Vía de señalización Notch en el cáncer cervicouterino

Universidad Técnica Particular de Loja Biología Celular y Bioquímica y “A” 13/Mayo/2013 Primer Molecular Farmacia Bimestre Melania Elizabeth Gordillo Herrera - Viviana Berenice Obaco Zhamungui- Nathaly Gabriela Veintimilla Morales

Vía de señalización Notch en el cáncer cervicouterino RESUMEN Desempeñando la vía de señalización Notch la base primordial a nivel de las diferentes etapas dentro del desarrollo celular como lo son proliferación, crecimiento, diferenciación y apoptosis, creemos importante analizar la relación que tiene esta vía con una enfermedad en la cual se encuentra células cancerosas malignas en los tejidos del cuello uterino conocida como, cáncer cervicouterino o también llamado cáncer de la matriz o del cuello del útero, según la Organización Mundial de la Salud el CaCu es considerado como la segunda causa de muerte por cáncer en mujeres a nivel mundial. Por lo que podemos decir que la vía de señalización notch tiene una función importante ya que controla las decisiones del destino celular y gracias a la función de esta vía en el cáncer evita la respuesta de las células neoplásicas a la señal de la diferenciación, y al permitir mantener a las células en un estado indiferenciado logra el desarrollo de terapias más efectivas contra esta enfermedad. Palabras claves: Notch, cáncer cervicouterino, célula, apoptosis.

INTRODUCCIÓN La vía de señalización Notch es una vía de desarrollo altamente conservada, que desempeña un papel crítico en la toma del destino de la célula, los patrones del tejido y la morfogénesis. Cada vez hay más pruebas de que esta vía es desregulada en una variedad de tumores malignos, y puede comportarse como ya sea un oncogén o un supresor de tumores en función del contexto celular. (Yin, 2010) Desde este descubrimiento, la señalización de Notch aberrante se ha sugerido que participan en una amplia variedad de neoplasias humanas. En este artículo, nos centraremos en los estudios recientes que vinculan la

señalización Notch aberrante contra el cáncer CaCu. Notch como su ligando Delta son proteínas transmenbrana con numerosas repeticiones similares a EGF en sus dominios extracelulares, participan en un tipo de diferenciación celular altamente conservado e importante en vertebrados e invertebrados, denominada inhibición lateral. La proteína Notch es sintetizada como una proteína de membrana monomérica en el retículo endoplasmático, la interacción entre Delta y Notch activa el corte proteolítico de Notch libera su segmento citosólico, transloca el núcleo y regula la trascripción de genes diana específicos. La señalización Notch controla los destinos celulares en la mayoría de tejidos y tiene consecuencias en la

diferenciación, la proliferación la creación de asimetría celular y la apoptosis. (Lodish et al 2005). La función de la señalización Notch involucra una gran variedad de procesos celulares incluyendo el mantenimiento de células, especificación del destino celular, diferenciación, proliferación y apoptosis, por lo que posee efectos pleiotrópicos en diferentes órganos. (Santos et al 2006). En los diferentes tipos de cáncer, se han encontrado involucradas diversas vías de señalización celular, dentro de las cuales la vía de señalización Notch juega un papel fundamental en las diferentes etapas de desarrollo celular. En humanos existen cuatro genes Notch (1 al 4), los cuales están involucrados en algunos tipos de cáncer, se ha reportado que mutaciones en el gen Notch 1, son las responsables del fenotipo neoplásico como es el caso del cáncer cervicouterino (CaCu) uno de los tipos de cáncer más estudiado en relación con la vía Notch. (León et al 2008). Componentes de la vía Notch se sintetiza en forma de precursor inactivo (pre-Notch) y su procesamiento en el complejo de Golgi (paso 1) es a través de hidrólisis generada por la enzima convertasa similar a Furina. El producto de esta reacc0069S ón es la formación de las subunidades IC, TM y EC que se reensamblan posteriormente en la membrana plasmática (paso 2) como un complejo heterodimérico activo. La unión de Notch y su ligando (paso 3) proveniente de una célula vecina, induce el procesamiento de Notch (paso 4) por la proteína Presenilina-1 (parte del complejo enzimático gama-secretasa) liberando la subunidad intracelular IC. La translocación de IC al núcleo y su unión a factores de transcripción de la familia CSL (paso 5) da como resultado la activación de la expresión de genes específicos, esto es, los factores de transcripción HES, IL-4, NFkB.(Santos et al 2006).

Localización y función de Notch Los estudios realizados sobre la función y localización de los receptores Notch están enfocados, primordialmente, en el receptor Notch-1, mientras que aún no se ha dilucidado el papel que desempeñan el resto de los receptores. La señalización Notch está implicada en la neurogénesis, hematopoyesis y vasculogénesis. Específicamente, Notch2 en la morfogénesis dental, probablemente Notch-3 en neurogénesis y adipogénesis, y Notch-4 en el desarrollo vascular, renal y hepático .Los patrones de expresión de Notch en el desarrollo del embrión de Drosophila son bastante complejos y dinámicos. (Santos et al 2006). Notch se expresa, en la fase inicial de la embriogénesis en mamíferos, en los tejidos que constituyen al mesodermo pre-somita y el neuroepitelio del embrión en desarrollo. La expresión de Notch-1 se visualiza a lo largo de todo el mesodermo pre-somita, en particular, en áreas densas a nivel del borde anterior del mesodermo. Se encontró que dicha expresión disminuye una vez que los somitas se han formado por completo e indica la posible función de Notch-1 en la diferenciación de las células precursoras de los somitas. (Santos et al 2006). Balde y colaboradores caracterizaron la expresión específica de Notch-1 utilizando un arreglo de 59 tipos de tejidos normales humanos. Se demostró que Notch-1 se expresa a altas concentraciones en una amplia variedad de tejidos en el epitelio estratificado de la epidermis y en capas suprabasales intermedias de las mucosas de la cavidad oral, esófago, ectocérvix y vagina.(Santos et al 2006). Genes blancos. El proceso de activación de la vía Notch tiene como finalidad la transcripción de genes blanco como son: Bcl-2: este gen codifica una proteína integral de membrana mitocondrial, bloquea la muerte apoptótica de varios celulares como linfocitos.

NFKB2: particularmente participa en el desarrollo de órganos linfoides y estimula la expresión de varios genes como las proteínas antiapoptóticas. HES: (hairy/enhancer of Split) familia de factores de transcripción, que modulan negativamente a gens como los de la familia achaete-scute, que induce la diferenciación neuronal. P21: codifica un potente inhibidor de cinasasciclinodependientes. Esta proteína se une a los complejos ciclinaCDK2 o CDK4 e inhibe su función y funciona como regulador de la progresión a G1 del ciclo celular. IL-4: la proteína codificada por este gen es una citosina pleiotrópica producida por las células T activadas (efecto protector contra el desarrollo de enfermedad). I3K: la fosfatidil inositol-3-cinasa es una proteína de señalización que confiere resistencia a la anoikisis (desencadenamiento de muerte celular por pérdida de adhesión con la matriz circundante) y a la apoptosis mediada por p53. ERBB2: factor de transcripción; estimula la proliferación y el crecimiento celular. La desregulación de la señalización Notch está ligada a varios tipos de enfermedades como carcinomas. Existen evidencias de que la vía Notch participa en la transformación neoplásica. Entre las causas más frecuentes en el desarrollo de cáncer se encuentran la presencia de mutaciones, delecciones, translocaciones e inserciones virales en sus genes. (Marino, 2005). Cáncer cervicouterino (CaCu) y Notch El cáncer cervical es uno de los cánceres comunes en las mujeres de todo el mundo. En los últimos años, se ha informado el aumento de la expresión de la señalización de Notch en células de cáncer cervical y carcinomas del cuello del útero. Por otra parte, la expresión NICD fue mayor en los cánceres de cuello uterino de alto grado, la afectación ganglionar y la invasión del parametrio. Se ha aceptado que el virus del papiloma humano de alto riesgo (VPH) estuvo

implicado en la progresión del cáncer cervical, y curiosamente el VPH E6 y E7 expresión proteica fue encontrado para ser causalmente relacionadas con la regulación de la expresión de Notch-1 humano línea celular de carcinoma de cuello uterino. Por otra parte, se observó la activación de NICD, Hes-1, y Jagged-1 en la mayoría de cáncer de cuello uterino, y fue acompañada por la activación de la ruta de NF-kappa B. Curiosamente, varios estudios han demostrado que la alta expresión de Notch-1 conduce a la detención del crecimiento de células de cáncer cervical, lo que sugiere la complejidad de la función de la señalización de Notch en el contexto de los cánceres cervicales humanos. (Wang, 2011).El primer estudio realizado sobre Notch en CaCu en humano señala que su expresión está asociada a poblaciones celulares específicas: células escamosas del cérvix en carcinomas in situ e invasivos. En donde se encuentra que la mutación encontrada en Notch-1 provoca un cambio a nivel aminoácidos de una leucina por prolina, ocasionando un cambio conformacional de su estructura terciaria lo que provoca la aparición de la enfermedad. Estas proteínas en su forma patógena se multiplican exponencialmente al ponerse en contacto con las proteínas normales, ya que les inducen el cambio conformacional que las vuelve infecciosas. Según Santos se observó, además, que la distribución subcelular de Notch-1 cambia en la medida en que la enfermedad progresa de preneoplasia (NIC3), con altas concentraciones de Notch-IC en elcitoplasma a altas concentraciones de Notch-IC en el núcleo en carcinomas microinvasivos. (Santos et al 2006). Para ello se realizaron estudios acerca del papel que desempeña la expresión espontánea de Notch-1 en CaCu; estos estudios se basaron en producir un silenciamiento de Notch-1 a través de siRNA (smallinterfering RNA) e inhibición farmacológica de la enzima g-secretasa.

Ambos experimentos muestran que la susceptibilidad de las células transformadas de CaCu se incrementa en gran medida al tratarlas simultáneamentecon altas concentraciones de cisplatino (tratamiento sistémico de uso cotidiano en pacientes con CaCu), al activar a la caspasa 3 y, como consecuencia, la inducción a apoptosis .(León et al 2008). DISCUSIÓN Los componentes de la vía Notch están involucrados en una gran variedad de enfermedades humanas, siendo la más frecuente el cáncer. Entre las causas principales se encuentran la presencia de mutaciones, deleciones, translocaciones e inserciones virales en sus genes. En el cáncer cervicouterino las células cancerosas malignas (cancerosas) se encuentran en los tejidos del cérvix o cuello y en el cuerpo del útero, esta enfermedad se desarrolla lentamente. Antes que aparezcan células cancerosas en el cuello uterino, los tejidos normales pasan por un proceso conocido displasia, en cuyo transcurso empiezan a aparecer células anormales El primer estudio realizado sobre Notch en CaCu en humano señala que su expresión está asociada a poblaciones celulares específicas: células escamosas del cérvix en carcinomas in situ e invasivos. Se observó, además, que la distribución subcelular de Notch-1 cambia en la medida en que la enfermedad progresa de preneoplasia (NIC3), con altas concentraciones de Notch-IC en el citoplasma a altas concentraciones de Notch-IC en el núcleo en carcinomas microinvasivos. CONCLUSIONES 

Mediante el proyecto hemos podido identificar que se han ha reportado mutaciones en el gen Notch 1 y son las responsables del fenotipo neoplásico como es

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el caso del cáncer cervicouterino (CaCu) uno de los tipos de cáncer más estudiado en relación con la vía Notch. Hemos podido conocer que la vía de Señalización Notch controla las decisiones del destino celular incluyendo el desarrollo y la renovación de las células madre y la diferenciación en muchos tejidos postnatal. Podemos apreciar que Señalización Notch es una importante forma de comunicación directa entre células que participan en la determinación del destino celular, potencial de células madre y el compromiso linaje. Para terminar podemos decir que la vía de señalización Notch está frecuentemente desregulada en el cáncer, lo que permite mantener a las células en un estado indiferenciado, y gracias a esto nos brinda el desarrollo de una nueva estrategia terapéutica. Por lo tanto, la orientación de señalización Notch por "agentes naturales", también podría abrir nuevas vías para erradicar los tumores mediante la eliminación de células madre cancerosas hacia el tratamiento exitoso del cáncer.

REFERENCIAS o

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