W4 HC.5 Ontregeling apoptose in kankercellen

Question 1

Wat gebeurt er wanneer een cel stress ervaart/ DNA schade?

Answer 1

cel kan of in apoptose gaan, of senescence

Question 2

Waar is apoptose belangrijk voor?

Answer 2

Belangrijk voor normale ontwikkeling van zoogdieren.

Question 3

Verschil apoptose en necrose?

Answer 3

Apoptose: treedt op als gevolg van fysiologische signalen, actief proces.
Wordt als een schone dood gezien, geen immuun response.

Necrose: treedt op na externe beschadiging.
Veroorzaakt ontstekingsreactie en weefselschade.

Question 4

Morfologie van apoptose?

Answer 4

• cel krimpt, verliest cel-cel contact, chromatinecondensatie
• nucleus en organellen krimpen
• apoptotische bodies (stukjes cellen uit elkaar raken)
• fagocytose
  -> alles blijft binnen de cel!!
  hierdoor ontstaat geen immuunrespons

Question 5

Fysiologische en pathologische processen waarin apoptose een rol speelt?

Answer 5

• embryogenese
• afstoten epitheelcellen (darm,huid)
• verwijderen auto-reactieve T cellen
• celdood in tumoren
• celdood na DNA schade of cellulaire stress

Question 6

mechanisme apoptose?

Answer 6

1. signaal -> intrinsiek (bijv. DNA schade/cel stress) en extrinsiek (TNF, FASL)
2. controle en integratie -> via mitochondriele permeabiliteit (Bcl-2 familie) en via receptor (bij TNF en FASL)
3. uitvoering -> caspase (afbraak cellulaire eiwitten) en DNAse activering (DNA afbraak)
   4 afvoer van dode cellen/celfragmenten door fagocytose

Question 7

apoptose pathway?

Answer 7

• Kan intrinsiek -> via p53, welke DNA schade/stress erkent en zo vanuit de mitochondrien cytochrome C aanmaakt
• Kan extrinsiek (via FASL, welke bindt aan FAS, welke aan het membraan zit en zo intracellulaire reacties laat plaatsvinden)
  -> beide pathways zorgen uiteindelijk voor activatie van caspases (proteases), welke tot apoptose leidt

Question 8

Hoe werkt intrinsieke pathway van apoptose signaal?

Answer 8

• Bcl-2 remt apoptose
• BAX induceert apoptose
• de relatieve concentraties van bovenstaanden bepalen of een cel dood gaat
• Bcl-2 en BAX doen hun werk aan de mitochondriele membraan
• door het vormen van porien in de mitochondriele buitenmembraan wordt cytochroom c vrijgemaakt, hetgeen leidt tot initiatie van de caspase cascade en zo tot apoptose

Question 9

Wat gebeurt er met apoptose in een kankercel?

Answer 9

wordt vaak geremd, waarna toename tumorcellen

Question 10

Wanneer kiest een cel om bij cellulaire stress in senescence te gaan?

Answer 10

• bij tekort aan GF
• DNA schade door ioniserende schading of chemotherapie
• telomeer erosie
• oncogene stimuli

Question 11

Wat zijn senescence cellen?

Answer 11

• onomkeerbaar in de G0 fase van de celcyclus
• veranderen van celmorfologie (cellen worden platter en groter)
• expresseren van celcyclus remmende eiwitten (p53, p21, p16, etc)
• produceren SASP (Senescence-Associated Secretory Phenotype) factoren: uitgescheiden eiwitten cytokinen, GF’en, enzymen, etc.
• SASP factoren veroorzaken ontstekingen

Question 12

positieve effecten senescence?

Answer 12

Wanneer een normale cel stress/DNA schade ervaart, gaat het in senescence en produceert het SASP. SASP kan zorgen voor weefsel homeostase, uitschakelen pre tumorcel en kan de cellen om de senescence cel ook een senescence cel maken.

Question 13

Wat gebeurt er met een senescence cel?

Answer 13

Doordat een senescence cel cytokines gaat produceren, komt uiteindelijk het immuunsysteem hierop af en worden de senescence cellen verwijderd door het immuunsysteem.
Hiernaast stimuleert de senescence cel ook groeifactoren, waardoor de cel ook weer nieuwe cellen aanmaakt en het weefsel herstelt.

Question 14

negatieve effecten senescence?

Answer 14

Wanneer je immuunsysteem niet meer goed werkt, ruimte het de senescence cellen niet meer goed op en worden de cytokines niet meer verwijderd.
Dit kan leiden tot veroudering, kanker in inflammatie.

Question 15

senescence speelt een rol bij?

Answer 15

bij (+):
- embyogenese
- beperken van weefselschade
- beschermen tegen het ontstaan van kanker
maar ook bij (-):
- weefselveroudering
- tumorprogressie
(door verslechterd immuunsysteem)

Question 16

Wat is het TP53 gen?

Answer 16

• is een tumorsupressor gen
• maakt het p53 eiwit, en werkt als transcriptiefactor
• kan leiden tot cel apoptose en cel senescence
• belangrijk bij moleculaire circuits en kanker

Question 17

Hoe werkt het G1/S checkpoint met p53?

Answer 17

• p53 eiwit niveau omhoog
• p21 gen (CKI) wordt afgeschreven
• cycline E / CDK2 wordt geremd.
  -> G1/S arrest

Question 18

Wanneer wordt p53 geactiveerd?

Answer 18

bij DNA schade/ cellulaire stress

Question 19

Hoe werkt p53 als transcriptiefactor?

Answer 19

werkt als tetrameer, dus met 4 samen. Zo kan deze de expressie van een target gen activeren en krijg je transcriptie.

Question 20

Wat is MDM2?

Answer 20

Als het niet nodig is om de cel in apoptose te laten gaan, zorgt het eiwit MDM2 ervoor dat p53 afgebroken wordt:

negatieve regulator van p53
-> bindt aan p53 eiwit en laat ubiquetine eiwitten binden aan p53, waarna p53 afgebroken wordt , waardoor lage concentratie p53 in de kern, waardoor geen p53 gereguleerde transcriptie

Question 21

Welke 3 domeinen zijn van belang bij werking p53 eiwit?

Answer 21

• transcriptie activerend domein (TAD)
• DNA bindend domein
• tetramerisatie domein

Question 22

Hoe vindt stabilisatie van p53 plaats onder cellulaire stress?

Answer 22

Wanneer het p53 eiwit gefosforyleerd wordt, kan het MDM2 eiwit niet meer binden aan p53. Dit zorgt ervoor dat er een hoge p53 concentratie blijft in de nucleus en dat er apoptose of senescence kan plaatsvinden.

Question 23

Hoe werkt p53 op p21, BAX en MDM2?

Answer 23

• zorgt voor expressie van p21 en remt hierdoor de celcyclus (geeft zo tijd voor DNA herstel, werkt dit niet dan komt BAX actief)
• zorgt voor activatie BAX, en zo apoptose
• zorgt op een gegeven moment voor MDM2 gen activatie, welke uiteindelijk p53 weer afbreekt en zo balans houdt in de cel

Question 24

welke TP53 mutaties bij kanker?

Answer 24

• grote deleties
• verkorte eiwitten (nonsense, frameshifting. splicing)
• missense mutaties (75%)

Question 25

effect missense mutaties in p53?

Answer 25

• structuur eiwit verandert
• bindt niet meer aan DNA
• geen p53 gereguleerde transcriptie
• geen apoptose

Question 26

hoe kan p53 geinactiveerd worden?

Answer 26

1. verlies van beide allelen: geen p53 eiwit geproduceerd
2. missense mutatie: mutant p53 eiwit kan niet binden aan promotor
3. MDM2 amplificatie: p53 eiwit afgebroken bij proteasomen

Question 27

Wat is het verschil tussen onco gen en tumor supressor gen?

Answer 27

• bij tumor supressor gen moet je twee allelen uitschakelen
• bij onco gen is 1 allel genoeg.

Question 28

Take home message

Answer 28

• p53 stopt celcyclus zodat DNA herstel kan plaatsvinden
• bij falen van DNA herstel induceert p53 senescence/ apoptose pathway
• om dit te voorkomen moet de p53 pathway geïnactiveerd worden
• meerdere hits zijn nodig om een normale cel te transformeren in een tumorcel