Kanser Biyokimyası Birleştirilmiş PDF

Kanser Biyokimyası : Karsinojeneze Giriş ve Hücre Döngüsü Prof.Dr. Pınar AKSOY SAĞIRLI-2023 Sunum Akışı Kanser ve karsinojenez tanımı Kanser hücrelerinin özellikleri Hücre Döngüsü, kontrol mekanizması ve kanser Büyüme faktörleri ve kanser  Kanser ve Karsinojenez Kans...

Kanser Biyokimyası : Karsinojeneze Giriş ve Hücre Döngüsü Prof.Dr. Pınar AKSOY SAĞIRLI-2023 Sunum Akışı Kanser ve karsinojenez tanımı Kanser hücrelerinin özellikleri Hücre Döngüsü, kontrol mekanizması ve kanser Büyüme faktörleri ve kanser  Kanser ve Karsinojenez Kanser, hücre büyümesi ve bölünmesi yani hücre döngüsünü düzenleyen mekanizmalardaki bozukluk sonucu ortaya çıkan hücrelerin kontrolsüz veya anormal bir şekilde büyümesi ve çoğalması şeklinde devam eden patolojik bir durumdur. Onkogenez veya tümör oluşumu olarak da adlandırılan karsinojenez, normal hücrelerin kanser hücrelerine dönüştüğü süreçtir.  Kanser hücresinin genel özellikleri Kanser hücrelerinin 3 önemli özelliği vardır: 1. Kontrolsüz çoğalma 2. Lokal dokulara invazyon 3. Metastaz Normal hücre büyümesinde iki ana olay yer alır: 1. Diferansiyasyon (Başkalaşım) 2. Proliferasyon (Çoğalma) Normal hücrelerde her ikisi de iyi ayarlanmıştır ve sıkı kontrol altındadır. Bu iki olaydan herhangi birisi ya da ikisi kontrol dışına çıkarsa normal hücrelerin tümör hücrelerine dönüşme riski artar. Proliferasyo ve Farklılaşma arasındaki farklar  Warburg Etkisi Kanserin bir özelliği, tümör hücrelerinde görülen aerobik metabolizmadan anaerobik metabolizmaya geçiştir. Tümörler büyüdükçe, yerel kan desteğinin ötesinde genişlerler. Yetersiz doku perfüzyonu ve oksijenlenmeyle mücadele etmek için kanserli hücreler oksidatif metabolizmadan uzaklaşır ve bunun yerine ağırlıklı olarak anaerobik glikolize yönelirler. Warburg Etkisi, glukoz alımının ve oksijen varlığında bile laktat üretiminin tercihli olarak artması olarak tanımlanır.  Warburg Effect Glikozdan laktat üretimi, mitokondride glikozun tamamen oksidasyonundan 10-100 kat daha hızlı gerçekleşir. Aslında, herhangi bir zaman periyodunda sentezlenen ATP miktarı, glikoz metabolizmasının herhangi bir formu kullanıldığında karşılaştırılabilir düzeydedir. Liberti MV, Locasale JW. The Warburg Effect: How Does it Benefit Cancer Cells? Trends Biochem Sci. 2016 Mar;41(3):211- 218. doi: 10.1016/j.tibs.2015.12.001. Epub 2016 Jan 5. Erratum in: Trends Biochem Sci. 2016 Mar;41(3):287. Erratum in: Trends Biochem Sci. 2016 Mar;41(3):287. PMID: 26778478; PMCID: PMC4783224. Eğer dokularda yeni bir büyüme görülüyorsa bunun altında yatan iki muhtemel neden vardır: 1- HİPERPLAZİ 2- NEOPLAZİ Bu iki benzer olay arasındaki temel fark büyüme kontrolüdür. Hiperplazi - yararlı bir amacı vardır ve uyaranlar tarafından kontrol edilir. - artan sayıda hücre ile karakterize edilir ancak doku organizasyonunda değişiklik olmaz. Neoplazi - aşırı hücre proliferasyonuyla bağlantılı bir doku neoformasyonudur. - kontrolsüzdür ve hiçbir amaca hizmet etmez. Bu nedenle kontrolsüz çoğalma tüm neoplastik hücrelerin temel bir özelliğidir. Kontrolsüz çoğalma sonuçta tümör adı verilen anormal bir doku kütlesi yaratır. Benign ve malign tümörlerin ayırımı için belirlenen kriterler; Bening Malign Büyüme hızı Yavaş Hızlı Lokal invazyon Kaynaklandığı Progresif infiltrasyon, invazyon, dokuda lokalize çevre doku hasarı Diferansiyasyon İyi diferansiye iyi diferansiye formdan hiç ve Anaplazi diferansiyasyon göstermemeye (anaplazi) kadar değişen geniş bir spektrum içerisinde bulunurlar. Metastaz yok var Diferansiyasyon, tümörün kökenini aldığı normal hücrelere yapısal ve fonksiyonel olarak benzerliğini anlatır. Anaplazi, (dediferansiyasyon) hücrelerin farklılaşma ve oryantasyon kaybı  Metastaz Kanserin, birincil (primer) odakla aralarında bir devamlılık olmaksızın vücudun başka doku ve organlarına yayılması olayıdır. İnvazyon kabiliyeti olan kanser hücreleri kan ve lenf damarlarına veya vücut boşluklarına girerek vücudun başka organ ve dokularına yayılır ve oralarda yeni tümör odakları oluşturur. Genel olarak büyük, kötü diferansiye ve hızlı büyüyen malign tümörlerin metastaz yapma kabiliyetleri yüksektir Yayılma Yolları Karsinoma Lenfatik Bölgesel lenf nodu Kan Sarkoma geç evre karsinoma dolaşımı Kaviteye yerleşim Kavite Neoplazma kavitelere penetre olur (Peritoneal, perikardial, plevral, subarachnoid doşluklar ve eklem boşlukları)  Metastazda yer alan olaylar ve tümörün yayılışı Kanser in situ tek bir yerde bulunan kanser demektir. http://www.nature.com/nrc/journal/v3/n1/fig_tab/nrc967_F1.html  Metastazda yer alan olaylar ve tümörün yayılışı 1. Transforme hücre 2. Klonal yayılma, büyüme ve anjiogenez 3. Bazal membrana yapışma ve işgal 4. Ekstrasellüler matrikse geçiş ve damar girişi (intravazasyon) 5. Konakçı lenfoid hücrelerde etkileşim 6. Emboli Damar içinde 7. Bazal membrana yapışma ve damardan dokuya geçiş (ekstravazasyon) 8. Metastatik hücre topluluğu 9. Anjigenez Uzak alan metastazına uğrayan hücre, mikrometastaz odaklar oluşturarak yıllarca sessiz kalabilir ve bu sürecin sonunda artan bir şekilde büyüyerek anjiojenik metastazları oluştururlar  Normal hücre çoğalması Hücre döngüsü, İnterfaz (G1, S, G2) Mitoz.  Hücre Döngüsü Mitoz (nükleer bölünme), hücre döngüsünün en dramatik aşamasıdır; yavru kromozomların ayrılmasına karşılık gelir ve genellikle hücre bölünmesiyle (sitokinez) sona erer. Bununla birlikte, mitoz ve sitokinez yalnızca 1-2 saat kadar sürer, dolayısıyla hücre döngüsünün yaklaşık %95'i interfazda, yani mitozlar arasındaki dönemde harcanır. İnterfaz sırasında, kromozomlar yoğunlaşır ve çekirdek boyunca dağıtılır, böylece çekirdek morfolojik olarak tekdüze görünür. Ancak moleküler düzeyde interfaz, hücre bölünmesine hazırlık sırasında hem hücre büyümesinin hem de DNA replikasyonunun düzenli bir şekilde gerçekleştiği süredir. Birçok hücre; protein kütlesi ve organellerini ikilemek ve büyütmek için, DNA’sını kopyalamak ve bölünmek için ayırdığı zamandan çok daha fazlasına gereksinim duyar. Bu nedenle büyümeye daha fazla zaman ayırmak için hücre döngüsünün ana fazlarına ek olarak aralık evreleri yerleştirilmiştir.  Hücre Döngüsü Hücre, interfaz boyunca sabit bir hızda büyür; çoğu bölünen hücrenin boyutu bir mitozdan diğerine iki katına çıkar. Buna karşılık DNA, interfazın yalnızca bir kısmı sırasında sentezlenir. DNA sentezinin zamanlaması böylece ökaryotik hücrelerin döngüsünü dört ayrı aşamaya böler.  Cell Cycle: M, G1, S, G2 Döngünün M fazı mitoza karşılık gelir ve bunu genellikle sitokinez takip eder. Bu aşamayı, mitoz ile DNA replikasyonunun başlaması arasındaki aralığa (boşluğa) karşılık gelen G1 aşaması (boşluk 1) takip eder. G1 sırasında hücre metabolik olarak aktiftir ve sürekli olarak büyür ancak DNA'sını kopyalamaz. Birçok hücre; protein kütlesi ve G1'i, DNA replikasyonunun gerçekleştiği S fazı organellerini ikilemek ve büyütmek için, DNA’sını (sentez) takip eder. kopyalamak ve bölünmek için DNA sentezinin tamamlanmasını, hücre ayırdığı zamandan çok daha fazlasına gereksinim duyar. Bu büyümesinin devam ettiği ve mitoz hazırlığı için nedenle büyümeye daha fazla proteinlerin sentezlendiği G2 fazı (boşluk 2) takip zaman ayırmak için hücre eder. döngüsünün ana fazlarına ek olarak aralık evreleri (G faz) yerleştirilmiştir. HÜCRE DÖNGÜSÜ AŞAMALARININ TANIMLANMASI Hücre döngüsünün analizi, hücrelerin farklı aşamalarda tanımlanmasını gerektirir. Mitotik hücreler mikroskobik olarak ayırt edilebilir. Döngünün diğer aşamalarındaki (G1, S ve G2) hücrelerin biyokimyasal kriterlere göre tanımlanması gerekir. S fazındaki hücreler, yalnızca DNA sentezi için kullanılan radyoaktif timidin içerdiklerinden kolaylıkla tanımlanabilir. Örneğin, kültürde hızla çoğalan insan hücrelerinden oluşan bir popülasyon kısa bir süre boyunca (ör. 15 dakika) radyoaktif timidin'e maruz bırakılırsa ve ardından otoradyografi ile analiz edilirse hücrelerin yaklaşık üçte birinin radyoaktif olarak etiketlendiği bulunacaktır, S fazındaki hücrelerin fraksiyonuna karşılık gelir.  HÜCRE DÖNGÜSÜ AŞAMALARININ TANIMLANMASI Hücre döngüsünün farklı aşamalarındaki hücreler, DNA içeriklerine göre de ayırt edilebilir. Örneğin, G1'deki hayvan hücreleri diploiddir (her kromozomun iki kopyasını içerir), dolayısıyla DNA içerikleri 2n olarak adlandırılır (n, genomun haploid DNA içeriğini belirtir). S fazı sırasında replikasyon, hücrenin DNA içeriğini 2n'den 4n'ye yükseltir, dolayısıyla S'deki hücreler 2n'den 4n'ye kadar değişen DNA içeriklerine sahiptir. DNA içeriği daha sonra G2 ve M'deki hücreler için 4n'de kalır ve sitokinezden sonra 2n'ye düşer. Deneysel olarak, hücresel DNA içeriği, hücrelerin DNA'ya bağlanan bir floresan boya ile inkübasyonu ve ardından bir akış sitometresi veya floresansla aktifleştirilen hücre sıralayıcıda tek tek hücrelerin floresans yoğunluğunun analizi ve böylece G1, S'deki hücrelerin ayırt edilmesi yoluyla belirlenebilir. ve hücre döngüsünün G2/M aşamaları. KISITLAMA NOKTASI Çoğu hayvan hücresinin çoğalması, hücre döngüsünün G1 fazında benzer şekilde düzenlenir. Özellikle, hayvan hücrelerinde Kısıtlama Noktası (Restriction Point) olarak adlandırılan G1'in sonlarında bir karar noktası, mayalardaki START'a benzer şekilde işlev görür.  KISITLAMA NOKTASI Genel olarak, hücreler bir bölünme sinyali almadıkları ve Kısıtlama noktasını geçemedikleri sürece hücre siklusunun aktif (G1, G2, S ve M) fazlarına girmezler ve istirahat fazı denilen G0 fazında beklerler. Hücreler bölünme uyarısı aldıkları zaman bu fazdan ayrılıp G1 fazına yani siklusun ilk fazına girmiş olurlar. Bölünmeye devam etmeyip G1 fazından ayrılan hücreler ise diferansiye olmak üzere farklı bir yöne kayarlar. Cell cycle checkpoints Hücre döngüsü kontrolünü bozan kanserle ilişkili mutasyonlar, esas olarak hücrelerin hücre döngüsünden çıkma yeteneğini tehlikeye atarak sürekli hücre bölünmesine izin verir. ANTI-KANSER TEDAVİLERİNDE HEDEF OLARAK KUSURLU HÜCRE DÖNGÜSÜ KONTROL NOKTALARI  Hücre döngüsü kontrol noktalarının Regülasyonu Hücre döngüsü, döngüye özgü bir takım proteinler olan siklinler, serin/treonin proteinkinaz ailesinden olan siklin-bağımlı kinazlar (SBK) ve siklin-bağımlı kinaz inhibitörleri (SBKI) tarafından özgün olarak kontrol edilir. Siklinler döngünün çeşitli fazlarında periyodik olarak bir taraftan sentez edilirlerken diğer taraftan da yıkılırlar. Hücre Döngüsü Kontrol noktalarının regülasyonu  Hücre döngüsünün çeşitli fazlarında, siklin, SBK ve SBKI’ larının çeşitli üyelerinin aktivasyonları gerçekleşir. Örneğin, siklin E en yüksek seviyeye G1 fazının geç döneminde; Siklin A ve B ise G2 ve M’ de çıkar. Siklin D ise G1 fazının erken döneminde artmaya başlar ve fazın sonuna doğru gittikçe artar (Şekil 2.3). SBK Siklin Etkili olduğu hücre döngüsü fazı SBK4 Siklin D1, D2, D3 G1 SBK6 Siklin D1, D2,D3 G1 SBK2 Siklin E G1/S SBK2 Siklin A S SBK1 Siklin A G1/M SBK1 Siklin B Mitoz SBK7 Siklin H SAK, tüm fazlar SİKLİN-CDK KOMPLEKSLERİNİN AKTİVASYONU VE İNHİBİSYONU Sikline bağımlı kinazlar (CDK'ler), uygun sikline bağlandıklarında aktive edilir ve Cdk aktive edici kinaz (CAK) tarafından fosforile edilir. CAK, bir CDK'yı siklin ile birleşmesinden önce veya sonra fosforile edebilir. Aktive edilmiş siklin-CDK kompleksleri daha sonra substratlarını fosforile ederek hücre döngüsünün ilerlemesini etkileyebilir. INK4/ARF ailesine ait CDK inhibitörleri (CKI'ler), CDK'leri bağlayarak bunların siklinlere bağlanmasını önler ve böylece substrat fosforilasyonunu ve hücre döngüsü ilerlemesini inhibe eder. Cip/Kip ailesine ait CKI'ler önceden oluşturulmuş siklin-CDK komplekslerini bağlayarak CDK'yi etkisiz hale getirir ve substrat fosforilasyonunu ve hücre döngüsü boyunca hareketini önler.  Siklin bağımlı kinaz inhibitörleri SBKI ailesi Fonksiyonu Aile üyeleri INK4 ailesi p15 (INK4b) G1 SBK İnaktivasyonu (SBK4, SBK6) p16 (INK4a) p18 (INK4c) p19 (INK4d) Cip/Kip ailesi p21 (Waf1, Cip) p27 (Cip2) G1 siklin-SBK komleksleri ve siklin B- SBK1 inaktivaasyonu p57 (Kip2) SBK’ lar siklinlerle interaksiyon sonucu aktive olur, SBKI’ ları ile interaksiyon yapmaları halinde ise inhibe olurlar  BÜYÜME FAKTÖRLERİ VE KANSER Hücre bölünmesini uyaran veya inhibe eden veya özelleşmiş hücreye farklılaşmasını başlatan peptidler büyüme faktörleri olarak bilinmektedir. Etkilerini şu şekilde gösterirler; Lipofilik olanlar hücre membranından geçerek sitoplazma veya çekirdekteki reseptörlerine bağlanarak Hidrofilik olanlar ise hücre membranındaki özgün reseptörler aracılığıyla ikincil habercileri uyarırlar ve hücresel olayları başlatırlar Büyüme faktörü reseptörlerini kodlayan değişik onkogenler bulunmuştur. Değişik tümör tiplerinde büyüme reseptörlerini kodlayan genlerin mutasyona uğradığı ve patolojik olarak aşırı derecede üretildiği gözlenmiştir.  BÜYÜME FAKTÖRLERİ VE KANSER Uygun büyüme faktörlerinin varlığında hücreler kısıtlama noktasını geçer ve S fazına girer. Kısıtlama noktasından geçtikten sonra hücre, daha fazla büyüme faktörü uyarımı olmasa bile S fazında ve hücre döngüsünün geri kalanında ilerlemeye kararlıdır. Öte yandan G1'de uygun büyüme faktörleri mevcut değilse hücre döngüsündeki ilerleme kısıtlama noktasında durur. Bu tür tutuklanan hücreler daha sonra G0 adı verilen hücre döngüsünün hareketsiz bir aşamasına girer ve burada çoğalmadan uzun süre kalabilirler. G0 hücreleri metabolik olarak aktiftir, ancak büyümeyi durdururlar ve protein sentezi oranları azalır. Büyüme faktörü Başlıca kaynakları Başlıca İşlevleri Diğer özellikleri Trambositten türeyen Trombositler, endotel Bağ dokusu, glial ve düz kas İki farklı protein zinciri üç büyüme faktörü (PDGF) hücreler, plesenta hücrelerinin proliferasyonu değişik dimer (AA, AB, BB) oluşturmaktadır Epidermal büyüme faktörü Submaksiller bez, Mezenşimal, glial ve epitel (EGF) brunners bezi hücrelerin proliferasyonu Transforme-edici büyüme Transforme hücrelerde Yara iyileşmesinde önemlidir EGF ile ilişkilidir faktörü-α yaygındır (TGF-α) Fibroblast büyüme faktörü Birçok hücrede Birçok hücrenin En az 19 üyeli FGF (FGF) bulunmaktadır. proliferasyonunu ailesinde yer almaktadır. Ekstrasellüler matriks güçlendirmekte, bazı kök Dört farklı reseptörü ile ilişkili protein hücreleri inhibe etmekte, erken vardır embriyojenik devredemezodermin oluşumunu uyarmaktadır Nöron büyüme faktörü Sinir hücre yaşamında ve nörit Protoonkogen olarak (NGF) oluşumunda güçlendiricidir saptanan ilk proteinler (trkA, trackA; trkB; trkC) Eritropoietin Böbrek Eritrositlerin proliferasyonu ve farklılaşmasını sağlamaktadır Transforme-edici büyüme Aktiflenmiş TH1 ve NK Antienflamatuvar etki (sitokin En az 100 farklı üyeden faktörü-β hücreleri ve sınıf II MHC üretiminin oluşan TGF- β ailesi (TGF-β) baskılanması), yara iyileşmesini artırıcı, makrofaj ve lenfosit proliferasyonunun inhibisyonu İnsülin benzeri büyüme Karaciğer Birçok hücre tipinin IGF-II ve proinsülin ile faktörü-I (IGF-I) proliferasyonunu güçlendirir ilişkilidir. Aynı zamanda somatomedin C olarak da adlandırılmaktadır İnsülin benzeri büyüme Çeşitli hücreler Primer olarak fetal kaynaklı IGF-I ve proinsülin ile faktörü-II (IGF-II) olmak üzere birçok hücrenin ilişkilidir proliferasyonunu sağlamaktadır  Siklinler ve kanser Değişik hücre döngüsü fazları ile hücrenin sürekli olarak çoğalması, siklinler olarak bilinen bir dizi protein ailesine bağlanarak aktive olan siklin bağımlı kinazlarla (CDKs) düzenlenmektedir. Ökaryot hücre siklusu M(mitoz) G1, S ve G2 fazlarından oluşur. Bu süreçte hücre uyarımı ve büyüme meydana gelir veya hücre G0 fazında durmaktadır. H. Siklusunda G1-S geçişinde, G2-M geçişinde ve metafaz-anafaz geçişinde kontrol noktaları bulunmaktadır. Hücre siklusu siklin bağımlı kinazlar ve siklinler tarafından kontrol edilmektedir.  Siklinler ve kanser Siklin bağımlı kinazlar ve siklinler hücre döngüsünde geçişleri tetikler. G1 fazı başlangıcında siklin D seviyesi artar ve hücre siklusunun geri kalan kısmında sabit kalır. Siklin E, G1 ‘den S fazına geçişte, Siklin A, S fazının başlangıcından G2 fazı sonuna kadar ve Siklin B, G2-M fazında bulunmaktadır. Hücre homeostazisi, hücre çoğalması, büyümenin durdurulması ve apoptoz ile sürdürülmektedir. Hücre siklusunun düzenlenmesindeki hatalar hücre bölünmesinin kontrolunun bozulmasına neden olur. H. Siklusu kontrol noktalarında değişimler kanser gelişimine neden olur. G2 siklinler and G2 CDKs (cyclin B-Cdc2 kompleksi) M fazının başlangıcında rol oynarlar; aktive olur olmaz, nükleer zarfın yıkılmasını kromozom oluşumunu indüklerler. G1 siklinler and G1 CDK (cyclin D-CDK4/6 complex and the cyclin E-CDK2 complex) S fazının başlamasında etkilidirler. http://csls-text.c.u-tokyo.ac.jp/active/09_06.html  Aşırı kanser hücresi üretiminin nedenleri Normal hücrelerin apoptoza girememesi Hücre proliferasyonunu anormal şekilde uyaran genetik bozukluklar Tümör süpressör genlerdeki anormalikler Tümör anjiogenezi Viral karsinojenez Dr.Öğr.Üyesi Gözde HASBAL ÇELİKOK 20.10.2023 Virüsler ►Virüsler çok küçük (20-300 nanometre arasında değişebilen boyutlarda) mikroorganizmalardır. ►Virüsler tek tip nükleik asid içerirler (ya DNA ya da RNA). Bütün RNA virüslerinin nükleik asitleri linear yapı gösterir. ►Nükleik asidi koruyan kapsid adı verilen protein yapısında kılıfları vardır. ►Virüs zarfları, virüsün konak hücrelere bağlanması ve içeriye nüfuz etmesinde görev alan bir veya daha fazla transmembran glikoproteinler içeren fosfolipid çift tabaka yapısındadır.  Virüsler ► Glikoproteinler zarf üzerinde bulunan dikensi transmembran proteinleridir. Virüsün konak hücreye adsorbsiyonunu ve penetrasyonunu (hücreyi delerek içeri girmesi) sağlar. ► Virüsler sadece canlı hücre içinde çoğalabilirler. Zorunlu hücre içi paraziti olarak yaşamlarını devam ettirirler. ► Hücre içine girince çoğalması için gerekli molekülleri hücreye sentezlettirirler ve çok sayıda virüs partikülü oluştuktan sonra genellikle hücreyi parçalayarak serbest kalırlar. Virüsler iki farklı döngü kullanarak replike olurlar: Litik döngü Lizojenik döngü ▪ Bazı virüsler her iki yöntemi de kullanarak çoğalırken, bazıları sadece litik döngüyü kullanırlar. ▪Litik döngüde virüs, konak hücreye yapışır ve DNA'sını enjekte eder. ▪Konak hücrenin hücresel metabolizmasını kullanarak, viral DNA replike olmaya başlar ve proteinler oluşturur. ▪Yeni oluşan virüsler hücreyi parçalar (lizis) ve döngüyü sürdürmek için diğer hücrelere yayılırlar. 1. Virüsün konak hücreye yapışması, 2. Genomun (kırmızı) konak hücreye girmesi, 3. Viral bileşenlerin sentezi, örneğin kapsid proteinleri (mavi) ve genom (kırmızı), 4. Yeni virüs partiküllerinin bir araya gelmesi, 5. Hücrenin patlaması ve salınan virüs partiküllerinin diğer hücrelere enfekte etmesi. Bir virüsün litik yaşam döngüsünün genel bir görünümü ▪ Lizojenik döngü, litik döngü gibi, virüsün konak hücreye yapışıp DNA'sını enjekte etmesiyle başlar. ▪ Ardından, viral DNA, konak hücrenin DNA'sına dahil edilir. ▪ Konak hücreler replikasyon geçirdiğinde, virüsün DNA'sı da replike olur, bu da enfekte hücreleri lizis yapmadan genetik bilgisini yaymasını sağlar. Karsinogenez karmaşık ve çok adımlı bir süreçtir. Onkojenik virüsler, kanser oluşum sürecinin farklı aşamalarına katkıda bulunurlar. ▪ İnsan tümör virüslerinin karsinojenez için özgül mekanizmaları geniş çapta farklılık göstermektedir. ▪ Viral olarak ilişkilendirilmiş kanserler neredeyse her zaman kronik enfeksiyonlardan kaynaklanır ve genellikle uzun yıllar sonra ortaya çıkar, bu durum, enfeksiyonların karsinojenezin çok basamaklı sürecinin yalnızca bir bileşeni olduğunu gösterir. Onkojenik virüslerle enfekte olan kişilerin yalnızca bir bölümü belirli kanserler geliştirirler. Bu, karsinojenik süreçte kofaktörlerin rolünü kesin bir şekilde işaret etmektedir. Viral karsinojenez, -viral faktörler, -konak faktörleri ve -çevresel faktörler dahil olmak üzere çoklu risk faktörlerinin etkileşimi sonucunda meydana gelir. Virüslerin kanser oluşturma yeteneği birçok kofaktöre bağlıdır. Viral faktörler, viral yük, genotipler, varyantlar, mutantlar ve antikorların serotipi gibi çeşitli enfeksiyon belirteçlerini içerir. Konak faktörleri yaş, cinsiyet, ırk, bağışıklık durumu, hormon seviyesi, kişisel hastalık geçmişi ve aile kanser geçmişi gibi unsurları içerir. Çevresel faktörler, kimyasal kanserojenler, besin maddeleri, iyonlaştırıcı radyasyon, immünsüpresif ilaçlar ve diğer enfeksiyon ajanlarının bir arada bulunması gibi etkenleri içerir. İnsan kanserleriyle ilişkilendirilmiş birçok patojen (bakteri, virüs, mantar ve parazit), Uluslararası Kanser Araştırma Ajansı (International Agency for Research on Cancer; IARC) tarafından İnsanlar için Grup I (kesin kanserojen maddeler) karsinojenler olarak sınıflandırılmıştır. ✓ Epstein-Barr virüsü (EBV,) ✓ hepatit B virüsü (HBV), ✓ hepatit C virüsü (HCV), ✓ insan papillomavirüsleri (HPV), ✓ Kaposi sarkomu ilişkili herpesvirüs (KSHV), ✓ Merkel hücreli poliomavirüsü (MCPV), ve ✓ İnsan T-hücreli Lenfotropik virüs tip 1 (HTLV1), IARC tarafından tip 1 kanserojen ajanlar olarak sınıflandırılmıştır (insan kanserleriyle en güçlü ilişkili olanlar). İlk insan tümörü virüsü, Anthony Epstein, Bert Achong ve Yvonne Barr tarafından Burkitt lenfomasına sahip Afrikalı pediyatri hastalarında keşfedildi.  Virüsler ve kanser arasındaki ilişki ilk kez 1900'lerin başlarında, Peyton Rous'un çalışmaları sonucunda infeksiyöz bir ajan ile tavuklarda tümör oluşturulabileceğinin gösterilmesiyle ortaya konmuştur. Sonraki yıllarda, virüs tarafından tetiklenen neoplazmlar tüm omurgalı sınıflarının üyelerinde tanımlanmıştır. 1911'de, Peyton Rous, nakledilebilir bir sarkomdan alınan hücresiz ekstrelerle tavuklarda katı tümörler üretti. Bu çalışma, kuşların bulaşıcı kanserlerinin insan kanserleri için geçerli modeller olarak kabul edilmediği gerçeği nedeniyle büyük ölçüde şüpheyle karşılandı. Aslında, bu çalışmanın önemi, fare lösemilerinin virüslerle indükte edilebileceği bulguları ortaya çıkana kadar tam olarak anlaşılamadı. İlerleyen yıllarda, birçok hayvan kanserojen virüs izole edildi, Rous 1966'da yaptığı öncü çalışmalarından dolayı Nobel Ödülü'ne layık görüldü ve hayvan tümör virüsleri üzerinde yapılan erken çalışmaların önemi nihayet kabul edildi. Onkojenik Virüslerin Karsinojenez Mekanizmaları Virüsler direkt ve/veya dolaylı mekanizmalar aracılığıyla kanser oluşumuna katkıda bulunabilirler. Grup 1 onkojenik virüslerin karsinojenez için üç ana mekanizması bulunmaktadır. Bunlar; 1. Direkt (EBV, HPV, HTLV-1 ve KSHV), 2. Kronik iltihap yoluyla indirekt (HBV ve HCV) ve 3. Bağışıklık baskısı yoluyla indirekt (HIV-1) olarak tanımlanmıştır.  Direkt etkili olan virüsler, ▪ Bu ajanlar, ya viral ya da hücresel onkogenlerin ifadeleri aracılığıyla tümör fenotipinin devamlılığını sağlarlar. ▪ Ancak, bazı virüsler karsinojenezi indüklemek için her iki mekanizmaya da ihtiyaç duyarlar; örneğin HBV ve HCV. Direkt viral karsinogenez mekanizmaları. Onkojenik virüsler hedef hücreleri enfekte ettikten sonra konağın genetik parçaları olarak sürekli korunurlar; viral genomlar epizomlar oluşturabilir (üstteki örnek, herpesvirüsler) veya konağın genomik DNA’sına entegre olabilirler (alttaki örnek, retrovirüsler ve HBV).  İndirekt mekanizmalar ile kanser oluşturan virüsler temelde iki mekanizma aracılığıyla etki ederler: 1. sürekli yerel dokulara zarar veren kronik iltihaplanma ve oksidatif stresi tetikleme yolu ile (HBV ve HCV; HBV ve HCV kaynaklı sürekli enfeksiyon sonucu gelişen kronik iltihaplanma, hepatoselüler karsinom geliştirme riskinin ana nedenlerindendir.); ve 2. anti-tümör bağışıklık gözetim mekanizmalarını azaltan veya ortadan kaldıran immünsüpresyon oluşturarak etki etme (HIV-1; kontrolsüz enfeksiyon ve düşük T hücre sayısına sahip HIV-1 infekte hastalar sıklıkla EBV veya KSHV enfeksiyonuyla ilişkili lenfomalar geliştirirler.).  Viral karsinojenezin indirekt mekanizmaları. (A) Kronik iltihaplanma ▪ Enfekte olmuş hücreler, bağışıklık hücrelerini çeken kemokinler üretir, bu da sürekli olarak yerel dokuyu zarar veren kronik bir iltihap ortamını oluşturur. ▪ Kanser, bu enfeksiyon, indüklenmiş iltihap ve doku hasarı döngüsü içinde gelişir. ▪ HBV ve HCV, kronik inflamasyon yoluyla hepatosellüler karsinomu tetikler, bu da enfekte hücreler ve/veya inflamatuar hücreler tarafından salgılanan kemokinler, sitokinler ve prostaglandinlerin üretimine yol açar. Kronik inflamasyon ayrıca doğrudan mutajenik etkilere sahip olan reaktif oksijen türlerinin üretimine yol açar, bu da bağışıklık sisteminin düzensizleştirilmesine ve tümörlerin neovaskülarizasyonu ve hayatta kalması için gereken anjiyogenezin teşvik edilmesine neden olur. Viral karsinojenezin indirekt mekanizmaları. (B) İmmünsüpresyon ▪ İmmüniteye sahip bireylerde EBV enfeksiyonu sitotoksik CD8 T hücreleri tarafından etkili bir şekilde kontrol edilir; HIV-1 enfeksiyonu ilerledikçe ve bağışıklık yanıtları çöktükçe, bireylerin EBV ile ilişkili lenfoma geliştirme riski artar. ▪ HIV-1 ile enfekte bireyler, başka bir enfeksiyon etkeni tarafından kaynaklanan kanser riski taşırlar. HIV-1 enfeksiyonu, çoğunlukla immünsüpresyon yoluyla, EBV ve KSHV gibi onkogenik virüslerin artmış replikasyonuna yol açar. Normal hücrelerin virüs aracılığıyla kanser hücrelerine dönüşümü Bir karsinojenle konak DNA arasındaki etkileşim başlatma olarak adlandırılırken, promosyon, hücre çoğalmasının gerçekleştiği durumdur (bu genellikle birkaç aydan yıllara kadar sürebilir). İnsan onkovirüsleri direkt ve dolaylı hücre dönüşüm mekanizmalarını sergiler. Virüs, direkt karsinojenez için büyümeyi aktive eden ve apoptoz direncini artıran genleri kodlar, bu da DNA onarım mekanizmasını değiştirir. Viral onkojenez sırasında, p53 ve pRb gibi tümör baskılayıcılar inaktive edilir. Konak genomu mutasyon elde etme eğilimindedir, bu eğilim viral enfeksiyonlar sırasında artar. Örneğin, viral antijen EBNA-1 genom istikrarsızlığına yol açar.  Viral onkojenik mekanizmalar özetle aşağıdaki basamakları içerir: ▪ kalıcı enfeksiyonlarla inflamasyon ve DNA hasarı: İltihaba ve hücre hasarına yol açan kalıcı enfeksiyon yoluyla gerçekleşir, biriken hücre hasarı mutasyonlara ve kanser oluşumuna yol açar. ▪ konağın onkojenik genlerinin ifadesinin başlatılması ve bağışıklık sisteminin baskılanması, kanser oluşumuna yol açar. ▪ genomik kararsızlığın oluşması, ▪ hücre çoğalma hızının artması, ▪ apoptoza karşı direnç gelişmesi, ▪ reaktif oksijen türlerinin (ROS) hücresel seviyelerinde değişiklikler ve oksidatif stresin indüklenmesi, ▪ p53 ve retinoblastoma proteinlerinin (pRB) inaktivasyonu, ▪ DNA onarım mekanizmalarında gelişen değişiklikler kanser gelişimine katkıda bulunur. Onkojenik virüslerin karsinojenik mekanizmaları Mekanizma Grup 1 virüs (Karsinojen özellikler) Direkt EBV (hücre çoğalması, apoptoz inhibisyonu, genomik kararsızlık, hücre göçü) HPV (ölümsüzleşme, genomik kararsızlık, DNA hasar yanıtının engellenmesi, anti-apoptotik aktivite) HTLV-1 (T hücrelerinin ölümsüzleşmesi ve dönüşümü) KSHV (hücre çoğalması, apoptozis inhibisyonu, genomik kararsızlık, hücre göçü) İndirekt HBV (iltihap, karaciğer sirozu, kronik hepatit) Kronik iltihap yoluyla HCV (iltihap, karaciğer sirozu, karaciğer fibrozisi) İndirekt HIV-1 (immünsüpresyon) Bağışıklık baskısı yoluyla Epstein-Barr virüsü (EBV), aynı zamanda İnsan Herpesvirüs Tip 4 (HHV4) olarak da bilinir. EBV, genellikle Burkitt lenfoması ile ilişkilendirilir ve bulaşıcı mononükleoz enfeksiyonunun ("mono" veya "öpücük hastalığı" olarak adlandırılan bulaşıcı bir hastalık) etiyolojik ajanıdır. Başlıca bulaşma yolları oral ve kan yoluyladır. Epstein-Barr virüsü (EBV), aynı zamanda HHV4 (İnsan Herpesvirüs Tip 4) olarak da bilinir. EBV genellikle epitelyal hücreleri ve özellikle B hücreleri gibi lenfositleri enfekte eder. Burkitt lenfoma, Hodgkin ve Hodgkin-dışı lenfoma gibi birkaç hematolojik kanserle ilişkilendirilmiştir. Ayrıca, nazofarenks karsinomunun (bir epitelyal kanser) önemli bir etiyolojik ajanıdır. EBV enfeksiyonu mide kanserinin ortaya çıkışı ile de ilişkilendirilmiştir. Mide kanserlerinin yaklaşık %9’unun EBV kaynaklı olduğu bildirilmiştir. Epstein-Barr virüsü (EBV), aynı zamanda HHV4 (İnsan Herpesvirüs Tip 4) olarak da bilinir. Burkitt lenfoması, hücre döngüsünün ilerlemesi, apoptoz ve hücresel transformasyon ile ilgili genleri düzenleyen bir transkripsiyon faktörü olan MYC geninin aşırı ifadesinden kaynaklanır. EBV enfeksiyonu, insan B hücrelerinin sürekli olarak çoğalmasına izin veren bir MYC mutasyonuna yol açabilir.  Hepatit B virüsü (HBV) Hepatit B virüsü (HBV), hepadnavirus ailesine ait zarflı bir DNA virüsüdür. İnsandan insana özellikle kan teması veya cinsel ilişki yoluyla bulaşabilir. HBV hepatosellüler karsinoma neden olabilir.  Hepatit B virüsü (HBV) HBV kaynaklı karaciğer enfeksiyonları, genellikle, akut hepatit riski de dahil olmak üzere ciddi komplikasyonlara yol açar. Enfeksiyon devam ederse siroz ve hepatosellüler karsinoma kadar ilerleyebilir. HBV ve hepatosellüler karsinom gelişimi arasındaki ilişki iyi bilinmektedir ve karaciğer kanseri vakalarının %54'ünün HBV enfeksiyonundan kaynaklandığı tahmin edilmektedir. HBV, insan genomuna entegre olduktan sonra karaciğer hücrelerinde replike olur. Bu sayede karaciğerde birkaç sinyal yolunu kullanarak kanserojen aktivitesini gösterir.  Hepatit B virüsü (HBV) Temel olarak, iki viral protein (HBV-X protein ve Hepatit B yüzey antijeni) ve bazı mRNA’lar (örneğin miR-122 gibi) hepatosellüler karsinom ile ilişkilendirilmiştir. Hepatit B'nin tanısında yaygın olarak kullanılan Hepatit B yüzey antijeni (HBsAg), endoplazmik retikulumda birikir. Oksidatif stresi tetikleyerek karaciğer hasarına neden olur. Ayrıca HBsAg, hücre migrasyonunu artırır ve apoptozu azaltır.  Hepatit B virüsü (HBV) HBV-X, HBV enfekte hepatositlerde yüksek sitozol konsantrasyonlarında bulunur. HBV-X’in hepatosellüler karsinom üzerinde karmaşık bir rolü vardır. Birkaç hücre aracısı tarafından indüklenen apoptozu (örneğin p53, Fas, TNF ve TGF- beta gibi) azalttığı gösterilmiştir. HBV’nin kronik enfeksiyonu sırasında, telomeraz ters transkriptaz (TERT), karışık hücre serili lösemi 4 (mixed-lineage leukemia 4) ve siklin E1'i kodlayan (CCNE1; encoding cyclin E1) gibi kanserle ilişkili genlerin ekspresyonlarının arttığı görülmüştür.  Hepatit C virüsü (HCV) Karaciğer kanserinin gelişiminde önemli bir rol oynayan ikinci bir virüs HCV'dir. Flavivirus ailesinden gelen tek sarmal RNA virüsüdür. HCV enfeksiyonu, dünya nüfusunun %3'ünü kronik olarak enfekte eden kan yoluyla bulaşan bir hastalıktır. HCV pozitif bireylerin, hepatosellüler karsinom geliştirme riski oldukça yüksektir ve karaciğer kanseri vakalarının yaklaşık %31'i kronik HCV enfeksiyonlarına bağlıdır.  Hepatit C virüsü (HCV) HBV gibi, HCV'nin de karaciğer kanserinin gelişiminde çok faktörlü bir rolü vardır. Örneğin, HCV, karaciğer fibrozisine yol açan yolları aktive eder, apoptozu ve hücresel sağkalımı etkiler, bağışıklık hücreleriyle etkileşime girer ve metabolik süreçleri etkiler. HBV'nin aksine, HCV insan genomuna entegre olmaz. Karaciğer hücrelerinin kanser hücrelerine dönüşümü sonucu hepatosellüler karsinom oluşumunda, çeşitli sinyal yolakları rol oynar. Bu malign transformasyon p53, PIK3CA ve beta-katenin gibi genlerin mutasyonlarına neden olur. Karaciğer kanseri riski, virüsün genotipi ile de ilişkilidir. HCV genotipi 3, 25, 26 27 daha kanserojendir.  İnsan papillomavirüsleri (HPV) Enfeksiyon ve iltihapla ilişkilendirilen katı tümörlerin gelişiminde rol oynayan bir diğer virüs, insan papilloma virüsü (HPV) olarak bilinir. HPV cilt teması yoluyla bulaşır. HPV Papillomaviridae ailesine aittir; yaklaşık 8000 baz çifti uzunluğunda çift sarmallı DNA genomuna sahiptirler. HPV, deri ve mukoza benign ve malign lezyonlarını tetikleyebilen (daha yaygın olarak siğil olarak bilinir), zarf içermeyen DNA virüsüdür. Bu aileden 100'den fazla üye tanımlanmıştır. HPV alt tipleri 16 ve 18, tümörlerde en sık bulunanlardır. İnsan papillomavirüsleri (HPV) Enfeksiyonun seyri genellikle semptomsuzdur ve bağışıklık, çoğu kişide virüsün temizlenmesine yol açar. Enfekte olan kadınların yaklaşık %10'unda HPV kalıcı bir enfeksiyon oluşturur ve bu durum, rahim ağzı kanseri gelişme riskini artırır. Boş virüs kabuklarından (virüs benzeri partiküller) hazırlanan bivalan ve kuadrivalan aşılar, serviks kanserinin %70'ini oluşturan yüksek riskli HPV genotipleri 16 ve 18 enfeksiyonunu etkili bir şekilde önler. İnsan papillomavirüsleri (HPV) HPV genomu üç bölüme ayrılmıştır: kodlanmayan yukarı akış (upstream) düzenleyici bölge; viral replikasyon ve onkojenezde rol oynayan "erken" bölge; ve viral kapsid için yapısal proteinleri kodlayan "geç" bölge. İnsan papillomavirüsleri (HPV) HPV genomu insan kromozomlarına entegre olduğunda, viral entegrasyondan gelen erken viral onkogenlerin (özellikle E6/E7'nin) ekspresyonu, tümör baskılayıcı protein p53'ün ve retinoblastoma proteini (pRB)’nin aktivitesini bozar. Böylece, hücresel proliferasyon artar, hücre döngüsü kontrol noktaları inhibe olur, intrinsik apoptoz inhibe olur ve genetik kararsızlık artar. Ek immünolojik veya mutajenik faktörler, hücre transformasyonunu ve tümör büyümesini daha da teşvik edebilir. Kaposi sarkom ilişkili herpes virüsü (KSHV) (ayrıca İnsan Herpesvirüsü 8 olarak bilinir) KSHV, cinsel ilişki, kan transfüzyonu ve organ nakli yoluyla bulaşır. Kaposi sarkomu, endotel hücrelerinden türeyen nadir bir anjioproliferatif malignitedir ve Macar dermatolog Moritz Kaposi tarafından 1800'lerin sonlarında keşfedilmiştir. Kaposi sarcoma Moritz Kaposi 1837-1902 Kaposi sarkom ilişkili herpes virüsü (KSHV) (ayrıca İnsan Herpesvirüsü 8 olarak bilinir) KSHV, neredeyse tüm Kaposi sarkomlarında tespit edilir. Ayrıca Multisentrik Castleman hastalığı ve Primer Efüzyon Lenfoması (nadir görülen B hücreli neoplaziler) ile ilişkilendirilmiştir. Kaposi sarkomu, tedavi görmeyen HIV pozitif bireylerde en yaygın kanser türüdür. KSHV, endotel hücrelerini enfekte eder ve hücre çoğalmasını, gen ifadesini ve metabolizmayı kontrol eden yolları düzenler. KSHV, diğer mikroplarla eşzamanlı enfeksiyonlar sırasında hücresel koşulları algılayarak litik döngülerini aktive edebilir veya baskılayabilir. Merkel hücre poliyomavirüsü (MCPyV) Polyomavirüsler, yaklaşık 5000 baz çifti uzunluğunda dairesel, çift sarmallı DNA'ya sahip zarfsız virüslerdir. MCPyV, 2008 yılında Merkel hücreli karsinom (MCC) adı verilen nadir görülen bir cilt kanserinde tanımlandı. MCC, güneşe maruz kalan ve zayıflamış bağışıklık sistemine sahip bireylerde (örneğin yaşlılarda) yaygın olarak görülen bir kanserdir. Merkel hücreli karsinom Merkel hücre poliyomavirüsü (MCPyV) MCPyV genomu, viral karsinojenez sırasında konakçı genomuna yerleşir. MCPyV, retinoblastoma proteini (pRB) ve p53 gibi birçok tümör baskılayıcı proteini hedefleyebilen protein komplekslerini ve tümörle ilişkili antijenleri kodlayarak antikanser aktivitesini indükler.  İnsan T-hücre lösemi virüsü (HTLV-1) veya İnsan T-Lemfotropik Virüs Tip 1 Retroviridae ailesi tek zincirli RNA genomu ve reverse transkriptaz içeren retrovirüsleri içerir. Retrovirüsler basit ve karmaşık olarak sınıflandırılır. Basit retrovirüsler, yapısal proteinlerin ifadesinden sorumlu olan gag, pol ve env genlerini kodlar, ayrıca viral replikasyon ve entegrasyonla ilgili diğer proteinleri de içerir. Karmaşık virüsler, yukarıda bahsedilenlere ek olarak düzenleyici genler kodlar. HTLV-1, genomunda TAX onkoproteini kodlayan karmaşık bir retrovirüstür.  İnsan T-hücre lösemi virüsü (HTLV-1) veya İnsan T-Lemfotropik Virüs Tip 1 HTLV-1 T hücreleri olarak bilinen akyuvarları (lenfositleri) hedef alır ve yetişkin T-hücre lösemi ve lenfomanın başlıca nedenlerinden biridir. HTLV-1, cinsel ilişki, intravenöz yolla ve emzirme ile bulaşır.  İnsan T-hücre lösemi virüsü (HTLV-1) veya İnsan T-Lemfotropik Virüs Tip 1 TAX, birden fazla hücresel genin ekspresyonunu düzenleyebilen bir transkripsiyon aktivatörü/repressörüdür. TAX’ın transformasyon mekanizması, hücre döngüsünü yeniden programlama ve DNA onarımını inhibe etmeyle ilişkilidir. TAX, hücreleri in vitro koşullarda ölümsüzleştirme yeteneğine sahiptir ve transgenik farelerdeki ekspresyonu lösemi/lenfoma gelişimine yol açar. Virüslerin kanser gelişimindeki onkojenez mekanizmaları. Virüsler, kanser genleri yanında bulunan telomeraz ters transkriptaz (TERT), ve siklin E1 (CCNE1) gibi bölgelere yerleşim yoluyla kendi kanserojen aktivitelerini indükler ve bu genlerin ifadesini artırırlar, bu da p53'ün devre dışı bırakılması ve bunun aracılığıyla gerçekleşen apoptozu inhibe eder. Ayrıca, virüsler, TGF-β gibi faktörlerin ifadesini artırarak tümör anjiyogenezini indükleyip sürdürerek tümör gelişimine neden olurlar. Virüsler ROS üretimini artırarak ve oksidatif stresi indükleyerek DNA hasarına yol açar, bu da tümörün gelişme riskini artırır.  Kaynaklar Viruses and human cancer: From basic science to clinical prevention Chang, M. H., & Jeang, K. T. (Eds.). (2013). Springer Science & Business Media.Small Particles with Big Impact: Structural Studies of Viruses and Toxicological Studies of Nanodiamonds DOI:10.13140/RG.2.2.28656.48647 Pathogens and Carcinogenesis: A Review https://doi.org/10.3390/biology10060533 Human Viruses and Cancer https://doi.org/10.3390/v6104047 Oncogenic Viruses-Encoded microRNAs and Their Role in the Progression of Cancer: Emerging Targets for Antiviral and Anticancer Therapies https://doi.org/10.3390/ph16040485 The role of viruses in cancer development versus cancer therapy: An oncological perspective DOI: 10.1002/cam4.5694 https://www.sciencedirect.com/topics/immunology-and-microbiology/viral-envelope https://www.britannica.com/science/virus/The-cycle-of-infection https://www.snexplores.org/article/explainer-what-are-virus-variants-and-strains https://education.nationalgeographic.org/resource/viruses/ https://asm.org/Articles/2019/January/The-Seven-Viruses-that-Cause-Human-Cancers https://www.cancer.org/cancer/risk-prevention/infections/infections-that-can-lead-to- cancer/viruses.html https://cancerquest.org/cancer-biology/viruses-and-cancer https://link.springer.com/article/10.1007/s00261-021-03205-6 https://www.cancer.gov/about-cancer/causes-prevention/risk/infectious-agents/hpv-and-cancer Kanser Biyokimyası: Onkogenler ve Tümör baskılayıcı Genler Prof.Dr. Pınar AKSOY SAĞIRLI 2023 ONKOGENLER Onkogen; Normal bir genin, seçici çoğalma avantajı sağlayacak biçimde mutasyonla değişikliğe uğramış, kontrolsüz çoğalmayı uyarmış veya transformasyon yeteneği kazanmış şeklidir. Proto-onkogen DNA hasarı, virüslerin etkisi gibi nedenlerle değişikliğe uğradığında onkogen olarak işlev gösteren, genellikle hücre çoğalmasını ve temel hücresel işlevleri düzenleyen normal genler  Viral onkogenler Viral genomda, transformasyon ve tümör oluşumuna neden olan genlere onkogen (v-onc) adı verilir. Viral onkogenler ilk kez retroviruslarda saptanmıştır. Ancak bu onkogenlerin homolog kopyaları tüm normal hücrelerde bulunur ve c-onc (proto-onkogen) olarak adlandırılır Bu genler hücre büyüme/gelişmesinde rolü vardır ve normal hücrelerde eksprese edilmez ya da düşük düzeylerde eksprese edilir.  Viral onkogenler c-onc’ler kendilerinin karşılığı olan v-onc’lerdan farklıdırlar. Bunun nedeni, virüsün hücre büyümesini/farklılaşmasını kontrol eden bir geni hücreden aldıktan sonra mutasyonlar sonucu değişime uğratmasıdır. Virüslar, – ya kendileri bir onkogen taşımak – ya da hücresel bir proto-onkogeni aktive etmek suretiyle onkogenezde rol almaktadırlar.  Onkogenlerin sınıflandırılması 1. Büyüme faktörleri grubundaki onkogenler 2. Büyüme faktörü reseptör grubundakiler 3. Sinyal üreten proteinler grubundakiler 1. Sitoplazmik tirozin kinazlar 2. G proteinleri 3. Serin/Treonin kinazlar 4. GEF (Guanine nucleotide exchange factors) 4. Nükleusta kopyalama faktörleri grubundaki 5. Siklin ve siklin bağımlı kinaz grubundakiler  1. Büyüme faktörleri grubundaki onkogenler Epitelyal Büyüme Faktörü (EGF) Aşırı ekspresyon Mide CA, kolorektal CA (ifade/sunum/üretim) Transforme edici Büyüme Faktörü Aşırı Ekspresyon Over CA, mide CA (TGF) İnsülin benzeri Büyüme Faktörleri Aşırı Ekspresyon Over CA, mesane CA, (IGF-1-2) kolorektal CA Makrofaj koloni stimüle edici Aşırı Ekspresyon Endometrial CA, Over CA faktör (M-CSF) Hepatosit B. Faktörleri (HGF) Aşırı Ekspresyon Mide CA, Cervix CA, Over CA Fibroblast B. Faktörleri (FGF) Aşırı Ekspresyon Mide CA, meme CA, mesane CA, malign melanom PDGF (platelet derivatif/türeyen Glioblastomlar büyüme faktörü) TGF-alfa (tümör büyüme faktörü- Sarkomlar alfa) EPİTELYAL BÜYÜME FAKTÖRÜ (EGF) 2. Büyüme faktörü reseptör (BFR) grubundakiler  Tümörlerde, BFR mutasyonlarının ve buna bağlı protein ekspresyonları artmaktadır.  Bu mutant proteinler BF olmadığı zaman bile hücreye sürekli mitojenik sinyal sağlarlar. EGFR C ERB, HER ailesinin bir üyesidir. HER1 olarakta bilinir. Birbirleriyle birkaç şekilde etkileşen HER ailesi hücresel reseptörleri yapısal olarak 4 sınıfa ayrılmaktadır; HER1: epidermal growth faktör reseptör (EGFR) veya Erb-b1 HER2: Erb-b2 HER3: Erb-b3 HER4: Erb-b4  C-ERB B1, EGFR, Epidermal büyüme faktör reseptörüdür ve yassı hücreli akciğer kanserlerinin %80’ninden fazlasında aşırı salınır.  C-ERB B2 (her-2 geni, ERBB-2) reseptörü ise meme, akciğer, over, tükrük bezi kanserlerinin %15-30’unda artar. Bu genin expresyonu meme karsinomlarında kötü prognozun habercisidir. Meme kanseri patogenezinde HER-2’ nin önemi, anti-HER-2 antikorlar (Herceptin antikoru) ile reseptör bölgeleri bloke edilerek klinik faydası sağlanmış olmasıdır. RET geni: RET proto-onkogenik bir reseptör kinaz-dır. Normalde RET proteini nöroendokrin hücrelerde bulunan bir nörotrofik faktördür. Nokta mutasyonu ve gen rearanjmanları ile onkojenik hale gelmektedir. Ailevi meduller trioid kanserleri, papiller tiroid kanserleri ve multiple endokrin neoplazilerin MEN-2A ve MEN-2B tiplerinde ortaya çıkar 3. Sinyal üreten proteinler grubundaki onkogenler Bu sinyal molekülleri nükleer hedeflerinin reseptörleri ile birleşir. Bu gruptaki sinyal proteinlerinin çoğu, aktif reseptörden sinyali alan ve nükleusa ileten plazma membranının iç katındadırlar. Bu grubun 2 önemli üyesi RAS ABL RAS bir G proteinidir.  RAS geni RAS geni mutasyonu insan tümörlerindeki en sık gözlenen onkojen anomalisidir (RAS geni sıklıkla“nokta mutasyon” ile aktive olur). Tüm insan tümörlerinin %30’unda mutant RAS proteinine rastlanmaktadır. Kolorektal karsinomlarda mutant RAS proteini en sıktır. RAS protein ailesi G proteini olan guanozin nükleotidi (GTP ve GDP bağlar) bağlar. RAS proteini inaktif durumda GDP’ ye bağlanır. Hücreler büyme faktörleri ile uyarıldıklarında, inaktif RAS bir fosfat grubu bağlayarak GDP→GTP olur ve aktif RAS’a dönüşür.  Aktif RAS, hücre proliferasyonunu aşırı uyarır. Normal durumda GTP, GTPaz aktivitesi ile kısa sürede GDP’ ye hidrolize olur ve inaktif RAS tekrar oluşur. GAPs, RAS’ ı inaktif tutan bir fren görevi yapar. Mutant RAS proteini GAPs’ları bağlayabilir, fakat GTPaz aktivitesi şiddetlenemez, ve hücre proliferasyona devam edebilir ABL geni RAS yanında değişik reseptöre bağlı olmayan “tirozin kinazlar” da “sinyal ileten yol”da görev yapar. ABL protoonkogeni, sinyal ileten yolda görev yapan tirozin kinazlardandır. Normal ABL geni nükleusta yerleşir. Kronik miyeloid lösemi ve bazı akut lösemilerde, ABL geni kromozom 9 ‘da BCR gen parçası ile birleşir ve 22. ye transloke olarak bu aktiviteye yol açar. Kronik miyeloid lösemili (CML) hastalar, ABL kinaz inhibitörü olan İmatinib (STI 571 (Gleevec)) ile tedavi edilir ve iyi klinik cevapla desteklenir.  4. Nükleusta kopyalama faktörleri grubundaki onkogenler Tüm sinyal iletim yolları hücrenin nüklesuna girer ve hücrede mitotik siklüsün düzenli ilerleyişine katkı sağlar. *MYC, MYB, JUN, FOS, REL onkojen ürünleri dahil tüm konakçı onkoproteinleri, nükleusta yer alır. *Tümörleri en sık ilgilendiren MYC genidir.  Normal ve onkogenik MYC geni *MYC protoonkogeni gerçekte bütün hücrelerde salınır, sessiz bir hücre sinyal aldığı zaman MYC proteini hızla hücreyi bölünmeye götürür. *MYC proteini DNA’ ya bağlanır, büyüme ile ilgili “sikline bağımlı kinaz” (SBK) gibi değişik genleri aktive eder ve ürünü olan gen hücreyi hücre döngüsüne sokar. *Normal hücrede MYC düzeyi hücre siklüsü başlamadan hemen önce, neredeyse bazal düzeye iner. *MYC geni onkojenik türü devamlı salım veya aşırı salım halindedir, ve böylece devamlı PROLİFERASYON sağlanır. Burkitt lenfoma’ da Translokasyonlu MYC geni regülasyon bozukluğu Meme, kolon ve akciğer kanserlerinde MYC geni şiddetlenmesi Nöroblastoma N-MYC geni şiddetlenmesi Small cell akciğer kanserlerinde L-MYC geni şiddetlenmesi  5. Siklin ve siklin bağımlı kinaz grubundaki onkogenler *Büyümeyi uyaran bütün stimulusların sonuçta varacağı yer, hücre siklusuna giriş kapısıdır. * Hücre siklusunu düzenleyen genler mutasyon veya şiddetlenme ile regülasyon bozukluğu gösterdiği zaman, kanserler otonomi kazanır. *Hücrelerin düzenli olarak çoğalması, siklinlerin, siklin bağımlı kinazlar ile bağlanarak aktiflenmesi ile düzenlenir. Siklin D geninin ekspresyonunun arttığı kanserler -Meme -Özofagus -Karaciğer CDK4 geninde şiddetlenme -Melanom, -Yumuşak doku sarkomları -Glioblastomlar Tümör Baskılayııcı genler  Tümör Baskılayıcı genler Onkojenler aktive olduklarında, hücre proliferasyonunu indüklerken, tümör baskılayıcı genler aktive olduklarında hücre proliferasyonunu engellerler, yani fren oluştururlar. Normalde tümör baskılayıcı genlerin ana fizyolojik oluşumları tümör oluşumunu engellemek değildir. Aynen onkojenlerde gördüğümüz gibi, hücre içinde sitoplazmada ve nukleusta bulunurlar. Normalde tümör baskılayıcı genlerin görevleri normal hücre proliferasyonunu durdurmaktır.  Tümör süpressör genlerin sınıflandırılması 1. Hücre yüzey reseptörüyle ilişkili tümör baskılayıcı genler 2. Sinyal iletimi ile ilgili tümör baskılayıcı genler 3. Hücre transkripsiyonu ve hücre siklusunu regüle eden nükleusta yer alan tümör baskılayıcı genler Hücre yüzey reseptörüyle ilişkili TBG’ler TGF-Beta: Çok fonksiyonlu bir Sitokindir. TGF-Beta’nın ilgili reseptörlerine bağlanmasıyla “siklin bağımlı kinaz (CDK) inhibitörleri” uyarılır ve büyümeyi engelleyici gen ürünleri sentezlenir. TGF-B reseptörleri inaktive yada mutant (mutasyona uğramış) olduklarında büyümeyi engelleyemeyecek ve fren rolü ortadan kalkacaktır. Bu durumda, Kolon Pankreas kanserleri gelişebilir  E-Kaderinler: Kaderinler epitel hücreleri birbirine bağlayan bir transmembran glikoproteinleridir E-Kaderin ekspresyon kaybı Özafagus Kolon Meme Over kanserleri E-kaderin tümör baskılama görevini β- katenini, proliferatif WNT sinyal yolundaki genlerin transkripsiyonunu sağlayan LEF (Lymphoid enhancer factor)/TCF (T cell factor)’den ayırarak gerçekleştirir. 2. Sinyal iletimi ile ilgili tümör baskılayıcı genler NF-1 (Nörofibromatozis-1): “Gen ürünü yokluğunda” nörofibromlar ve swannomlar oluşur. Gen ürünü nörofibromin adlı protein, RAS proteininin sinyal iletimini kontrol eder. NF-2 (Nörofibromatozis-2): Gen ürünü Merlin’dir. “Gen ürünü yokluğunda” swannomlar, nörofibromlar ve menengiom ortaya çıkar. APC geni (Adenomatöz polipozis coli): Normal APC hücre büyümesi ve bölünmesini düzenler. Beta- katenin ile sıkı bir ilişki içindedir. Beta-katenin hücre büyümesini sağlar. Bir araya geldiklerinde Beta-katenin yıkılır. Yokluğunda kolonda yüzlerce hatta binlerce adenomatöz polip gelişir. Kolorektal karsinogenezin erken dönemlerinde APC geni rol oynar. Görevi “sinyal iletim inhibitörü” olup, kolon kanserine ek olarak mide, özafagus ve pankreas kanserinde de rol alır Cell proliferation  Hücre transkripsiyonu ve hücre siklusunu regüle eden nükleusta yer alan tümör baskılayıcı genler Rb geni (Retinoblastom geni): İlk keşfedilen ve üzerinde en çok çalışılan TBG’dir. Her hücre tipinde mutlaka eksprese edilir. Karsinogenezde patolojileri 2 şekilde karşımıza çıkar. a. Ailevi retinoblastom gen delesyonları: Gametlerde meydana gelir. Erken yaşlarda biletaral ve multipl retinoblastomlar, daha az olarak da osteosarkomlar oluşmaktadır. b. Somatik Rb gen mutasyonları: Meme kanseri, mesane kanseri, akciğer küçük hücreli kanserleri ve glioblastomalarda bildirilmiştir.  Fosforillenerek ve defosforile olarak aktif ve inaktif şekle dönüşür.  Rb hücre döngüsünü engelleyerek hücre bölünmesine etki eder.  Rb’nin en önemli hedef proteini E2F transkripsiyon faktörüdür.  E2F hücre döngüsünün S fazı için gerekli ürünlerin transkripsiyonunu sağlar.  Defosforile olan pRb E2F’ye bağlanarak Hücre döngüsünün S fazına girmesini engeller.  p53 geni  İnsan kanserlerinde en sık değişikliğe uğrayan tümör bakılayıcı gen olan p53 genidir, 17p13.1 bölgesinde yer alır.  Normal hücrelerde p53 düzeyi düşüktür. DNA hasarı ve diğer stress sinyalleri p53 düzeyini arttırır.  P53’ün 3 temel fonksiyonu; 1. Hücre döngüsü blokajı (p21, Gadd45, and 14-3-3s). 2. DNA onarımı (p53R2). 3. Apoptoz (Bax, Apaf-1, PUMA and NoxA). Mdm2, p53’ün majör düzenleyicisi  p53 mutasyonları ve Kanser  Kolon  Meme  Akciğer kanserlerinde %50’nin üzerinde görülür.  Yumuşak doku sarkomlarında,  SSS tümörlerinde,  Lösemi ve  Lenfomalar da da sıklıkla görülür. Silva, J. L., Cino, E. A., Soares, I. N., Ferreira, V. F., & AP de Oliveira, G. (2018). Targeting the prion-like aggregation of mutant p53 to combat cancer. Accounts of chemical research, 51(1), 181-190.  Çeşitli virüslerle de p53 molekülü inaktivasyonu olabilmektedir.  Adenovirüslerin “E1-B proteini” p53 molekülüne bağlanarak transkripsiyonu engeller.  Diğer bir virüs olan HPV’nin “Eb proteini” de,“p53 protein molekülü” nü yıkar, ve bu şekilde,“p53’ün hasar karşısında proliferasyon engelleyici fonksiyonunu ortadan kaldırır”.  Ayrıca HPV virüsü, Rb proteinine bağlanarak inaktivasyonuna yol açan“E7molekülü” üzerindeki etkisi ile de, uterus ve serviks karsinogenezinde önemli bir basamağı oluşturur.  BRCA-1 geni  Meme ve over kanserleri başta olmak üzere, pek çok kanserin oluşumunda önem taşımaktadır.  BRCA-1 geninde mutasyon taşıyan ferdin hayatı boyunca meme kanserine yakalanma riski %60’dır.  Ayrıca over kanseri, prostat kanseri ve kolon kanserine yakalanma riski de yükselmiştir. -Hücre siklusunu regüle eden bir proteini kodlar -DNA tamirinden sorumludur -Tümör baskılayıcı fonksiyonu vardır.  BRCA-2 geni  Aynı BRCA-1’de olduğu gibi özelliklere sahiptir.  Bu gen mutasyonu taşıyan kişilerde erkek meme kanseri, over kanseri, pankreas kanseri, larenks kanserine yakalanma riski yüksektir.  Ayrıca bu iki gen, ailevi meme kanserlerinin (total meme CA’ ların %5’i kadarı ailevidir) %80’inden sorumludur.  Fanconi anemisindende, BRCA-2 gen ürünü sorumlu tutulmaktadır.  Antiproliferatif, DNA onarım, Tümör baskılayını etkileri vardır  Mutasyonlar ve DNA Tamir Mekanizmaları Dr.Öğr.Üyesi Gözde Hasbal Çelikok  Mutasyonlar Mutasyon, organizmanın DNA dizisindeki bir değişikliktir. ▪ Mutasyonların birçok sebebi vardır. ▪ Bazı mutasyonlar dış etkiler olmadan kendiliğinden meydana gelir. Örneğin, DNA replikasyonu veya trankripsiyon sırasında oluşan hatalar  Mutasyonlar Diğer mutasyonlar ise mutajenlere maruz kalma veya viral enfeksiyon gibi dış etkilerden kaynaklanır. Mutasyonlar, bir genin kodunu değiştirerek, bir proteinin düzgün çalışmasını engelleyebilir veya hiç üretilmemesine neden olabilir. Mutasyona uğramış organizma veya hücreye mutant, normal hücreye ise yabani tip (wild type) denilir. Yabani tip (wild type) kaplanlar turuncu tüy ve siyah çizgilere sahiptir. Belirli mutasyonlar, turuncu/kahverengi pigmentin birikmesini engelleyebilir ve sonuç olarak "beyaz kaplan" denilen, hala koyu çizgilere sahip kaplanlar oluşturabilir. Farklı bir mutasyon ise hiçbir melanin (kahverengi pigment) oluşmasını engelleyebilir ve sonuç olarak albinizm özelliği gösteren bir kaplan ortaya çıkarabilir. Mutasyonlar oluşum şekillerine göre; 2 tiptir: 1- Spontan mutasyonlar 2- İndüklenebilir mutasyonlar  1- Spontan mutasyonlar ▪ Doğal olaylardan kaynaklanan, kalıtsal, rastgele DNA dizisi değişiklikleridir. ▪ Bu değişiklikler, DNA polimeraz tarafından replikasyon sırasında yapılan ve düzeltilmeyen hatalardan kaynaklanabilir. ▪Çoğu DNA tamir mekanizmaları ile onarılır. DNA tamir mekanizmasındaki yetmezlikten dolayı tamir edilemeyenler mutasyon olarak kalır.  2- İndüklenebilir mutasyonlar ▪ Hücre veya organizmanın çevresel koşullardan etkilenmesi sonucu DNA’da meydana gelen yapısal değişikliklerdir. ▪ Örneğin, fiziksel veya kimyasal mutajenler ile gerçekleşebilir. Mutasyon sonucu sürüngenlerin antropomorfik süper kahramanlara dönüşmesi Mutasyon çeşitleri 1- Nokta mutasyonu 2- Çerçeve kayması mutasyonu (frame shift) -Sessiz mutasyon (slient) -Baz girmesi (insersiyon) -Anlamsız mutasyon (nonsense) -Baz çıkması (delesyon) -Yanlış anlamlı mutasyon (missense) *Geçiş (transizyon) *Çapraz (transversiyon)  1- Nokta mutasyonu: ▪ DNA yapısında tek bir baz çiftinde oluşan değişiklik ▪ mRNA molekülü üzerinde tek bir kodonun değişimine ve sentezlenen polipeptit zincirinde tek bir amino asitin değişikliğe uğramasına yol açabilir. ▪DNA’daki baz değişikliği etkilerine göre sessiz, anlamsız ve yanlış anlamlı olarak üçe ayrılır.  Sessiz mutasyon (Silent) ▪ Bu mutasyon sonucunda proteinin amino asit dizisinde değişiklik olmaz; mutasyona uğramış kodon aynı amino asidi kodlar. Genellikle kodonun üçüncü pozisyonunda gerçekleşir. ▪ Örnek: TTA (Lösin) → TTG (Lösin) Anlamsız mutasyon: Erken durma kodonu oluşur, kısaltılmış ve işlevsiz bir protein oluşur. ▪ Anlamsız mutasyon sonucunda herhangi bir kodon sonlanma kodonlarından (UAA, UGA, UAG) birine dönüşmektedir. Oluşan sonlanma kodonu protein sentezinin erken sonlanmasına ve kısa, fonksiyonel olmayan polipeptit oluşmasına neden olmaktadır.  Yanlış anlamlı mutasyon (Missense) ▪ Bir amino asiti kodlayan kodonun, başka bir aminoasiti kodlayan kodona dönüşmesidir. Bazı missense mutasyonları sonucunda oluşan proteinin işlevi değişebilir. Yanlış anlamlı mutasyonların 2 tipi vardır: Geçiş (Transizyon): Bir pürin (A ve G) mutasyona uğradığında yine bir pürinin, bir pirimidin (C ve T) mutasyona uğradığında ise yine bir pirimidinin yapıya katılmasıdır. Çapraz (Transversiyon): Bir pürin yerine pirimidin, bir pirimidin yerine pürinin yapıya katılmasıdır. Örneğin, orak hücreli anemi, bir missense mutasyonu sonucu oluşan bir hastalıktır. ▪ Orak hücreli anemide, beta globin geni mutasyona uğrar; bu mutasyon nedeniyle zincirin altıncı amino asidi glutamik asit yerine valin olur. Bu değişikliğin sebebi, DNA’da adenin yerine timin gelmesidir. ▪ Hemoglobinin (kana kırmızı rengini veren, oksijen taşıyan protein) beta zincir genindeki tek bir nükleotid değişikliği, normal bir hemoglobin genini bir orak hücreli anemi hemoglobin genine dönüştürür. Orak hücreli anemide hemoglobin molekülleri birbirine yapışarak sert çubuklar oluşturur. Bu çubuklar hastaların kırmızı kan hücrelerinin şeklini bozarak, orak benzeri bir yapıya dönüşmesine yol açar; bu da hastalığa ismini verir. ▪ Sertleşmiş, şekli bozulmuş kan hücreleri oksijeni iyi taşımaz ve kılcal damarları tıkama eğilimindedir. Hastaların beyin ve kalp dahil olmak üzere çeşitli dokulara olan kan akışının kesilmesine neden olur.  2- Çerçeve kayması mutasyonu (Frame Shift): DNA yapısına bir bazın girmesi (insersiyon) veya çıkması (delesyon) mRNA yapısında değişikliğe yol açar. İnsersiyon: Bir nükleotidin eklenmesi, kodonların okuma çerçevesini kaydırır ve tamamen farklı bir protein dizisine yol açar. Delesyon: Bir nükleotidin çıkarılması, okuma çerçevesinde bir kaymaya ve protein dizisinin önemli ölçüde değiştirilmesine neden olur. 2- Çerçeve kayması mutasyonu (Frame Shift): ▪ Bir hücre, protein sentezinde bir genin kodunu üçlü baz grupları halinde okur. Bu "üçlü kodonlar" her biri, bir protein oluşturmak için kullanılan 20 farklı amino asitten birine karşılık gelir. ▪ Bir gen içindeki "frame shift" mutasyonu, bir bazın eklenmesi veya çıkarılmasını ifade eder. Bu mutasyon sonucunda normal okuma çerçevesi bozulur ve gen dizisi yanlış okunabilir. ▪ Sonuç olarak, proteine yanlış amino asitler eklenmesine veya proteinin daha fazla büyümesini durduran bir erken durma kodonunun oluşmasına yol açabilir. DNA Hasarı ve Tamir Mekanizmaları  DNA Hasarı ▪ DNA sentezi sırasında sağlamalı okuma ile yanlış nükleotidlerin çıkarılmasına rağmen bazen yanlış eşleşmiş baz içeren nükleotidler kalabilir. ▪ Ayrıca çeşitli fiziksel ve kimyasal faktörler de DNA’da hasar oluşturur. ▪ DNA molekülünün yapısında meydana gelen bir değişiklik, şifrelerinde değişikliğe yol açacağından, hatalı protein üretilmesine, çeşitli mutasyonların, farklı fenotiplerin veya hastalıkların ortaya çıkmasına neden olur. DNA hasarına neden olan etkenler genellikle iki ana grupta sınıflandırılabilir: Endojen etkenler: Eksojen etkenler: ▪ Bu faktörler hücresel ▪ Bu faktörler dış çevreden süreçlerden kaynaklanır ve kaynaklanır ve çevresel genetik materyalin doğası etmenlerden kaynaklanan gereği meydana gelir. DNA hasarını içerir. Endojen etkenler: Yanlış eşleşmeler Kimyasal değişiklikler; deaminasyon, metilasyon Baz kayıpları; depürinasyon, depirimidinasyon Oksidatif hasar Replikasyon hataları Eksojen etkenler: Kimyasal ajanlar: aflatoksinler, alkilleyici ajanlar, benzopiren (sigara dumanı), kemoterapi ajanları, vinil klorür, vb. Fiziksel ajanlar: UV ışınları, iyonize radyasyon (örneğin; X ışınları) Virüsler (örneğin, insan papilloma virüsü)  DNA Tamir Mekanizmaları ▪ DNA onarımı yaşamın devamı için mutlaka gereklidir. ▪ Tamir mekanizmaları prokaryot ve ökaryotlarda benzerlik gösteren başlıca üç basamakta gerçekleşir. Hasarın tanınması: DNA onarımının ilk adımı, DNA yapısında meydana gelen hasar veya anormalliklerin tanınmasıyla ilgilidir. Hasarlı kısmın uzaklaştırılması: Hasarlı alan belirlendikten sonra, hasarlı kısmın belirli enzimlerle çıkarılması işlemidir. Boşluğun doldurulması: Hasarlı bölge çıkarıldıktan sonra, genetik bilgiyi eski haline getirmek için DNA molekülünde oluşan boşluğun doldurulması gereklidir.  DNA üzerindeki hasarlı bölgeler çeşitli mekanizmalar ile onarılır. Tek zincir kırıklarının onarımı: 1- Kesip çıkarma 2-Yanlış eşleşme 3-Direkt onarım (ekzisyon) onarımı (MMR; mekanizmaları onarım Mismatch ▪ Fotoreaktivasyon mekanizmaları Repair) ▪ DNA ▪ Baz kesip alkilasyonun çıkarma onarımı onarımı (O6- (BER; Base Metilguanin Excision Repair) onarımı) ▪ Nükleotid kesip ▪ Basit tek zincir çıkarma onarımı kırıklarının (NER; ligasyonu Nucleotide Excision Repair)  DNA üzerindeki hasarlı bölgeler çeşitli mekanizmalar ile onarılır. Çift zincir kırıklarının onarımı: ▪ Homolog ▪ Homolog olmayan rekombinasyon (HR; rekombinasyon Homologous (NHEJ; Non- Recombination) Homologous End Joining) 1-Kesip-Çıkarma (Ekzisyon) Onarım Mekanizmaları Tüm prokaryot ve ökaryot organizmalarda bulunan bu onarım sistemi 3 temel basamak içerir: 1. Hasar veya hata tanınır ve enzimatik olarak bir 2. DNA polimeraz oluşan nükleaz tarafından kesip boşlukları doldurur. çıkarılır. 3. DNA ligaz son bağı kurar ve boşluk tamamen kapanır. Baz Kesip Çıkarma (Eksizyon) Onarımı-BER (Yanlış Baz Onarımı) DNA bazlarının doğal hidrolizi veya kimyasal ajanlar nedeni ile oluşan uygun olmayan bazların tamiri ile ilgilidir. Anormal bazlar spesifik DNA glikozilaz ile N-glikozid bağı kırılarak uzaklaştırılır. Apürinik veya apirimidinik AP bölgeleri oluşur. Şeker ile azot bazı arasındaki bağa, N-glikozidik bağ denir. Baz Kesip Çıkarma (Eksizyon) Onarımı-BER AP bölgesi daha sonra diğer enzimler tarafından işlenir. Doğru nükleotidin yerine konması ve DNA zinciri kırıklarının kapatılmasıyla tamir sonuçlanır, Sonuç olarak, DNA molekülünün bütünlüğü sağlanır. BER ile onarılan baz hasarları Oksidasyon, deaminasyon ve alkilasyon sonucu oluşan DNA hasarı BER mekanizması ile tamir edilir. Okside bazlar: 8-okzoguanin 2,6-diamino-4-hidroksi-5-formamidopirimidin (FapyG, FapyA) Alkillenmiş bazlar: 3-metil adenin 7-metil guanin BER ile onarılan baz hasarları Deaminasyona uğramış bazlar: Adeninin deaminasyonu ile oluşan, hipoksantin Guaninin deaminasyonu ile oluşan, ksantin DNA’ya yanlışlıkla bağlanan veya sitozinin deaminasyonu ile oluşan urasil *Organizmada nitrözamin, nitrit ve nitrat gibi ön maddelerden oluşan nitröz asit, adenin, guanin ve sitozinden amin grubunu uzaklaştıran kimyasal bir mutajendir. ▪ Anormal bazlar, spesifik DNA glikozilazlar ile nukleotidin şeker komponenti ile arasındaki N- glikozid bağı kırılarak uzaklaştırılır. ▪ Bu şekilde pürin veya pirimidin bazı çıkarılmış apürinik veya apirimidinik AP bölgeleri (bazsız alanlar) oluşur. AP endonükleaz enzimi, AP bölgesindeki fosfodiester bağını keser ve zincirde GAP=boşluk oluşur. ▪ Tek nukleotidlik boşluk DNA polimeraz tarafından doldurulur. ▪ Eklenen nükleotid daha sonra DNA ligaz tarafından fosfodiester bağı ile bağlanır.  Nükleotid Kesip Çıkarma (Eksizyon) Onarımı-NER (Yanlış Nükleotid Onarımı) ▪ DNA’nın sarmal yapısında geniş bozulmalara neden olan DNA lezyonları bu sistem ile onarılır. ▪ Daha uzun nükleotid hasarı tamir edilir (30 bazlık dizinin çıkarılması gibi). ▪ BER’de bazlar tek olarak kesip çıkarılırken, NER’de hasarlı bazlar oligonükleotid parçaları olarak kesip çıkarılır.  NER ile onarılan hasarlar ▪ Güneş ışınlarının etkisi ile oluşan timin dimerlerinin (UV ışığa maruz kalan komşu iki pirimidin, genellikle timinler, arasında kovalent bağlanma olabilir. Bu şekilde oluşan timin dimerleri replikasyonu bloke eder.) ▪ Sigara dumanı etkisi ile oluşan benzopiren-guanin gibi baz değişimlerinin, ▪ Kemoterapötik ilaçlarla oluşan baz değişimlerinin tamir edilmesinde görev alır.  İki farklı NER yolağı vardır: 1. Transkripsiyonla İlişkilendirilmiş Yol (Transcription- coupled pathway): Aktif olarak transkribe edilen genlerin kalıp zincirlerinin tamir edildiği bir yoldur. Kalıp zincirin tamiri, DNA transkribe edilirken gerçekleşir. 2. Global Genomik Yol (Global genomic pathway): Bu yol, genomun geri kalanındaki DNA zincirlerini düzeltir, ancak daha yavaş ve daha az etkilidir.  NER (1) Hasarın Tanınması: Global yolda, bir XPC içeren protein kompleksi tarafından, transkripsiyonla ilişkilendirilmiş yolda ise durmuş bir RNA polimeraz ile birlikte bir CSB proteini tarafından gerçekleştirilir. (2) DNA Zincir Ayrılması (TFIIH'nin iki helikaz alt birimi olan XPB ve XPD proteinleri tarafından) (3) Kesim (3 ucunda XPG ve 5 ucunda XPF-ERCC1 kompleksi tarafından) (4) Çıkarma (5) DNA Onarım Sentezi (DNA polimeraz tarafından) (6) Bağlanma (DNA ligaz tarafından) Nükleotid kesip çıkarma işlemi ABC eksinükleaz (endonükleaz) tarafından gerçekleştirilir. 3 altünitesi vardır: UvrA, hasarın algılanması UvrB, çift zincirlerin ayrılması UvrC, endonükleaz aktivitesi E. coli’de timin dimerlerinin onarımı ▪ Prokaryotlarda, ABC eksinükleaz hasarın 3' ucundan 4.-5. fosfodiester bağını, 5' ucundan ise 8. fosfodiester bağını ayırır. ▪ Onarımın ilk aşamasında, enzimin UvrA ve UvrB alt birimlerinden oluşan kompleks (UvrA)2- (UvrB) DNA’da lezyonun olduğu bölgeye bağlanır. E. coli’de timin dimerlerinin onarımı ▪ Hasarlı bazların bulunduğu bölgede UvrA proteini kompleksten ayrılırken UvrC proteini UvrB proteinine bağlanır. ▪ UvrC proteininin bağlanması ile hasarlı bazların 3' ve 5' yönlerinde kırıklar oluşur. E. coli’de timin dimerlerinin onarımı ▪ İkinci aşamada DNA helikaz (uvr D) bu 12-13 nükleotidlik parçayı uzaklaştırır. ▪ Üçüncü aşamada oluşan boşluk, DNA polimeraz I ile doldurulur ve DNA ligaz tarafından zincirin bağlanması ile onarım tamamlanmış olur. Ökaryotlarda; ▪ İnsanda NER mekanizması çok daha karmaşıktır. ▪ Bu sisteme 9 ana protein katılır. ▪ XPA, XPB, XPC, XPD, XPE, XPF, XPG ve CSA (Cockayne syndrome A) ve CSB proteinlerinin yanı sıra ERCC1 (Excision repair cross complementation group 1), RPA (replikasyon protein A) , RAD23A, RAD23B proteinleri de bu sistemede görev alır. A. Hasarın tanınması ▪ XPC, XPA ve RPA hasarın tanınmasında rol oynayan proteinlerdir. B. DNA çift sarmalının açılması ▪ XPD ve XPB, helikaz aktivitesiyle DNA çift zincirinin açılmasını sağlar. ▪ Bu iki protein aynı zamanda TFIIH’ın altünitelerinden ikisidir. C. Hasarlı bölgenin çıkartılması ▪ ERCC1-XPF hasarlanmış bölgeyi 5' ucundan, XPG hasarlanmış bölgeyi 3' ucundan keser. D. Boşluk doldurulması ve ligasyon ▪ Boşluğun doldurulmasında RPA, RFC, PCNA, DNA polimeraz delta (δ) ve epsilon (ε) rol oynar. ▪ DNA ligaz ile ligasyon gerçekleşir.  NER mekanizmasında rol alan proteinlerdeki bozukluklar sonucunda bazı nadir görülen hastalıklar tanımlanmıştır. ▪ Xeroderma pigmentosum (XP proteinleri) ▪ Cockayne sendromu (CSA-CSB proteinleri): Cockayne sendromu, kısa boyluluk, prematüre yaşlanma (progeria), şiddetli fotosensitivite ve orta ila şiddetli öğrenme güçlüğüne neden olan nadir bir hastalıktır. Cockayne sendromu, CSA (ERCC8) veya CSB (ERCC6) genlerindeki genetik değişikliklerden kaynaklanır. ▪ Trikotiyodistrofi (XP proteinleri): Trikotiyodistrofi (TTD), sülfür eksikliği nedeniyle kırılgan saç, zihinsel ve fiziksel gerilik, ichthyosis (balık pulu hastalığı) ve birçok hastada deri hassasiyeti ile karakterize nadir görülen otozomal resesif bir multisistem bozukluktur. Ayrıca, güneşe duyarlı TTD vakalarının, XPB, XPD gibi genlerdeki değişiklikler sonucunda NER mekanizması kusurludur. A, yüz şeklinde bozukluk, ichthyosis (balık pulu hastalığı) ve son derece kısa, kırılgan saçları olan 7 yaşındaki TTD hastası. Xeroderma pigmentosum (XP) ▪ DNA yapısında meydana gelen timin dimerlerinin tamir edilmemesi ve mutasyonların birikmesine bağlı olarak gelişen otozomal resesif genetik bir hastalıktır. ▪ XP hastaları güneşe maruz kaldıklarında, bozulmuş DNA onarım mekanizmaları nedeniyle deri lezyonları ve diğer ciddi deri sorunları geliştirebilirler. ▪ Bu hastalığın en sık rastlanan şeklinde UV özgün endonükleazlar eksiktir. ▪ Hastalarda UV ışınlarına aşırı duyarlılık ile birlikte daha sonra deri kanseri görülebilmektedir. XP hastalarında UV Normal (A) ve XP (B) ciltteki hasarı DNA tamir mekanizması  2-Yanlış eşleşme tamiri (Mismatch Repair) ▪ DNA polimeraz, replikasyon sırasında hata okuma (proofreading) yeteneğine sahiptir. Yanlış eşleşme tamiri, hata okuma sonrası kalan yanlış eşleşmeleri tamir eden mekanizmadır. ▪ Direk onarım ve kesip çıkarma onarımı normalde DNA yapısında olmaması gereken bazların çıkarılmasına yönelik işlemlerdir. Yanlış eşleşme onarımı ise DNA molekülünde normalde bulunan bazların değiştirilmesi ile gerçekleşir.  2-Yanlış eşleşme tamiri (Mismatch Repair) ▪ Bu onarım, kalıp zincir ile yeni sentezlenen zincirin ayırt edilmesi esasına dayanmaktadır. ▪ Kalıp zincir üzerinde bulunduğu halde yeni sentezlenmiş zincirde bulunmayan metil grupları bu ayırımın yapılmasını sağlar. ▪ Kalıp zincir replikasyondan hemen sonra metillendiği halde yeni sentezlenen zincir aynı anda metillenmez. ▪ Kalıp zincirdeki 5’GATC dizilerindeki adeninlerin N6 pozisyonundan metillenmesi Dam metilaz (DNA adenin metilaz) tarafından gerçekleştirilir. ▪ E. coli’de bu onarım sisteminde MutS, MutH ve MutL proteinleri etkilidir. 2-Yanlış eşleşme tamiri ▪ Önce MutL proteini MutS proteini ile kompleks oluşturarak yanlış eşleşmiş baz çiftlerine bağlanır. Daha sonra MutH proteinleri de bu komplekse bağlanır. ▪ Bu bölgede MutH proteininin endonükleaz aktivitesi, metillenmemiş zincirde GATC dizisinin 5' ucundan kırılmayı gerçekleştirir. 2-Yanlış eşleşme tamiri ▪ Metillenmemiş DNA üzerinde DNA helikaz II, tek sarmallı DNA bağlayıcı protein (TSB), DNA zincirini 3'→5' yönünde ayıran ekzonükleaz I veya ekzonükleaz X enzimleri, kırılma noktasından yanlış eşleşmiş baz çiftine kadar olan parçayı ayırırlar. ▪ Onarımın son aşamasında geriye kalan boşluk DNA polimeraz III ile doldurulur ve DNA ligaz ile bağlanır. 2-Yanlış eşleşme tamiri ▪ Ökaryotlarda MutS ve MutL’nin homologları rol oynar. ▪ MutH’nin homoloğu yoktur.  MutS  MutL ◦ hMSH2 ◦ hMLH1 ◦ hMSH3 ◦ hMLH3 ◦ hMSH6 ◦ hPMS1 ◦ hPMS2 Direkt Onarım Mekanizmaları ▪ Bu onarım yolu timin dimerleri ve alkillenmiş bazlar için geçerlidir. ▪ Zincir kırılmadan hasar onarılır. 1. Fotoreaktivasyon 2. DNA alkilasyonun onarımı 3. Basit tek zincir kırıklarının ligasyonu 1-Fotoreaktivasyon ▪ DNA üzerinde hasara uğramış baz, çıkarılmadan eski haline getirilir. ▪ Timin dimerleri, prokaryot ve ökaryotlarda (insan haricinde) bulunan fotoliyaz enzimi katalizi ile monomerlerine çevrilir. ▪ UV ışığın (100-400 nm) etkisi ile meydana gelen mutasyonları içeren hücreler, mavi spektrum (300-600 nm) içeren görünür ışığa maruz bırakıldıklarında, geriye dönüşüm yapıp düzelir. ▪ Bu olaya fotoreaktivasyon denir.  2-DNA alkilasyonu onarımı ▪ Alkilleyici ajanlar varlığında oluşan O6-metil guanin, yüksek oranda mutajeniktir. ▪ Alkillenmiş baz olan O6-metilguanin, DNA sentezi sırasında hem timin hem de sitozin ile eşleşebildiği için mutajeniktir.  2-DNA alkilasyonu onarımı ▪ O6-metil guaninin direkt onarımı DNA metiltransferaz tarafından yapılır. ▪ Bu enzim guanine bağlı metil grubunu kendi yapısındaki sistein kalıntısına transfer ederek normal guanin oluşumunu sağlar. 3-Basit Tek Zincir Kırıklarının Onarımı ▪ X-ışını ya da peroksitlerin neden olduğu basit kırıklar DNA ligaz enzimi ile hemen tamir edilmektedir. ▪ DNA ligaz; enerji gerektiren bir reaksiyon ile fosfodiester bağının kırıldığı durumlarda oluşan ‘Nick’ bölgelerini onarır, 5' fosfat grubu ile 3'OH grubu arasındaki fosfodiester bağını oluşturur. Kanser Biyokimyası: Hücre Ölüm Mekanizmaları Prof.Dr. Pınar AKSOY SAĞIRLI 10.11.2023 Hücre Ölüm Mekanizmaları Morfolojik özelliklerine göre 3 tip hücre ölümü vardır:  Apoptotik  Nekrotik  Otofajik Her üçü de belirli uyaranlara yanıt olarak başlayan farklı ve bazen örtüşen sinyal yolları aracılığıyla yürütülür. Morfolojik farklılıklar  Tanım: Nekroz  Nekroz, canlı dokuda otoliz yoluyla hücre ölümüyle sonuçlanan, geri dönüşü olmayan bir hücre hasarı şeklidir.  Kontrolsüz tipte bir hücre ölümüdür. 'Nekrotik hücre ölümü' veya 'nekroz' morfolojik olarak şu şekilde karakterize edilir:  Hücre hacminde artış (onkoz),  Organellerin şişmesi,  Plazma zarı yırtılması  Daha sonra hücre içi içeriğinin kaybı.  Uzun bir süre, nekroun yalnızca hücre ölümünün tesadüfi, kontrolsüz bir şekilde gerçekleştiği kabul edildi, ancak gün geçtikçe nekrotik hücre ölümünün bir dizi sinyal iletim yolu ve katabolik mekanizma tarafından hassas bir şekilde düzenlenebileceğine dair kanıtlar artmaktadır. NEKROZ  Nekroz, hücre dışından gelen aşırı zararlı uyaranlar nedeniyle oluşur.  Başka bir deyişle Akut hücresel bir hasar sonucu gelişir  Pasif, travmatik bir hücre ölümüdür  Çoğunlukla inflamatuvar yanıtla ilişkilidir.  Kaspaz aktivasyonu ile ilişkili değildir, NEKROZA NEDEN OLAN FAKTÖRLER  Hücre hasarı dış hasardan iç anormalliklere kadar değişebilir. Zararlı uyaranların en yaygın nedenleri şunlardır: Hipoksi: Bu iskemi, şok veya solunum yetmezliği nedeniyle ortaya çıkabilir. Fiziksel ajanlar: Bunlar travma, aşırı sıcaklık, radyasyona maruz kalma veya elektrik çarpması gibi dış yaralanmaları içerir. Kimyasal ajanlar: Bunlara zehirler, mesleki maruziyet, ilaç toksisiteleri veya eğlence amaçlı ilaçlar dahildir. Biyolojik ajanlar: bakteriler, virüsler veya mantarlar İmmünolojik reaksiyonlar: otoimmün tepkiler NEKROZDAN APOPTOZA HÜCRE ÖLÜM SPEKTRUMU  Düzenlenmiş hücre ölümü (RCD) tipleri, tamamen nekrotikten tamamen apoptoza kadar değişen bir morfolojik özellikler yelpazesi ve anti-inflamatuar ve tolerojenikten pro-inflamatuar ve immünojenikliğe kadar değişen bir immünomodülatör profil ile ortaya çıkabilir.  ADCD: otofajiye bağlı hücre ölümü, ICD: immünojenik hücre ölümü, LDCD: lizozoma bağımlı hücre ölümü, MPT: mitokondriyal geçirgenlik  Galluzzi, L., Vitale, I., Aaronson, S. et al. Molecular mechanisms of cell death: recommendations of the Nomenclature Committee on Cell Death 2018. Cell Death Differ 25, 486–541 (2018). https://doi.org/10.1038/s41418-017-0012-4 NEKROZDAN APOPTOZA HÜCRE ÖLÜM SPEKTRUMU  Özellikle nekroptoz, hem apoptoz hem de otofaji ile ilgili bazı temel sürecleri paylaşır. Tanım: APOPTOZ Nekroz belirtileri olmaksızın bir dizi biyokimyasal ve morfolojik değişiklikler ile birlikte gözlenen Programlanmış hücre ölümüdür. Apoptoz, nekrozdan farklı olarak RNA, protein sentezi, ve yeni enzim aktiviteleri gibi belirli bir moleküler işlemler serisini gerektiren aktif bir olaydır ve aynı zamanda organizmanın yaşam döngüsü için gerekli ve yararlıdır. Apoptozun Önemi Apoptoz insan gelişiminde ve sağlıklı bir bağışıklık sisteminin geliştirilmesinde ve sürdürülmesinde etkilidir:  Enfekte olmuş hücrelerin ortadan kaldırılması,  Pre-kanseröz hücrelerin ve diğer kanser hücrelerinin ortadan kaldırılması  İnsan vücudundaki hücrelerin dengesinin korunması.  Embriyonik Gelişimde el ve ayak parmakları ve göz kapaklarının oluşumunda.  Normal adet döngüsü sırasında  Hasarlı-DNA'nın ortadan kaldırılması Bu nedenle hücrelerin normal gelişiminden, hücre döngüsünün olgunlaşmasından ve hücrelerin düzenli fonksiyon ve aktivitelerinin sürdürülmesinden sorumlu olan önemli bir süreçtir. Apoptozu Başlatan Uyarıcılar:  Oksidatif stres  Hipoksi  Mitokondriden sitokrom sitokrom C'nin salınması  Kaspazların aktivasyonu  Endonükleazların Aktivasyonu  Bazı dış uyaranlar Nekroz vs Apoptoz Apoptoz:  Aktif, programlanmış bir hücre ölümü  İltihabın ortaya çıkmasını önler. Nekroz:  Pasif, travmatik hücre ölümü  İnflamatuvar hücresel içeriklerin kontrolsüz salınımı.  Dış faktörlerin neden olur. Apoptoz ve nekroz arasındaki farklılıklar- devam Süreç - Apoptoz, sitoplazmanın büzülmesini içerir ve bu da çekirdeğin yoğunlaşmasına neden olur. Nekroz, sitoplazma ve mitokondri şişerek hücre lizisine veya hücre zarında yırtılmaya neden olduğunda meydana gelir. Membran Bütünlüğü – Apoptozun ayırt edici özelliği kanamadır. Kanama, bir hücrenin hücre iskeleti parçalandığında ve zar dışarı doğru şiştiğinde meydana gelir. Apoptotik kabarcıklar, ölmekte olan hücreden küçük sitoplazma kapsülleri ayrıldığında oluşabilir. Bu, membranın bütünlüğüne zarar vermez. Nekroz sırasında membranın bütünlüğü gevşer ve dolayısıyla tamamen kaybolmasa bile önemli ölçüde azalır. Organel Davranışı – Organeller, bir hücrenin apoptotik hücre ölümünden sonra bile hala işlev görebilir. Nekrotik hücre ölümü sırasında organeller şişer ve parçalanır. Organeller nekrozdan sonra işlevsel değildir. Apoptoz ve nekroz arasındaki farklılıklar- devam Kaspaz – Kaspazlar, hücre ölümünü ve iltihaplanmayı kontrol etmeye yardımcı olan proteolitik enzimlerdir. Apoptoz kaspazlara bağlıdır, nekroz ise buna bağlı değildir. Etkilenen Hücrelerin Kapsamı – Apoptoz lokalizedir ve yalnızca tek tek veya tek hücreleri yok eder. Nekroz bitişik hücre gruplarını etkileyerek yayılabilir ve başlangıç alanının ötesinde hasara neden olabilir. Bedensel Etki – Apoptoz, hücre sayılarının kontrolünde rol oynar ve sıklıkla faydalıdır. Ancak apoptoz her iki yönde de anormal hale gelirse hastalıklara neden olabilir. Nekroz ise her zaman zararlıdır ve tedavi edilmezse ölümcül olabilir.  Apoptoz ve nekrozun morfolojik özelliklerinin karşılaştırılması Apoptoz Nekroz Single cells or small clusters of cells Often contiguous cells Cell shrinkage and convolution Cell swelling Pyknosis and karyorrhexis Karyolysis, pyknosis, and karyorrhexis Intact cell membrane Disrupted cell membrane Cytoplasm retained in apoptotic bodies Cytoplasm released No inflammation Inflammation usually present Apoptozda gerçekleşen hücresel değişiklikler: - Membranda kabarcıklar oluşur (blebbing) - Hücrenin büzülerek küçülmesi (Cell shrinkage) - Çekirdeğin parçalara ayrılması (Nuclear fragmentation) - Kromatin yoğunlaşması (Chromatin condensation) - Kromozamal DNA’nın parçalara ayrılması (Chromosomal DNA fragmentation) APOPTOZ 3 AŞAMADA GERÇEKLEŞİR 1. Başlangıç (İnitiation) intrinsik yol ekstrinsik yol 2. İşlem (Execution) DNA fragmentasyonu Hücre iskeletinin fragmentasyonu 3. Fagositozis (Phagocytosis) (blebs)  Apoptoz Mekanizması İki ana apoptotik yol vardır: Ekstrinsik veya ölüm reseptörü yolu ve İntrinsik veya mitokondriyal yol. T hücresi aracılı sitotoksisiteyi ve hücrenin perforin-granzim bağımlı öldürülmesini içeren ek bir yol daha vardır. Ekstrinsik, intrinsik ve granzim B sinyal yolları  Ekstrinsik, İntrinsik ve granzim B yolları ortak bir yolda birleşir.  Bu yol, kaspaz-3'ün bölünmesiyle başlatılır ve DNA fragmantasyonu, hücre iskeleti ve nükleer proteinlerin bozulması, proteinlerin çapraz bağlanması, apoptotik cisimciklerin oluşumu, fagositik hücre reseptörleri için ligandların ekspresyonu ve son olarak fagositik hücreler tarafından alımla sonuçlanır.  Granzim B yolu, tek sarmallı bir DNA hasarı yoluyla paralel, kaspazdan bağımsız bir hücre ölüm yolunu aktive eder Apoptoz Basamakları 1. Başlangıç intrinsik ekstrinsik 2. İşlem DNA fragmentasyonu Hücre iskeletinin fragmentasyonu 3. Fagositoz Apoptozun Başlangıç Basamağı Apoptoz mekanizması temel olarak apoptozun indüklenmesinde rol oynayan iki temel yoldan oluşur; 1. Ekstrinsik yol 2. İntrinsik yol Ekstrinsik yol, DR aracılı bir yola karşılık gelir. İntrinsik yol, mitokondriyal aracılı bir yolu ifade eder. Bu apoptotik yolların her ikisi de, Ekstrinsik ve İntrinsik yollar aynı terminale (yürütme yolu) yol açabilir.  İNTRİNSİK SİNYAL YOLU  İntrinsik yol, oksidatif stres, ışınlama ve sitotoksik ilaçlarla tedaviyi içeren çeşitli hücre dışı ve hücre içi stresler tarafından tetiklenir.  Bcl-2 ve Bcl-xL (Bcl-2 ailesi üyesi), sitokrom c salınımını önleyen anti- apoptotik proteinlerdir.  Sitokrom c, Apaf-1 ve procaspase-9 ile birleşerek apoptozomu oluşturur.  Apoptozom, kaspaz 9'u tetikleyen ve ardından hücrelerin yıkımına yol açan ve apoptozla sonuçlanan kaspaz-3 sinyal kaspaz kaskadının aktivasyonunu sağlayan yedi kollu halka şeklinde bir kompleksten oluşan çok proteinli bir komplekstir.  İNTRİNSİK SİNYAL YOLU Sitokrom c, Apaf-1 ve procaspase-9’un yanı sıra intrinsik yolda yer alan proteinler:  SMAC/DIABLO (Kaspazların ikinci mitokondriyal aktivatörü/düşük PI'li doğrudan IAP bağlayıcı protein),  Aktif Kaspaz-9 (Sisteinil aspartik asit-proteaz-9),  Bcl-2 (B hücreli lenfoma proteini 2), Bcl-w (Bcl-2 benzeri protein),  Nox (Phorbol-12-miristat-13-asetat kaynaklı protein 1),  Aven (Hücre ölümü düzenleyicisi Aven)  Myc (Onkogen Myc). İşlevsiz mitokondriyal sonuçlar, iç mitokondriyal membran potansiyelinin kaybına, süperoksit iyonlarının aşırı üretimine, mitokondriyal biyogenezde bozulmaya, matris kalsiyum glutatyonun dışarı akışına ve membran proteinlerinin salınmasına neden olur ve kanser hücrelerinde Jan R, Chaudhry GE. Understanding Apoptosis and Apoptotic Pathways Targeted Cancer Therapeutics. Adv apoptozun indüksiyonu yoluyla kanser tedavi stratejileri için Pharm Bull. 2019 Jun;9(2):205-218. doi: umut verici bir potansiyel taşır. 10.15171/apb.2019.024. Epub 2019 Jun 1. PMID: 31380246; PMCID: PMC6664112. İNTRİNSİK SİNYAL YOLU: MİTOKONDRİYAL DIŞ MEMBRAN PERMEABİLİZASYONU Mitokondriyal dış zar geçirgenliği (MOMP), apoptoz sırasında çok önemlidir çünkü proapoptotik faktörlerin mitokondriyal zarlar arası boşluktan sitozole salınmasına neden olur. MOMP esas olarak hem proapoptotik hem de antiapoptotik üyelerden oluşan Bcl-2 protein ailesi tarafından kontrol edilir. Bender T, Martinou JC. Where killers meet--permeabilization of the outer mitochondrial membrane during apoptosis. Cold Spring Harb Perspect Biol. 2013 Jan 1;5(1):a011106. doi: 10.1101/cshperspect.a011106. PMID: 23284044; PMCID: PMC3579396. İNTRİNSİK SİNYAL YOLU: MİTOKONDRİYAL DIŞ MEMBRAN PERMEABİLİZASYONU "Mitochondrial Outer Membrane Permeabilization Pore" olarak ta bilinen MAC (mitokondrial apoptosis-induced channel), birçok protein tarafından kontrol edilir. Bu proteinler, bir apoptotik gen ailesi olan Bcl-2 ailesidir. Bu proteinler apoptoz üzerindeki inhibitör etkilerini direk olarak MAC/MOMPP etkileyerek gösterirler. Bax ve/veya Bak por oluştururken Bcl-2, Bcl-xL veya Mcl-1 por oluşumunu inhibe eder. Bcl-2 ailesi, antiapoptotik ve proapoptotik üyelerden oluşan ve apoptozu düzenlemede en önemli role sahip olan onkoprotein grubudur. Hücrelerin apoptotik uyarıya hassaslığı proapoptotik ve antiapoptotik Bcl proteinleri arasındaki dengeye bağlıdır.  İntrinsik Sinyal Yolu: BCL-2 ailesi Bcl-2 ailesi proteinleri üç alt kategoriye ayrılır: 1. Pro-apoptotik Bcl-2 proteinleri (Bax ve Bak) 2. Anti-apoptotik Bcl-2 proteinleri (Bcl-2, Bcl-xL ve Bcl-w) 3.Yalnızca BH3 proteinleri (BH, Bcl-2 homolog alanı) (Bid, Bad, Bim, Puma ve Noxa)  BH3 proteinleri, hem doğrudan Bax ve Bak'ı aktive ederek hem de mitokondri