Genética Del Desarrollo Normal Y Del Desarrollo de Los Tumores

13 Desde el punto de vista de la Genética Médica, los procesos genéticos de desarrollo mejor comprendidos en la especie humana son los desarrollos de los miembros y el desarrollo posnatal (por ejemplo, la acondrogénesis), por cual estos procesos serán resumidos, junto a algunos ejemplos de los genes PAX y mecanismos generales de regulación génica del desarrollo.\n\nPor otra parte, los tumores malignos son procesos esencialmente genéticos en su mecanismo; en ellos se alteran genes reguladores, algunos de los cuales funcionan de manera normal durante el desarrollo embrionario, modulando la división celular y la capacidad de diferenciación de las células. Los tumores malignos progresan en las células somáticas, a diferencia del embrión, y son resultado, en general, del desarrollo a expensas del resto del organismo, poniendo en peligro la vida. En consecuencia, se resumirían las características de los conceptos celulares y los genes represores de tumores.\n\nEl común denominador de todos los temas se capturó en la intervención de genes reguladores. Es conveniente destacar que, de otro lado, de la mitad de los genes humanos son de tipo regulador o en donde se manifiestan los procesos bajo signos de mantenimiento, los cuales codifican proteínas que regulan el ciclo celular y son el paso final de la comunicación). Los genes reguladores funcionan de otra forma: su producto (proteína, así siempre; a veces un ARN) funciona en el núcleo, sobre otro gen, por lo general sobre el promotor o la región identificadora-silenciada del gen. Por otra parte, los genes transductores de señales intercelulares (que envían la captación de una molécula dentro de la célula receptora) por lo general modifican el estado de diferenciación de una célula y llevan a la activación y represión de ciertos genes. La gran cantidad de genes reguladores está en relación con la plasticidad y versatilidad de funciones del genoma humano.\n\nMecanismo general de los genes reguladores del desarrollo: cascadas regulatorias\n\nEn términos generales, se puede decir que los genes de desarrollo codifican proteínas que regulan otros genes, los que a su vez codifican otras proteínas; estas últimas pueden a su vez regular otros genes o simplemente funcionar, como paso final, en el citoplasma. De esta manera, se constituyen cascadas regulatorias, donde Fig. 13-1. Esquema de una cascada regulatoria ideal. El gen A, situado en el primer nivel, codifica la proteína reguladora P(a), con un motivo \"hélice-vuelta-hélice\" que le permite unirse específicamente a la secuencia S3 del ADN del promotor del gen B, por lo cual sirve para activar la transcripción del gen B. El gen B (2° nivel) codifica la proteína P(b), que interactúa con \"dedos de zinc\", que le sirven para unirse específicamente a la secuencia S2 del intensificador-silenciador del gen C y determina la represión de su transcripción y, por consiguiente, su producto, la proteína P(c), que activará la transcripción del gen D, por lo cual esta producción se determina por la duración de los procesos en los niveles 1 y 2 y el tiempo de duración de la proteína P(c). De esta manera, queda determinada el momento del desarrollo en el que se \"silenciará\" al gen D y finalizará la expresión de una proteína exclusiva del desarrollo temprano.\n\nEn todos los casos, el producto del gen regulador debe poseer la capacidad de reconocer una secuencia del ADN del gen 'blanco' (en las regiones promotoras o intensificadora-silenciadora) o un dominio proteico de una proteína del complejo de transcripción del gen 'blanco. Esto lleva a resumir los \"motos\" o secuencias especiales de proteínas que son capaces de reconocer secuencias de ADN e interaccionar con Fig. 13.2. Esquema de los \"motivos\" en proteínas reguladoras. 1: hélice-vuelta-hélice; 2: \"dedos de zinc\"; 3: \"cremallera de leucinas\". Los segmentos de la hélice están representados por cilindros, y la línea llena representa el eje de la cadena polipeptídica en zonas no helicoidales. Se advierte, además, las zonas de contacto con el ADN ( signos A ). tido de la molécula de ADN pero se encuentra más lejos que la primera y no se une al ADN. Los homeodominios son las secuencias características de los productos de genes homeóticos, tanto de Drosophila como de los mamíferos (genes \"HOX\"); están constituidos por una variante de tipo de \"motivo\", que tiene tres hélices de tipo \"vueltas\", cercanas al extremo carboxilo. El motivo \"dedos de Zn\" es un pliegue de la cadena polipeptídica que abarca alrededor de 30 aminoácidos; en base del pliegue se unen entre un átomo de Zn, coordinado en una estructura tetraédrica formada por cuatro uniones con aminoácidos, que puede estar formada por 2 cisteínas y 2 histidinas (también puede estar formada por 4 cisteínas). Por lo común, estas proteínas reguladoras tienen varios \"dedos de Zn\"; su número varía entre 2 y 9 \"dedos\". Cada \"dedo\" hace contacto con una secuencia de ADN, y al haber varios \"dedos\", se establece una unión específica para una secuencia definida de ADN. Los dedos de Zn se encuentran en factores de transcripción y otros numerosos productos de genes reguladores. La cremallera de leucinas es una región rica en leucinas en una α-hélice, de tal modo que las leucinas están siempre separadas por 7 aminoácidos, lo cual hace que las leucinas estén en registro y orientadas hacia la cadena externa. Dos cremallera de leucinas, pertenecientes a dos proteínas reguladoras, interaccionan entre sí por interdigitation y por interacción hidrofóbica para formar un dímero de proteínas ligadoras al ADN. La región adyacente a la cremallera es muy básica en cada una de las proteínas y la región de asociación al ADN. Las cremalleras de leucinas son \"motivos\" en homodímeros y heterodímeros de proteínas ligadoras al ADN, como factores de transcripción y ciertos productos de oncogenes. Panel 13-1. Ácido retinoico y los genes HOX. El ácido retinoico es un derivado metabolico directo de la vitamina A, que es un producto necesario para la embriogénesis normal en todos los córidos (incluidos los vertebrados), y entre ellos, la especie humana; por tanto, también esta sustancia es conocida como un poderoso agente teratogénico (productor de malformaciones) en embriones muy tempranos. Recientemente se lograron evidencias de la relación entre el ácido retinoico (AR = RA en inglés) y la activación de algunos de los genes HOX, que a su vez están relacionados con la diferenciación de los segmentos del embrión en el eje anteroposterior (cabeza-cola). El ácido retinoico es sintetizado y segregado en el embrión templano a nivel del nódulo de Hensen y la notocorda7, este ácido es activado en el receptor y los receptores de ácido retinoico y los receptores del retinoide X (receptores que se unen sólo a la forma 9-cis del ácido retinoico). Estas proteínas receptores, que se unen al AR en sus diversas formas, pertenecen a la gran familia de proteínas receptores de esteroides.8 Es decir que el AR se une (es el ligando) a receptores de dos tipos, que actúan como heterodímeros sobre secuencias específicas del ADN, situadas en regiones de control de algunos genes (\"secuencias de respuesta al ácido retinoico\" o ARRES = RARES en in-gens, y secuencias de respuesta al retinoide X o XRRES): (Activador) (Proteína nuclear) Ácido retinoico Receptores AR (ARR) ARR Receptores RX (RXR) RXRES Entre los genes que poseen las secuencias de control de tipo ARRES o XRRES, se encuentran el Hox1 y el Hox1b, los cuales se transcriben en la región del rombencéfalo y regiones axiales posteriores a este, incluido el esqueleto axial. La acción teratogénica del AR se debe entonces a una hipersensibilización de la familia génica Hox a en el ratón, en Hox A. Estas expendencias, así como la \"nueva\" de los genes Hox, de muestran un embrión en un sentido \"anterior\" (hacia segmentos anteriores, expansión de tipo mesodérmico hacia el rombencéfalo) en el caso del \"naque\" de los Hox a1 y Hox b1. El diferente tiene un sentido \"posterior\" o cualidad en el caso de un tratamiento experimenta con exceso de AR permaneciendo los genes Hox a, que determinan una \"pos-terriorización\" de los segmentos axiales, a desmedro del mesodérfico y el prosenefálico. Estos datos, así como los relativos al desarrollo de los miembros, demuestran el papel esencial de las familias HOX en el desarrollo del embrión temprano. Genes \"HOX\" humanos (véase panel 13-1) La \"homeocaja\" es una secuencia de 180 pb, altamente conservada en el curso de la evolución, que codifica un sector de proteína, el cual se denomina \"homeodominio\", de 60 aminoácidos, que forma 3 α-hélices y que es la parte que reconoce y se relaciona con una secuencia de determinada de ADN (en especial la tercera de las α-hélices) (fig. 13.3). Los genes \"HOX\" humanos se encuentran en cuatro familias génicas, las familias HOX 1 - HOX 4 (HOX A - HOX D), que están localizadas respectivamente en las regiones cromosómicas 7p, 17q, 12q y 14q (fig. 14.3).9 Los genes HOX se activan en forma escalonada en segmentos de la cresta neural, en los esclerotomos del mesodermo paraxial; esta activación escalonada sigue la misma disposición que la localización de los genes de esta familia génica HOX a lo largo de un cromosoma; por ejemplo, en el estado del cerebro posterior (rombencéfalo), que competen a segmentos branquiales 1-4, hay una activación escalonada de los genes Hox b1 - Hox b4 en el embrión del ratón.11 Genes \"PAX\": síndrome de Waardenburg y gen PAX 3 Los genes reguladores llamados \"PAX\" han sido identificados por contener una secuencia característica, la \"caja apareada\" (\"paired box\"), originalmente descrita en un gen de segmentación (paired = apareado) de Drosophila. En 1992, se conocían 6 genes Pax (la nomenclatura anterior se vio modificada del ratón) y en ratón, cuyo defecto produce anomalías del desarrollo temprano; esto llevó a la identificación de genes PAX humanos, asociados con malformaciones. El primer ejemplo humano Genética del desarrollo normal y del desarrollo de los tumores 257\n\nFig. 13-5. Organización del gen PAX 3 (en el cromosoma 2). Los 8 pequeños exones están representados en el ADNc. En este último se señalan los sectores que cadafen el dominio apareado, el octapéptido y el homeodomínio. Los asteriscos en el ADN genómico (arriba) señorán la ubicación de mutaciones asociadas al síndrome de Waardenburg.\n\ncorresponde al síndrome de Waardenburg, que es el responsable más común de la sordera hereditaria; este síndrome muestra además defectos de la pigmentación muy notorios (pibaldismo o mechón de pelo blanco, manchas de despigmentación cutánea y despigmentación irregular del iris), aumento de la separación entre los ojos (distopia cantorum), y en la variante III, comprende anomalías de los miembros, que aplospa los miembros superiores, rígido articular y malformaciones digitadas. En el 70 % de estos pacientes se han encontrado mutaciones en el gen PAX 3, localizadas en el cromosoma 2.\n\nEl gen PAX 3 se extiende por más de 30 kb y presenta 8 exones, que están representados en un ADNc de 1.437 pb (fig. 13-5).\n\nLas mutaciones de PAX 3 muestran que el síndrome de Waardenburg puede producirse por mutaciones en cualquiera de tres segmentos: el dominio apareado, el octapéptido y el homeodomínio, de tal manera que el resultado se debe a una pérdida de la función normal del gen PAX 3. Esta función es ejercida en el desarrollo temprano, a nivel del neuroepitelio y los dermatomiotomos, y en una subpoblación de las células de la cresta neural en el ratón. Por consiguiente, se ha sugerido que la pérdida de la función del gen PAX 3 se traduce en: 1) progenies de melanocitos defectuosos, que dan la despigmentación en neuronas; 2) células defectuosas de la cresta neural en el código interno, que producen la sordera y 3) información posicional errónea en células mesodérmicas y de la crest neural, que eleva al exceso de tejido nervioso y a los defectos de los miembros. Todos estos efectos son mediado por genes \"blanco\" que son regulados por el gen PAX 3. Genética humana 258\n\nCadena, en cambio de encuadre o de cambio de espina, es decir que llevan a una pérdida de la codificación de una parte del gen, aunque esta mutación sólo ocurre, muy remotamente, producen arritmia. Por otra parte, las delecciones que producen el síndrome WAGR no se refieren con la aniridia simple en lo que respecta al ojo y, por consiguiente, la aniridia parece ser el resultado de una pérdida total de la función de uno de los dos genes PAX 6 de las células 15. Dado el carácter dominante de la mutación, es probable que el mecanismo patogénico sea por insuficiencia alergógena, y teniendo en cuenta que en el ratón los homocigotos carecen de ojos y cavidades nasales, que se desarrollan de espesamientos del ectodermo pladeados, ha sugerido que la función del PAX 6 es requerida para la transformación del epitelio en pediculoso, en forma un cordón, debajo del cual hay una zona especial de mesodermia, la zona de protección (ZMP); ambas zonas se infarten mutuamente, ya que el REA mantiene indiferenciada en la ZMP, y esta última induce la formación del REA. El REA dirige la diferenciación en el sistema proximal-distal (P-D, de la raíz del miembro a su extremidad), el antero-posterior (A-P, del pulgar hacia el meñique) y el dorsoventral (D-V, del dorso de la mano hacia la palma). Cada eje está determinado por un producto genético específico: el proximal-distal por el factor de crecimiento fibroblástico 4 (FCF-4), el antero-posterior, por el producto del gen erizo sónico (SHH, sonic hedgehog), y el dorsoventral, por el producto del gen Wnt7a. Genética del desarrollo normal y del desarrollo de los tumores 259\n\nFig. 13-6. Esbozo o yema de un miembro en el embrión de quinta semana del desarrollo, con las regiones especializadas: REA, replique ectodérmico apical; ZMP, zona mesodérmica de progreso; ZAP, zona de actividad polarizante. Los tres ejes están señalados. A la derecha, a la sexta semana, con los surcos radiales interdigitates.\n\n(SHH), gen que está activo en la ZAP y cuya activación depende de la proteína FCF-4, sintetizada en el REA; a su vez, el producto del SHH activa al gen de FCF-4, lo cual determina una retroalimentación que mantiene el crecimiento y desarrollo de los ejes P-D y A-P (fig. 13-7).\n\nEn el tercer eje, el dorso-ventral, el papel fundamental es desempeñado por el gen Wnt7a, correspondiente a la familia de genes Wnt, presente en invertebrados y vertebrados, los cuales codifican glucoproteínas segregadas, que son mediadores de señales intercelulares y que se Panel 13-2. Simpodactilia humana: mutación del gen HOX D13. La primera mutación de tipo I o simpodactilia, que incluye fusiones parciales y duplicaciones de dedos. En tres familias invstigadas se observaron 29 individuos heterocigotos y uno homocigoto para una mutación dominante y autosómica causante del defecto: en los tercocigotos, la malformación consiste en la fusión, en grado variable, de los dedos II y IV y en la aparición de un dedo adicional interrumpido que se origina en un metacarpo, no también adiccionado. En los dedos de los pies hay anomalías similares. El homocigoto tiene alteraciones más intensas, con fusión de los tres dedos posteriores, dedos muy cortos y metacarpos tan cortos que se asemejan a los huesos del carpo. Las mutaciones observadas en los afectados se localizaron en el gen HOX D13 y en las aplicaciones de 21 a 30 pb cerca del inicio del gen. En la proteína HOX D13, las mutaciones se expresan como una amplificación de un segmento de 15 alaninas repetidas (polialanina). Esta mutación no está en el homedominio (que tiene la propiedad de leerse al ADN de otros genes), sino en la región proximal al extremo aminoterminal, la que se considera una región que interviene en asociaciones con otras proteínas. Dado que ésta es una mutación dominante, existiría una ganancia de una función anormal, que podría una interacción anómala de esta proteína mutada con el producto de otro gen involucrado en el desarrollo del arco digital, el gen HOX A13. Fig. 13-8. A. Niño acondroplásico con enanismo y acentuadas deformaciones de los miembros y de la columna (de Silverman-Kuhn, Essentials of Caffey's Pediatric X-ray Diagnosis, Year Book Medical Publishers, Inc., 1990). B. Cartílago de conexión (flecha), tejido en el cual el gen R3CF es activo y su producto anormal acelera la conversión del cartílago en hueso. Fig. 13-9. Proteína receptora 3 del factor de crecimiento fibroblástico. Se señalan los 5 dominios de la proteína (los de tipo inmunoglobulinas, IgI-IgII; el transmembrano T.M., y el citoplasmático, Tir. quinasas y el sitio de la mutación más frecuente en la acondroplasia (G380R, que cambia una glicina por una arginina). Asteriscos: zonas cuyas mutaciones están asociadas con displasia tantoórfica (malformación letal vinculada con la acondroplasia). Fig. 13-10. Hipótesis de las mutaciones múltiples para el desarrollo tumoral. El clon de la célula madre del tumor (sus células descendientes) sufre varias mutaciones sucesivas hasta alcanzar la potencialidad maligna. El tipo de mutaciones es hipotético, así como la secuencia de cambios mostrada en los últimos escalones. R, O, genes reguladores normales; R*, O* genes mutados; M1, M2, M3, M4, mutaciones sucesivas. genes en los tumores benignos puede arrojar luz sobre el origen de los malignos. Antes de considerar algunos tumores benignos, es conveniente establecer, en términos generales, cuáles son los tipos de genes cuya mutación es importante en el desarrollo tumoral. En tal sentido, los estudios de los últimos años señalan tres categorías de genes cuyas mutaciones son importantes en muchos tumores: 1) genes promotores de crecimiento o oncogenes, 2) genes supresores de tumores, y 3) genes de reparación del ADN. Estas tres categorías comprenden genes que son críticos para el establecimiento de muchos tipos de tumores, si bien esto significa que hay otros genes, específicos para cada tipo tumoral, cuya alteración es importante en cada tipo tumoral. Las mutaciones en oncogenes son generalmente dominantes, mientras que las mutaciones en genes supresores de tumores son recesivas. Fig. 13-11. Relación entre protooncogenes, oncogenes virales y celulares. Replicación de los retrovirus y su integración al genoma celular Los retrovirus son virus que contienen ARN y son capaces de dirigir la síntesis de ADN complementario a su propio genoma de ARN; estos virus comprenden el virus de la leucosis aviar y el virus del SIDA, entre otros. La estructura y la replicación de los retrovirus es característica: todos ellos poseen 3 genes típicos, el gag (por antígeno específico de grupo), el pol (por polimerasa o transcriptasa inversa) y el env (por envoltura), aunque cada gen codifica una poliproteína que finalmente dará lugar a varias proteínas más pequeñas. 266\nGENÉTICA HUMANA\nGenes\n gag pol env src\n ARN 5' 3'\n 3' RTL\nHuésped RTL\n ADN 5'\nFig. 13-12. Estructura de un retrovirus que lleva, además, un gen adicional, src, como el virus del sarcoma de Rous de las aves. Arriba: genoma viral (ARN); abajo: provirus integrado en el genoma celular de huésped. RTL: repeticiones terminales largas.\nmanera, segmentos como el src, que codifica una quinasa de tirosinas (actividad fosforilante de los residuos tirosina de proteínas), quedan totalmente desregulados de los mecanismos de control de la célula huésped.\n\nGenes supresores de tumores\nEn los últimos años, se han producido importantes avances en el conocimiento de genes cuyas actividad normal es fundamental para las células, que actúan regulando el ciclo celular; algunos de estos genes se encuentran alterados o su función está anulada en muchos tipos de células tumorales. Estos genes típicamente sólo expresan su falta de función en estado homocigótico, es decir, cuando ambos genes están alterados, es decir que actúan como receptores. Su función normal, que es la regulación del ciclo celular, parece exigirme un tumor mismo. Por consiguiente, este tipo de genes se ha denominado \"supresores de tumores\" (también \"oncogenes recesivos\"), aunque su función principal es regular el ciclo celular normal y, a través de ella, cumplir numerosas funciones indirectas, las cuales han hecho que su estudio adquiera gran importancia. Los principales genes \"supresores de tumores\" son el codificante de la proteína de retinoblastoma pRB, y el codificante de la proteína p53.\nEl retinoblastoma\nEl retinoblastoma es un tumor extremadamente maligno que afecta a niños menores de 3 años de edad y que es curable con radioterapia si se realiza un diagnóstico precoz. Su incidencia es de un caso 20.000 nacidos y se ha ido incrementando, debido a los avances del diagnóstico precoz que permiten la superviciencia\nhasta la edad reproductiva. Alrededor del 10% de los casos ocurre con herencia, con características de mutación autosómica dominante (en los países desarrollados en los cuales se detectan y tratan adecuadamente los pacientes); el resto de los casos ocurre de manera esporádica. Los niños presentan: 1) un reflejo blanco en el ojo, que se ha referido como \"reflejo de ojo de gato\"; dado por el tumor retiniano inicial; 2) estrabismo sin causa aparente; 3) calcificaciones intratumorales detectables a simple vista o con radiografías. Frente a estos signos, es urgente el diagnóstico preciso con tomografías que detectan las calcificaciones en más del 75% de los casos (fig. 13.13).\nEl tumor se origina en las células precursoras de los receptores retinianos, durante la maduración final de la retina normal. En las células del tumor, en alrededor del 8% de los pacientes, se advierte la deleción específica de la banda q14.2 del cromosoma 13 (fig. 13.13); en estos pacientes, el retinoblastoma está asociado con el retardo mental y defectos óseos. Los casos hereditarios por lo general son bilaterales y son de cursos múltiples. Cuando un paciente ha sido tratado de manera exitosa con radioterapia y se ha curado definitivamente el retinoblastoma, se debe tener en cuenta la significativa propensión, en los casos hereditarios, al desarrollo de otros tipos de tumores (sarcomas, etc.), debido a que estos pacientes tienen deficiencia del gen del retinoblastoma, el cual actúa en forma general como supresor tumoral. En el gen del retinoblastoma (RB) ha sido localizado en el cromosoma 13 q14.2 y pesa 190 kb; este gen codifica la proteína pRB (ver más adelante).\n 267\nGENÉTICA DEL DESARROLLO NORMAL Y DEL DESARROLLO DE LOS TUMORES\nA. Reflejo blanco \"de ojo de gato\" en el retinoblastoma. B. Cromosoma 13 que indica el segmento seleccionado con cierta frecuencia en el retinoblastoma, y en donde residen las mutaciones que afectan a otros pacientes en este tumor.\nces aparecen como tumores múltiples, mientras que los casos esporádicos daban signos más tardíos y prácticamente siempre eran tumors únicos, y que el resto de las características del tumor eran idénticas en los casos hereditarios y esporádicos, llevó a la presunción de que el desarrollo del retinoblastoma requiere la pérdida de la función de los alelos del mismo gen. De acuerdo con estas hipótesis, los casos hereditarios llevaban un gen ya alterado de uno de los padres, por lo que se necesitaba sólo la mutación del alelo restante para desarrollar el tumor, mientras que los casos esporádicos requerían dos mutaciones individuales en los dos alelos del gen, y por eso su desarrollo es más tardío (fig. 13.14).\nEl hecho de que haya varios millones de neuronas retinanas hace que la probabilidad de un \"sugesto jumacro\" o mutación durante la época posnatal de desarrollo de la retina, para el portador de un gen abnormal paterno, sea muy alta; y, por consiguiente, la probabilidad de desarrollo del tumor en el hijo de un portador del\n\ngen alterado también es muy alta, con lo cual la enfermedad aparece como un rasgo mendeliano \"dominante\", a pesar de que en términos moleculares es recesivo.\n\"La proteína de retinoblastoma\" (pRB) y su papel regulador del ciclo celular\nLa proteína codificada por el gen alterado o ausente en el retinoblastoma ha resultado ser un elemento central de la regulación del ciclo celular, por lo cual merece relación entre las proteínas del ciclo y no como una proteína anormal. Esta pRB tiene un peso molecular elevado y es una fosfoproteína muy abundante en el núcleo de todos los tipos celulares estudiados. Está formada por casi 900 aminoácidos, que constituyen 4 dominios: el primero (aminoterminal) es necesario para la oligomerización de la proteína; el segundo y el tercero son los dominios ligados de oncoproteínas y el factor de transcripción E2F, y el cuarto es el dominio de\n 268\nGENÉTICA HUMANA\nFig. 13-14. Desarrollo del retinoblastoma hereditario de acuerdo con la hipótesis de las dos mutaciones del gen RB. El asterisco señala el gen mutado.\n\nunión del ADN y a la quinasa de tirosinas cABL (fig. 13.15).27\nLa pRB puede encontrarse con distintos grados de fosforilación: se encuentra con baja fosforilación en los primeros 2/3 del período G1 del ciclo celular y durante la mitosis, y aparece hiperfosforilada en el final de G1, en S y en G2.28\nLas proteínas de varios virus oncogénicos, como la del virus de simio 40, se unen específicamente a la pRB hipofosforilada, por los sitios ligadores, y aparentemente impiden que la pRB cumpla su función normal (que es \"secuestrar\" el factor de transcripción E2F).\nLa fosforilación de la pRB que ocurre en la segunda mitad de G1, le hace perder la capacidad de unirse con otras proteínas: las oncoproteínas, el factor de transcripción E2F, cABL y otras. Además, esta fosforilación coincide con el momento del \"punto de restricción\" del período G1 del ciclo celular. Este punto se define como el momento en que la célula deja de ser dependiente de los factores mitogénicos del plasma y queda comprometida a continuar el ci\n\nclo y la mitosis. En condiciones normales, en el punto de restricción y si la célula es apta para multiplicarse, la pRB es fosforilada por las quinasas dependientes de ciclinas de las clase D (D1-D3). La pRB fosforilada pierde su aptitud de secuestrar el factor de transcripción E2F, y este queda libre para unirse a la secuencia TTTCGCGC de los promotores de varios genes necesarios para la división; además, al promotor de su propio gen (E2F), con lo cual se activa la transcripción de esos genes y por la retomabilización se produce más E2F que representa esta acción (fig. 13.16).\nHay un camino alternativo de la proteína pRB; es una proteína semejante, la p107, que actúa \"secuestrando\" otros factores de transcripción similares, los E2F 4 y 5, de tal manera que es posible una mayor flexibilidad en el control del ciclo, posiblemente modulable en diferentes tejidos.\nFig. 13-15. Proteína pRB y sus dominios. Los sitios de fosforilación por las quinasas dependientes de citiinas se señalan con P y el n° del aminoácido. GENÉTICA DEL DESARROLLO NORMAL Y DEL DESARROLLO DE LOS TUMORES\n La pérdida, abolición funcional o disminución funcional de la pRB debe traducirse nece- sariamente en lo función alternati- va en la activación desregulada de los genes dependientes del factor de transcripción E2F, y de esta manera la abolición de la función de la pRB facilita el desarrollo tumoral. A ello se agrega la intervención, muy importante, de otro factor clave del ciclo celular: la proteína p53.\n\n La proteína p53 y su papel superior del desarrollo tumoral\n La proteína p53 es un factor de transcripción, altamente conservado en el curso de la evolución biológica, producido en un localiza- do en el cromosoma 17p13.1, y que se en- cuentra ahora funcionalmente en más del 50% de los tumores malignos, por lo cual se ha sugerido que es uno de los principales elemen- tos “supresores” del desarrollo tumoral. Tam- bién es característico de la p53 que muchos tri- pos de mutaciones surgen actuando normal, en especial las mutaciones de “cambio de sentido”, que sólo cambian un aminoácido y que en otros genes supresores, como la pRB, no supermen la función de la proteína. Una enfer- medad hereditaria muy rara, el síndrome de Li\n\n Fraumeni, caracterizado por múltiples tumores mamarios y de otros tejidos, es producida por la transmisión del gen mutado de la p53.\nLa región del cromosoma 17, que contiene el gen de la p53, presenta alteraciones en numerosas personas de cáncer de pulmón, el cáncer de colon, el mamario y muchos otros. En estos casos se ha observado que el paso de un tumor no invasor a uno maligno se acompaña de la abolición de la función de p53 en ambos alelos del gen, es decir que uno de los genes estaba mutado en el estado de tumor benigno, es necesaria la pérdida de la función del gen (llamada “pérdida de heterogisidad” en oncología) para su desarrollo maligno. Por otro lado, se ha observado la predominancia de cier- tas clases de mutación del gen p53 en tumores específicos, por lo cual es de interés el conoci- miento de las funciones específicas de cada re- gión de la proteína p53. Recientemente, esta proteína ha podido ser estudiada en su forma esp- cial, lo cual ha revelado otras características de las mutaciones que se producen en ella.\n\n Fig. 13-16. Función de la proteína pRB en el ciclo celular. E2F: factor de transcripción E2; KDC-D: quinasa dependien- te de ciclina, grupo D; fosfatasa PP-1: fosfatasa de fosfoproteínas 1; G1, G2, G0 y S: etapas del ciclo. La fosforilación de la pRB se representa por el número de radicales -P unidos. GENÉTICA HUMANA\n\n Fig. 13-17. Esquema lineal de la proteína p53, sus 3 dominios funcionales y las regiones conservadas en la evolución, numeradas de I a V. La localización de 3 de los codones mutados con máxima frecuencia se muestra arriba; coinciden con regiones conservadas del dominio ligador al ADN.\n\n y presenta 5 regiones conservadas con el transcurrir de la evolución biológica (en nume- rosos organismos) y 3 dominios funcionales: el de transactivación, el ligador al ADN y el de te- ramerización.\n\n Función normal de la proteína p53: interruptor del ciclo celular\n La proteína p53 actúa en muy bajas con- centraciones en los núcleos de células normales, pero su concentración aumenta notoriamente ante una serie de “estímulos”: radiación violeta, radiación X, infección viral y agentes químicos nocivos; es decir, todos factores que dañarían el ADN, agentes mutagénicos o genotóxicos. Se considera que el estímulo con- creto desencadenante de la síntesis de p53 es la producción de rupturas de las dos cadenas del ADN, ya que enzimas de restricción y agentes similares también estimulan su producción. \n Es decir que la proteína p53 no es un com- ponente de la regulación del ciclo celular de una célula sana, sino que actúa como un guardián ante todo daño percibido en el ADN celular; en este sentido, su control es extremadamente sen- cible, ya que bastan dosis mínimas de radiación (como las del isótopo marcador) para de- sar su producción y su mecanismo de control. La \"sección p53\" parece establecer eldad, dado que toda alteración del ADN en una célula en re- posición de síntesis de ADN requiere un ciclo de síntesis de ADN para \"fijarse\" como una mutación (véase cap. 5). La proteína p53 interrumpe el ciclo celular, impidiendo que se fije la mutación. Para cumplir esta función, la proteína p53 puede interrumpir el ciclo en cualquiera de los pe- riodos: G1, S o G2-M. Dado que en cada período del ciclo hay cinasas directores diferentes y sus quinasas especiales, la magnitud de la inter- rucción causada por la p53 es notable, pero es- te se explica porque la p53 actúa a través de un inhibidor \"universal\" de prácticamente todas las quinasas dependientes de cíclicas, la prote- ína p21 (ver más adelante). Otro interesante es- que destino tiene una célula cuyo ciclo es interrumpido por la p53? La misma proteína p53 se encarga de ese destino ya que la p53 puede de- cir, en su muerte programada, con la cual se elimina de manera definitiva la célula cuyo ADN estaba alterado. \n\n GENÉTICA DEL DESARROLLO NORMAL Y DEL DESARROLLO DE LOS TUMORES\n Fig. 13-18. Mecanismo de acción principal de p53. El daño en el ADN descendente la producción de p53, que activa co- mo factor de transcripción del gen p21. Este su producto, la proteína p21, que es un inhibidor universal de qui- nasas dependientes de cíclicas (KDCs), con cual se frena el ciclo celular en varios de sus pasos. \n\n 2) unirse específicamente a otras proteínas, y 3) formar tétrameros de p53.\n Si el gen p53 está anulado, o la función de su producto está alterada, la célula pierde el inte- rruptor principal que frena el ciclo natural ante un daño exógeno. \n\n Mecanismo de acción de p53\n La proteína p53 actúa como un “iniciador” de la interrupción del ciclo celular, de manera que se coloca más arriba (upstream) que los demás componentes de la red reguladora del ci- clo. Por tanto, no es de extrañar que cuando se produce la “reacción” vigilante de p53, donde las proteínas que quedan bajo control de las pRB vistas antes; pero la pRB es sólo una de las muchas proteínas y elementos genéticos que su- tienen el control de p53. Dicho control parece- cerse básicamente mediante la activación del gen p21 por parte de p53. La proteína p21 es un inhibidor de quinasas dependientes de cíclicas y por eso su acción es capaz de liberar los cam- bios necesarios para continuar el ciclo en cual- quiera de los puntos críticos.\n\n Este mecanismo probablemente es radicar el funcionamiento para evitar de inmediato en células en activa proliferación, por lo cual la p53 tiene, además, mecanismos directos: es capaz de uni- rse al factor de replicación del ADN, RPA, inhi- biendo directamente la síntesis de ADN, y es capaz de desencadenar la muerte programada de la célula, por asociación directa con otras pro- teínas de ese circuito de apopotosis. 16. De esta manera, p53 cumple su papel de guardián, tan- to en forma indirecta como mediata. \n\n Otros genes represores de tumores. El gen BRCA1 y el gen FCC\n En octubre de 1994, Scolnick y colabora- dores publicaron en la revista Science el clonado... otro gen “blanco” del primero, hasta llegar a un gen “final” de la cadena. Al inicio de una cascada se encuentran en gran número de interrupción, cuya actividad resume una serie de procesos genéticos posteriores.\n\nLos productos de los genes reguladores de realmente afirman sobre el promoter de otro gen “blanco”, pero también pueden unirse a tres clases principales: hélice-vuelta-hélice, “dedos de zinc” y cremallera de leucinas. Los genes llamados \"HOX\" en el hombre, que son homólogos a los HOM-C de Drosophila, forman cuatro familias génicas, HOX A - HOX D, cada una de las cuales pesa 13 posibles los. Estos genes se caracterizan por una secuencia de 180 aminoácidos y un homodominio en “homogenización” que codifican los genes Hox humanos se activan en forma escalonada en las estructuras segmentarias y neurales del embrión temprano. Los genes humanos PAX se caracterizan por codificar productos con dos dominios típicos: un dominio “apareado” de 130 aminoácidos y un homeodominio. El gen PAX 3 está alterado en el síndrome de Waardenburg (sorder, de efectos de pigmentación y osos), atribuido a falta de regulación del gen PAX 3 y sobre este tema se señala que PAX se asocia también a la displasia congénita y el síndrome WAGR; estos efectos se deben a la insuficiencia hipertólica de la función del aled restante para regular ge- “blanco” necesarios para la formación de placodomas sensoriales en el embrión. El desarrollo de los miembros se establece por la acción de genes específicos que actúan en cada uno de los tres ejes del miembro: en el eje proximal-distal esta inicialmente el factor de crecimiento fibroblástico FCF-4; en el eje anterior-posterior, el producto del gen “eje zona” SHH, y en el eje dorso-ventral, el producto del gen Wnt7a, que es una glucoproteína segregada.\n\nEl gen ECF-4 actúa como interruptor, iniciando el proceso de desarrollo. Con posterioridad, los genes HOX D 9 a 13 se activan en la región terminal y sobre territorios solapados en sentido anteroposterior para la formación de los dedos. La acondroplasia es causada por una mutación de carácter dominante en el gen receptor 3 para el factor de crecimiento fibroblástico RSCF. El producto del gen PAX 3, intraictalómico en contacto con etriduces de trisomasa, y el transmembranoso, donde ocurre la mutación G380R de la acondroplasia. REFERENCIAS\n1. Lewin B. Genes V. Oxford: Oxford University Press, 1997.\n2. Carson A.E., McGinnis W., Gehring W.J., de Robertis E.M. Cloning of an X. least reversing gene during embryogenesis that codes for a protein determining body- - - to Drosophila homeotic genes. Cell 1994; 73:409-411.\n3. Mullins M.C., Nüslein-Volhard C. Mutational approaches to studying embryonic pattern formation in the zebrafish. Current Opin Genetics and Develop 1993; 3:468-481.\n4. Gundrum B. The generation of diversity and pattern in animal development. 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