör büyüme ve invazyonuna katkıda bulunur (22). Kolon kanserinde moleküler düzeyde çok aşamalı gelişme: Normal bir kolon epitelyum hücresinin karsinom özelliğini kazanabilmesi ve metastaz yapabilme yeteneğini kazanması bir dizi mutasyona bağlıdır şekil 8 de görülmektedir. Normalde bu süreç uzun yıllar alabilmektedir. Ancak tamir genlerindeki mutasyona bağlı olarak genomik instabilite gelişirse söz konusu olaylar dizisi hızlanabilir (23). 20 Şekil 7: Kolon kanserinde moleküler düzeyde çok aşamalı gelişme (23) 3.1.2.KOLEREKTAL KARSİNOGENEZDE MOLEKÜLER GENETİK DEĞİŞİKLİKLER Kolorektal kanser normal dokuda büyümeyi kontrol eden moleküler mekanizmaların bozulmasına yol açan bir seri genetik değişikliklerin birikimi sonucunda oluşmaktadır. Karsinogenezde ilk değişiklikler hücre büyümesi ve programlanmış hücre ölümü arasındaki normal dengeyi etkileyen olaylardır. Kolorektal tümörler onkogenlerin mutasyonel aktivasyonu ve tümör supresör genlerin mutasyonel inaktivasyonu sonucunda oluşurlar (24). Şekil 9 da kolorektal karsinomlarda moleküler değişiklikler görülmektedir. 21 Şekil 8: Kolorektal karsinomlarda adenom-karsinom sekansında izlenen moleküler değişiklikler (25) Günümüzde kolorektal kanser gelişimine sebep olan genel değişiklikleri üç temel grupta incelenebilir. 1.Tümör supresor gen aktivitesinin azalması ya da kaybolması 2.Protokogenlerde oluşan değişiklikler 3.DNA onarım ile ilgili genlerdeki değişiklikler (26,27) 3.1.2.1.Tümör supresör genlerdeki değişimler Tümör supresor genler resesiv karakterde olduğundan iki allel gende mutasyon ya da kayıp olduğunda aktivitelerini kaybetmekte ve hücre programlanmış ölümü engellenmektedir. Bir tümör supresör gen olan APC geninin inaktivasyonu ile başlayan kolarektal kanserin yaklaşık % 70 ile 80 nın patogenezinde rol oynamaktadır (26). 3.1.2.1.1 APC geni mutasyonu Familyal adenomatöz polipozisli hastalarda 5. Kromozomdaki delesyon bu kromozomun uzun kolundaki APC geninin tanımlanmasına yol açmıştır(5q21).APC 22 geni mutasyonunun düşünülmektedir. kolorektal APC karsinogenezin genindeki allelik erken delesyonlar dönemlerinde FAP oluştuğu dışındaki kolon adenomlarının %20-50’sinde ve kolon karsinomlarının %60-80’inde rastlanmaktadır (26). APC, beta katenine bağlanarak hücre büyümesi ve hücre ölümünü düzenler. Ayrıca hücre hareketi ve mitotik iğ gelişimini etkileyen mikrotübüllerle birlikte lokalize olur.APC kesilmesinin, hücre çoğalmasını değiştirdiği ve onun yokluğunda hücrelerin apoitozise gitme yeteneğinin azaldığı öne sürülmektedir (25). APC genindeki mutasyonların çoğu APC proteininin kısalmasının sonucu oluşmaktadır (35). APC genindeki anormallikler aynı zamanda adezyon molekülü olan E -cadherin de oluşan değişiklikler nedeniyle hücreler arasındaki normal adezyonların bozulmasına sebep olmaktadır (26). 3.1.2.1.2.P53 geni mutasyonu P53 geni bir tümör supresör gen olup 17.kromozomunda lokalize olmuştur ve bir hücre fosfoproteini olan p53 proteinin sentezinden sorumludur. Bu protein hücre çoğalması ve farklılaşmasınn düzenlenmesinde rol oynayan proteindir. P53 geni normalde hücre siklusunda G1-S fazları arasında geçen sürede hücrenin oluşabilecek DNA hasarlanmasında karşı korunmasını sağlamaktadır. P53 geninin inaktivasyonu adenomun karsinoma dönüşümüne aracılık etmektedir. Kolon kanserinde kromozom 17p nın delesyona uğrayan kısmı P53 geni içeren kısmıdır ve sıklıkla p53 geninin bir alleli delesyona uğramışken diğer allelde nokta mutasyon bulunmaktadır (26). P53 tümör baskılayıcı protein hücre siklusunun kontrolünde, DNA bütünlüğü ve hücre canlılığında çok işlevli bir transkripsiyon faktörüdür. P53 geni ve onun fonksiyonlarıyla bağlantılı genler komplike bir gen şebekesi oluştururlar. Gen şebekesinde oluşabilecek güçlü bir bağlantı kopukluğu durumunda, engellenen P53 geni birçok bozukluğa neden olur (28). 3.1.2.1.3.DCC geni mutasyonu DCC bir supresor gendir ve 18. Kromozomunda lokalize olmuştur(18q21). Bu genin delesyonu kolorektal kanserlerin % 70 inde ve ileri derecede displazi gösteren adenomların yaklaşık yarısında saptanırken hafif displazi gösteren adenomlarda 23 görülmemektedir.DCC geni normal kolon mukozasında da yapılmakta olan ve hücre adezyon moleküllerinde benzer bir protein sentezini düzenlemekte (E cadherin),adezyon molekülüne benzer bu protein sentezlenemediğinde hücreler arası etkileşimin neoplazik transformasyonla sonuçlanacak yönde değiştiği düşünülmektedir (26). DCC varlığı 2 ve 3. Evredeki kolorektal kanserlerde kötü prognozun oldukça kuwetli bir belirleyicisidir (26,29). Kolorektal karsinomlardaki çoğu mutasyon, K-ras geninin Kodon 12’sini etkiler.Nadir olarak N-ras geninde mutasyon görülür. Ras mutasyonları, adenom gelisiminin intermediate evresi sırasında meydana gelir. Genellikle APC mutasyonlarından sonra görülür (25). 3.1.2.1.4.p16INK4 VE Retinoblastom geni(Rb): Rb: hücre siklusunu düzenlemede anahtar rol oynayan nükleer bir fosfoproteindir. Fosforile formu inaktif, defosforile formu aktiftir. G1’den S fazına geçişi engelleyen fren görevi yapar (30). Rb, kolorektal karsinomların %80’inde eksprese edilir. Siklin ailesiyle ve direkt p53’ü aktive eden E2F adlı transkripsiyon faktörle ilişkilidir. Rb’un kolorektal karsinomdaki biyolojik rolü, P53kadar belirgin değildir ve prognoz üzerinde etkisi olmadığı görülmektedir. p16INK4,yoğun CpG hipermetilasyonu tarafından inaktive edilebilir. P16, G1’e özel bir hücre siklusu inhibitörüdür ve bunun inaktivasyonu hücre siklus kontrolünün bozulmasıyla sonuçlanır. P16 promoterin hipermetilasyonu, ülseratif kolitteki displastik ve karsinomatöz dokuda bulunmuştur (25). 3.1.2.2. Protoonkogenlerin aktivasyonu Protoongokenler hücrede uyarı iletiminde ve hücre büyümesinin kontrolünde rol oynayan genlerdir. Bu genlerin uygunsuz aktivasyonu tümör oluşumuna neden olur. Ras geni bugüne kadar üzerinde en çok durulmuş onkogendir (26). Hücre membranındaki büyüme faktörü reseptörlerinden gelen sinyallerin iletiminde rol oynarlar. Çesitli büyüme sinyalleri p21 ras aktivasyonunu başlatır. Bu, sinyal iletimi için gerekli bir basamaktır. Kodon 12, 13 veya 61’deki mutasyonlar; Ras protoonkogenlerinin onkogenlere dönüşmesine neden olur ve bu otonom hücre büyümesi ve çoğalmasıyla sonuçlanır (25). 24 İnsanda hücre içi uyarı iletisini düzenleyen bir nükleotid(guanin) bağlayan proteini kodlayan 3 ras geni mevcuttur(k-ras, n-ras, h-ras). K-ras geni 12.kromozomun kısa kolunda yerleşmiştir. Kolorektal kanserlerin yaklaşık %65 inde bir ras geninde nokta mutasyonu saptanmaktadır. Ras protoonkogenlerinin aktivasyonu karsinom oluşumu için görünmemekle birlikte küçük adenomun büyük adenoma dönüşümü surecinde rol oynayabileceği düşünülmektedir (26). 3.1.2.3.DNA onarım genlerindeki değişiklikler İnsanda genomu 23 çift kromozomda bulunan yaklaşık 100.000 gendeki 3 milyara yakın nükleotidden oluşmuştur. Her bir kromozom çifti kalıtım yoluyla anne ve babadan geçer ve kromozom üzerinde her genin allel olarak adlandırılan ve bir benzeri bulunur. Kromozomlardaki nükleotid şifresi hücre bölünmesi sırasında kopyalanma ve yeniden eşleşme suretiyle yeni oluşan hücrelere aktarılır. Nükleotid çiftinin kopyalanması sırasında meydana gelen mutasyonların düzeltilmesini sağlayan onarım genleri vardır (MMR geni). Kolon kanserlerinde kromozom kararsızlıkları, kromozom translokasyonları ve mikrosatellit kararsızlığı gibi değişik genomik kararsızlıklar sık görülür (26). Tablo 1 de kolon kanserine neden olan genler gösterilmektedir. Tablo 1:Kolon kanserine neden olan genler (31) 25 Mikrosatellitler genom boyunca dağınık olarak yerleşmiş ve yüksek polimorfizme gösteren nükleotid bölgelerdir. HNPCC’li hastaların tümörlerinde bu nükleotid bölgesinin uzunluğunun normal dokudakine göre oldukça değişken bir özellik gösterdiği anlaşılmıştır. MSI’nın varlığı DNA sentezi sırasında hata oluşma olasılığını artırmaktadır. MMR genlerindeki mutasyonlar ve bu sistemin inaktivasyonu genomik kararsızlığa ve replikasyon hatalarının artmasına sebep olur. hMLH1, hPMS1, hPMS2, hMSH2, hMSH3 ve hMSH6 olmak üzere 6 MMR geni tanımlanmıştır. Bunlar içinde hMSH2 ve hMLH1 deki mutasyonlar MSI ‘nın rol oynadığı kolon tümörlerinde en sık görülen mutasyonlardır (26). 26 4. KOLON KANSERİNDE TEDAVİ Herhangi bir kanserin tedavisinde temel amaç hastanın yaşam kalitesini koruyarak kanseri tedavi etmek ve ileride tekrarlamasını engellemektir. Kolorektal kanserin cerrahi tedavisinde de benzer şekilde ileride tekrarlama ihtimalini en aza indirmek esas hedeftir. Bu, uygun yeterince etkin cerrahi ve gerekli hallerde adjuvan tedavi ile sağlanabilir (38). Kolorektal kanserlerin tedavisi cerrahidir. Kemoterapi ve radyoterapi yardımcı tedavi yöntemleridir (32,33). 4.1.Cerrahi tedavi Kolon kanserlerin esas tedavisi tümörlü kısmın ameliyatla çıkarılması ve barsak pasajının sağlanması için çıkarılan kısmın alt ve üst uçlarının tekrar karşılıklı bağlanmasıdır. Kolonlar uzun olduğu için bu işlem kolaylıkla uygulanabilir (34). Tümör cerrahi girişimle tam olarak çıkartılamıyorsa, mevcut semptomların rahatlatılabilmesi ya da olası komplikasyonların önlenmesi amacıyla, daha kısıtlı rezeksiyonlar, tümörün proksimalinden açılan saptırıcı ostomiler (kolostomi, ileostomi) ya da köprüleme (“by pass”) gibi palyatif cerrahi işlemler de uygulanabilir (37). Hastada kolon tümörü saptandığında, kolonun diğer bölümlerinde aynı zamanda senkron kanser ya da adenomlar söz konusu ise ya da ailede kolorektal kanser (KRK) öyküsü varsa, bu koşullarda tüm kolon segmentlerinde karsinom gelişme riski vardır ve bu nedenle daha kapsamlı cerrahi tedavi seçenekleri gündeme gelebilir (37). 4.2.Kemoterapi Günümüzde kolorektal kanser tedavisinde en çok kullanılan kemoterapotik ajan 5fluorouracil (5-FU) dir. Leucovorin, interferon alfa veya levamisol ile kombine edilmesi 5-FU’ in etkisini arttırmaktadır. 5-FU ile leucovorinin birlikte kullanılmasının nuks 27 oranını azalttığı ve sürviyi uzattığı saptanmıştır. Son yıllarda yapılan çalışmalarda 5-FU, interferon alfa ve interlokin 2’ nin birlikte kullanılması ile daha iyi sonuçlar elde edildiği savunulmaktadır (32). Methotreksat,cisplatin,streptozotocin,vincristine de kullanılmaktadır (34). Şekil 10 da kolon kanserinde adjuvan kemoterapi şeması görülmektedir. Şekil 9: Kolon kanserinde adjuvan kemoterapi şemaları (39) 4.3.Radyoterapi Kolorektal kanserler genellikle radyoterapiye dirençlidirler. Ancak preoperatif dönemde adjuvan olarak, postoperatif dönemde ise nüksleri önlemek amacıyla kullanılabilir (32). Hastalığın lokal kontrolü açısından önemlidir.Ağrı kontrolünde yararlıdır (34). Hastalarda tümör yatağı cerrahi klipslerle işaretlenip 25-28 fraksiyonda 45-50 Gy dozunda radyoterapi verilir. İnce bağırsak dozu 45 Gy aşmamalıdır. Radyoterapi eşzamanlı 5 fluorourasilli kemoterapi ile uygulanmalıdır. Doku toksisitesi tomoterapi ile azaltılabilir. Yakın veya pozitif cerrahi sınır var ise, doz artırımı düşünülmelidir (39). 28 4.4. İmmünoterapi Kemoterapötikler,özellikle 5-FU,diğer tedavi yöntemleriyle beraber kullanılmaktadır. 5-FU ‘nin BCG ile kullanılması konusunda çalışmalar yapılmıştır. Bunlarda, sağkalım ve hastalıksız yaşam süresinde artış belirlenmiştir. Yalnız bu bulgular randomize, kontrollü çalışmalarla desteklenmemiştir (26). BCG ile yapılan immünoterapi,tümör kitlesi minimuma indirildikten sonra a)Tümörün içine ya da hemen yakınına verildiğinde b)Hastanın BCG cevabı varsa, c)Yeterli miktarda yüksek doz verildiğinde maksimum etki gösterir (26). Uygulama yolları doğrudan tümöre ,intradermal,intrakaviter ya da oral olabilir (26). 29 5. SONUÇ Kolorektal kanserin gelişim basamaklarının genetik kimliği ortaya konuldukça anlaşılmaktadır ki kanser gelişimi farklı yolakları izleyen heterojen bir hastalıktır. Kolorektal kanser normal dokuda büyümeyi kontrol eden moleküler mekanizmaların bozulmasına yol açan bir seri genetik değişikliklerin birikimi sonucunda oluşmaktadır. Karsinogenezde ilk değişiklikler hücre büyümesi ve programlanmış hücre ölümü arasındaki normal dengeyi etkileyen olaylardır. Kolorektal tümörler onkogenlerin mutasyonel aktivasyonu ve tümör supresör genlerin mutasyonel inaktivasyonu sonucunda oluşurlar. Günümüzde kolorektal kanser gelişimine sebep olan genel değişiklikleri üç temel grupta incelenebilir. 1.Tümör supresör gen aktivitesinin azalması ya da kaybolması(APC geni , P53 geni DCC geni , p16INK4 VE Retinoblastom geni) 2.Protokogenlerde oluşan değişiklikler(k-ras,n-ras,h-ras geni) 3.DNA onarım ile ilgili genlerdeki değişiklikler(MMR geni)dir. Yapılan çalışmalarda bu genlerde meydana gelen mutasyonlar kolorektal kanser oluşumuna etkilediği görülmüştür. Kalıtsal non-polipozal kolerektal kanser, hatalı eşleşmenin onarımındaki bozukluktan, kolerektal kanser ise baz çıkarma onarımındaki bir bozukluktan kaynaklanır. Hatalı eşleşme onarım mekanizması genlerinde mutasyon olan bireylerin kalıtsal nonpolipozal kolon kanserine (HPNCC) yatkın oldukları tespit edilmiştir. 30 6. KAYNAKÇA 1. http://ahbirdoktorolsam.ertekmar.com Erişim Tarihi: 17.04.2011 2. Gürbüzel M.Kolorektal karsinomlarda p16 ekspresyonu ve prognostik parametrelerle karşılaştırılması. Uzmanlık tezi. Haseki Eğitim ve Arastırma Hastanesi Patoloji Bölümü İstanbul 2008:66 3. Ulukaya E.Akciğer Kanserleri.Tanı ve Tedavide Temel İlkeler ve Uygulamalar Editörler: Prof. Dr. Kayıhan ENGİN ve Prof. Dr. Nihat ÖZYARDIMCI Bölüm III. 4. Bütüner Debeleç B,Kantarcı G(2006). Mutasyon,Dna hasarı,Onarım mekanizmaları ve kanserle ilişkisi. Ankara Ecz. Fak. Dergisi 35 (2) 149 - 170 , 2006 5. www.istanbul.edu.tr/itf/itfogrenci/.../079_gen.mutasyonu.ve.dna.onarimi.pdf Erişim Tarihi 24.11.2010. 6. www.erdalbalcan.com/DNA%20TAMIR%20MEKANIZMALARI2009.ppt Erişim Tarihi: 10.02.2011. 7. Özkaralı E. β talasemi moleküler tanısında klasik yöntemlerle mikroarray yönteminin karşılaştırılması. Yüksek Lisans Tezi. Çukurova Üniversitesi Sağlık Bilimler Enstitüsü Biyokimya Anabilim Dalı. Adana 2007:65 8. www.assulapia.com/tus/tus18.pdf Erişim Tarihi: 18.02.2011 9. www2.aku.edu.tr/~mkonuk/Gen%20mutasyonu.pdf Erişim Tarihi: 16.12.2010 10. Onur E, Tuğrul B,Bozyiğit F.Dna hasarı ve onarım mekanizması.Türk klinik Biyokimya Dergisi 2009; 7(2): 61-70 11. http://whqlibdoc.who.int/publications/2009/9789283204237_tur_p189-260.pdf Erişim Tarihi: 17.04.2011. 12. Çulcu T. İnsan hücresindeki dna hasar ve mutasyonlarının rapd tekniği kullanılarak araştırılması. Yüksek lisans tezi .Anadolu Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Biyoloji Anabilim Dalı. 2007:92 13. Verjat T, Dhenaut A, Radicella JP, Araneda S.Detection of 8-oxoG DNA glycosylase activity and OGG1 transcripts in the rat CNS. Mutat Res 2000;460: 127-38. [PubMed: 10882853]. 31 14. Gülnihal Kulaksız, Aziz Sancar. Nükleotid Eksizyon Onarımı ve Kanser. Türk Biyokimya Dergisi 2007; 32 (3); 104–111. 15. Zhang Y, Rohde LH, Wu H. Involvement of Nucleotide Excision and Mismatch Repair Mechanisms Current Genomics, 2009, Vol. 10, No. 4. 16. Li GM. Mechanisms and functions of DNA mismatch repair. Cell Res 2008; 18: 8598. 17. www.istanbul.edu.tr/fen/notlar/1266844099.pdf Erişim Tarihi: 17.01.2011 18. Sökmen S. Kolorektal Kanserde Moleküler Genetik ve Tümör Fizyopatolojisine Dair Temel Bilgi. Kolon ve Rektum Kanserleri. 1. Baskı. Baykan A, Zorluoğlu A,Geçim E,Terzi C (Editörler).Türk Kolon ve Rektum Cerrahisi Derneği İstanbul, 2010 145-152 . 19. Yıldız M. Evre I-III kolon kanserinde prognostik faktörlerin araştırılması. Uzmanlık tezi .Trakya üniversitesi tıp fakültesi iç hastalıkları anabilim dalı.Edirne 2008:63 20. Jemal A, Siegel R, Ward E, Murray T, Smigal C, Thun MJ, et al. Cancer statistic,2007. CA Cancer J Clin 2007;57(1):43-66. 21. Nursal T , Hamaloğlu E , Enünlü T. Yaşlı kolon kanseri hastalarında cerrahi tedavi. Arasştırma.Geriatri 1 (2): 89-92, 1998 22. Soytürk M..Kolorektal kanser epidemiyoloji ve risk faktorleri. Dokuz Eylül Üniversitesi Tıp Fakültesi İç Hastalıkları Anabilim Dalı.İzmir www.tihud.org.tr/uploads/content/kongre/7/7.28.pdf Erişim Tarihi: 07.01.2011 23. Çefle K.Kanser Genetiği.Klinik gelişim dergisi.2009;22/3:50-59 http://www.klinikgelisim.org.tr/eskisayi/kg22_3/9.pdf Erişim Tarihi: 13.11.2010 24. Volgelstein B,Fearon ER.A genetic model of colorectal tumoogenesis.Cell 1990;61:759-67 25. Uçaryılmaz E.Kolorektal karsinomlarda Dna hatalı eşleşme(Mismatch)tamir genleri MLH-1 ve MSH-2’nin karsinogenezdeki yeri ve tümör biyolojisi ile ilişkisi. Uzmanlık tezi .İstanbul üniversitesi Cerrahpaşa tıp fakültesi patoloji anabilim dalı.İstanbul 2006:77 26. Alemdaroğlu K,Akçal T,Buğra D.Kolon rektum ve anal bölge hastalıkları.2.Baskı İstanbul. Türk Kolon ve Rektum Cerrahi Derneği.2004.s 400-474 27. http://www.drahmetdobrucali.com/hastaliklar/kalin-barsak-kanseri-kolon-kanserikolorektal-kanser/ Erişim Tarihi: 02.04.2011 28. Yılmaz E,Altunok V.Kanser ve p53 geni,Avkae Dergisi 2011 ;1:19-23 32 29. www.gata.edu.tr/dahilibilimler/gastro/egitim/dersler/18.ppt Erişim Tarihi: 15.03.2011 30. http://tip.sdu.edu.tr/akademikyapi/dersnotlar/Patoloji/Doc_Dr_Nilgun_Kapucuoglu/ onkogen.pdf Erişim Tarihi: 18.11.2011 31. www.genomed.com.tr/katalog/genomed_urun_katalog.pdf Erişim Tarihi: 24.03.2011 32. http://www.molekulerpatoloji.com/ders/18.pdf Erişim Tarihi: 14.04.2011 33. Karahasanoğlu T. Kolorektal Kanserler: Tanı ve Cerrahi Tedavi. Gastrointestinal Sistem Hastalıklar Sempozyumu, , s. 271-279 ,11-12 Ocak 200,İstanbul 34. Coşkun A.Kolon Kanseri.www.istanbulsaglik.gov.tr/w/sb/egt/pdf/kolon_kanseri.pdf Erişim Tarihi: 03.01.2011. 35. Giardiello FM,Brensinger JD,Petersen GM, et al.The use interpretation of commercial APC gene testingmfor familial adenomatous polyposis. 36. http://www.bio.brandeis.edu/classes/biol122a/BIOL122Mutagenesis.ppt Erişim Tarihi: 24.04.2011 37. Akçal T, Ertürk S. Kolon Kanseri Cerrahisi: Ameliyat Teknikleri. Baykan A, Zorluoğlu A, Geçim E,Terzi C (Editörler). Kolon ve Rektum Kanserleri. 1. Baskı. İstanbul. Türk Kolon ve Rektum Cerrahi Derneği.2010.s 235-248 38. Yılmazlar T, Öztürk E.Nüks Kolon Kanserinde Tedavi. Baykan A, Zorluoğlu A, Geçim E, Terzi C (Editörler).Kolon ve Rektum Kanserleri. 1. Baskı. İstanbul. Türk Kolon ve Rektum Cerrahi Derneği.2010.s353-364 39. Büyükünal E. Kolon Kanserinde Adjuvan / Neoadjuvan ve Metastazda Medikal Tedavi. Baykan A, Zorluoğlu A,Geçim E,Terzi C(Editörler).Kolon ve Rektum Kanserleri. 1. Baskı. İstanbul.Türk Kolon ve Rektum Cerrahi Derneği. 2010. s 365370. 33 ÖZ GEÇMİŞ KİŞİSEL BİLGİLER Adı, Soyadı : Doğan CERAN Uyruğu : Türkiye (TC) Doğum Tarihi ve Yeri: 28 Temmuz 1988, Nevşehir Medeni Durumu : Bekâr Tel : 05054746732 E mail : [email protected] EĞİTİM Derece Mezuniyet Tarihi Lise Özel Kardelen Koleji,Nevşehir 2005
