Vähi signaalirajad

class: center, middle, inverse, title-slide

# Vähi signaalirajad
## Onkobioloogia
### Taavi Päll
### 2017/10/16

---

class: inverse, middle, center

# Recap

---

### Türosiinkinaas retseptorite struktuur

.pull-left[

- Inimesel on 58 RTK-d (TK kokku 525 geeni)
- RTK tsütoplasmaatiline domään on konserveerunud.
- Suur varieeruvus rakuvälises domäänis.
]

.pull-right[
<img src="assets/img/rtk-types.jpg" width="1067" style="display: block; margin: auto;" />

]

.footer[
Pilt: [themedicalbiochemistrypage.org](http://themedicalbiochemistrypage.org/signal-transduction.php#rtk)
]

---
### Mutatsioonid kasvufaktorite retseptorites põhjustavad ligand-sõltumatut aktivatsiooni

.footer[The Biology of Cancer (Garland Science 2007)]

---
## Landscape of recurrent kinase fusions in solid tumours

<br>

.footer[Pilt: cellsignal.com]

---
class: inverse, middle, center

# Kasvufaktorid käivitavad signaalirajad

---
## Rakkude kasv ja jagunemine sõltub kasvufaktoritest

Kuidas paneb kasvufaktorite seostumine ja retseptori aktivatsioon käima rakkude jagunemise-kasvu masinavärgi?

.pull-left[

- 10000 inimese endoteelirakku (HUVEC) külvati  96-welli ja kasvatati 20%FBS söötmes.

- Seejärel rakud sünkroniseeriti rakutsükli G0 faasis, näljutades neid 1%FBS sisaldavas söötmes.

- 5%FBS ja VEGF lisamine vabastas rakud blokist ja indutseeris nad jagunema.

]
.pull-right[

<img src="index_files/figure-html/unnamed-chunk-5-1.svg" style="display: block; margin: auto;" />
]

.footer[Andmed: Anne Pink, Taavi Päll]

---
### Signaaliülekande rada viib plasmamembraanist tuuma

Kasvufaktorite seostumine retseptoritele käivitab rakus kiire ja vahetu vastuse

.pull-left[

- Kasvufaktorite poolt indutseeritakse minutite jooksul kiirelt teatud geenide transkriptsioon.
- Uute valkude sünteesi ei toimu/ei lähe vaja.
- Selliseid kiirelt ekspresseeritavaid geene nimetatakse **varajasteks geenideks (*immediate early genes*)**.
]

.pull-right[
<img src="assets/img/1471-2199-5-13-2.jpg" width="300" style="display: block; margin: auto;" />

]

.footer[Pilt: adapteeritud [Expression profiling of serum inducible genes identifies a subset of SRF target genes...](http://www.biomedcentral.com/1471-2199/5/13)
]

---
### Varajasi geene on kokku kusagil sadakond

<table class="table table-striped" style="font-size: 14px; ">
<thead><tr>
<th style="text-align:left;"> Geen  </th>
   <th style="text-align:left;">  Asukoht rakus  </th>
   <th style="text-align:left;">  Funktsioon </th>
  </tr></thead>
<tbody>
<tr>
<td style="text-align:left;"> fos </td>
   <td style="text-align:left;"> tuum </td>
   <td style="text-align:left;"> AP-1 TF komponent </td>
  </tr>
<tr>
<td style="text-align:left;"> junB </td>
   <td style="text-align:left;"> tuum </td>
   <td style="text-align:left;"> AP-1 TF komponent </td>
  </tr>
<tr>
<td style="text-align:left;"> egr-1 </td>
   <td style="text-align:left;"> tuum </td>
   <td style="text-align:left;"> tsinksõrm TF </td>
  </tr>
<tr>
<td style="text-align:left;"> nur77 </td>
   <td style="text-align:left;"> tuum </td>
   <td style="text-align:left;"> steroidretseptor </td>
  </tr>
<tr>
<td style="text-align:left;"> Srf-1 </td>
   <td style="text-align:left;"> tuum </td>
   <td style="text-align:left;"> TF </td>
  </tr>
<tr>
<td style="text-align:left;"> myc </td>
   <td style="text-align:left;"> tuum </td>
   <td style="text-align:left;"> bHLH TF </td>
  </tr>
<tr>
<td style="text-align:left;"> `\(\beta\)`-aktiin </td>
   <td style="text-align:left;"> tsütoplasma </td>
   <td style="text-align:left;"> tsütoskelett </td>
  </tr>
<tr>
<td style="text-align:left;"> `\(\gamma\)`-aktiin </td>
   <td style="text-align:left;"> tsütoplasma </td>
   <td style="text-align:left;"> tsütoskelett </td>
  </tr>
<tr>
<td style="text-align:left;"> tropomüosiin </td>
   <td style="text-align:left;"> tsütoplasma </td>
   <td style="text-align:left;"> tsütoskelett </td>
  </tr>
<tr>
<td style="text-align:left;"> fibronektiin </td>
   <td style="text-align:left;"> rakuväline </td>
   <td style="text-align:left;"> ECM </td>
  </tr>
<tr>
<td style="text-align:left;"> glükoositransporter </td>
   <td style="text-align:left;"> plasmamembraan </td>
   <td style="text-align:left;"> glükoosiimport </td>
  </tr>
<tr>
<td style="text-align:left;"> JE (MCP1/CCL2) </td>
   <td style="text-align:left;"> rakuväline </td>
   <td style="text-align:left;"> tsütokiin </td>
  </tr>
<tr>
<td style="text-align:left;"> KC (CXCL1) </td>
   <td style="text-align:left;"> rakuväline </td>
   <td style="text-align:left;"> tsütokiin </td>
  </tr>
</tbody>
</table>

---
### Signaalirajad on rakus ootel ning '*ready to fire*'

- Seerumvabas söötmes arresteerunud rakkude indutseerimisel seerumiga tsükloheksimiidi (valgu sünteesi inhibiitori) juuresolekul toimub varajaste geenide transkriptsioon normaalselt,

- viidates, et rakus istuvad seega mingid transkriptsioonifaktorid ja ootavad signaali mobiliseerumiseks.

- Lisaks varaste geenide transkriptsiooni indutseerimisele
    - valgusünteesi kiirus suureneb (eIF4E ja eIF4G fosforüülimine)
    - vahetud muutused raku morfoloogias ja migratsioonis

---
### Lisaks muutustele geeniekspressioonis toimuvad muutused ka raku morfoloogias

.footer[Pilt: [VEGF induced rapid formation of actomyosin stress fibers](http://ajpheart.physiology.org/content/277/5/H2038)
]

---
### Varajastele geenidele järgneb sekundaarsete geenide ekspressiooni laine

.pull-left[

]

.pull-right[
- Pidevalt jagunevates rakkudes on paljud varajased geenid negatiivse tagasiside mehhanismide tõttu maha reguleeritud
]

.footer[
Pilt: [Feedback regulation of EGFR signalling: decision making by early and delayed loops](http://www.nature.com/nrm/journal/v12/n2/full/nrm3048.html)
]

---
class: inverse, middle, center

# Raku signaaliradade toimimine

---
### Ras valk, osa signaalirajast

- Onkogeenselt aktiveeritud **Ras** (GTPaas) omab rakkudele samasugust transfomeerivat toimet kui **sis** (kasvufaktor) ja **erbB** (retseptor) onkovalgud
- Kuidas need onkogeenid omavahel seotud on?

---
### Son of sevenless

.pull-left[

- Kasvufaktorite retseptoritest lähtuva signalisatsiooni lahendamine sai alguse *Drosophila* geneetikast.
- *Drosophila* silma ommatiidide arengut reguleeriv geen **sevenless** osutus türosiinkinaas retseptoriks, EGF retseptori homoloogiks.
- Edasine geneetiline komplementatsioon identifitseeris signaalirajas 'allpool' toimiva geeni ***son of sevenless*, sos**, mis osutus pärmi G valkude guaniin nuleotiidi vahetus faktorile (GEF) sarnaseks valguks.
]

.pull-right[
<img src="http://starklab.slu.edu/sev.jpg" width="360" style="display: block; margin: auto;" />

*Drosophila* sevenless mutandil puudub ommatiididest seitsmes rakk ehk on ainult kuus rakku
]

.footer[
Pilt: [Drosophila sevenless mutant](http://starklab.slu.edu)
]

---
### Mis on sevenless-sos signaaliraja biokeemiline alus?

- Lisaks identifiseeriti *Drosophilas* geneetiliselt signaalirajas sevenless ja sos vahel toimivad  adaptervalgud **Shc, Grb2 ja Crk**

---

### Kuidas RTK fosforülatsioon tekitab signalisatsiooni?

Kaks alternatiivset hüpoteesi:

1. p-RTK fosforüleerib ja aktiveerib rakus oma substraate
      - aktiveeritud substraadid signaliseerivad
      - RTK autofosforülatsioon sekundaarse tähendusega

2. p-RTK seob teisi signaalvalke ja muudab nende lokalisatsiooni
      - teiste signaalvalkude sisemine aktiivsus ei muutu
      - moodustuvad signaliseerimiseks soodsad valgukompleksid

---
### SH domäänid vahendavad valkude relokatsiooni
Shc, Grb2 ja Crk sisaldasid src onkogeenile homoloogseid domääne

.pull-left[

- **SH1** kinaasne domään (*Src homology 1*).
- **SH2** fosfotürosiin peptiidide dokkimiskoht
    - inimese genoomis 121 SH2 domääni 115 valgus
- **SH3** proliinirikkaid järjestusi sisaldavate järjestuste dokkimiskoht
    - inimese genoomis ~300 SH3 domääni
]

.pull-right[

]

.footer[
SH - Src homoloogsed.
]

---
### Valkude dokkimiskohad

.pull-left[

]

.pull-right[

- SH2/3 pasteeritud väga erinevatesse valgulistesse kontekstidesse
    - puhtalt adaptorvalgud ilma katalüütiliste domäänideta (Shc, Grb2)
    - katalüütilisi domääne sisaldavad valgud (Src)
 ]

---
### RTK tsütoplasma domään sisaldab fosfo sidumissaite erinevatele valkudele

.pull-left[

+ RTK-dega assotseeruvate valkude biokeemiline mitmekesisus seletab kasvufaktorite võimet aktiveerida erinevaid signaaliradu.
<img src="assets/img/nrm1960-f4.jpg" width="460" style="display: block; margin: auto;" />

]

.pull-right[

]

---
### Olulisemad mitogeense signalisatsiooniga seotud dokkimisdomäänid

<table class="table table-striped" style="font-size: 12px; ">
<thead><tr>
<th style="text-align:left;"> Domään  </th>
   <th style="text-align:left;">  Ligand  </th>
   <th style="text-align:left;">  Domääni kandvaid valke </th>
  </tr></thead>
<tbody>
<tr>
<td style="text-align:left;"> SH2 </td>
   <td style="text-align:left;"> fosfotürosiin </td>
   <td style="text-align:left;"> Src (kinaas), Grb2 (adapter), Shc (adapter), SHP2 (fosfataas), Cbl (ubikvitiini ligaas) </td>
  </tr>
<tr>
<td style="text-align:left;"> PTB </td>
   <td style="text-align:left;"> fosfotürosiin </td>
   <td style="text-align:left;"> Shc, IRS-1 (insuliini RTK adapter) </td>
  </tr>
<tr>
<td style="text-align:left;"> SH3 </td>
   <td style="text-align:left;"> proliinirikkad järestused </td>
   <td style="text-align:left;"> Src, Crk (adapter), Grb2, Cdc25 (CDK fosfataas), Bad (apoptoosi regulator), Raf (ser/thr kinaas), PKC (protein kinase C, ser/thr kinaas) </td>
  </tr>
<tr>
<td style="text-align:left;"> Bromo </td>
   <td style="text-align:left;"> atsetüleeritud lüsiin </td>
   <td style="text-align:left;"> P/CAF (transkriptsiooni kofaktor), kromatiinivalgud </td>
  </tr>
<tr>
<td style="text-align:left;"> PH </td>
   <td style="text-align:left;"> fosfoinositool </td>
   <td style="text-align:left;"> PLC-delta (fosfolipaas C), Akt/PKB (ser/thr kinaas) </td>
  </tr>
</tbody>
</table>

---
### sevenless-sos signaaliraja biokeemiline alus

---
### SH2 grupid vahendavad Ras aktivatsiooni RTK-de poolt

- türosiinkinaas retseptor-P `\(\rightarrow\)` SH2-Shc-P `\(\rightarrow\)` SH2-Grb2-SH3 `\(\rightarrow\)` proline-rich-Sos `\(\rightarrow\)` Ras
- türosiinkinaas retseptor-P `\(\rightarrow\)` SH2-Grb2-SH3 `\(\rightarrow\)` proline-rich-Sos `\(\rightarrow\)` Ras

---
### Ras valgud

.pull-left[

- **Ras valgud toimivad GDP/GTP-sõltuvate lülititena.**
- Ras-GDP: inaktiivne/Ras-GTP: aktiivne.
- Normaalselt on rakkudes Ras seotud GDP-ga ja  mitteaktiivne.
- Rakuvälised stiimulid (nt. TGF-a) põhjustavad transientse Ras-i aktivatsiooni.

]

.pull-right[

]

.footer[
Veel: [A comprehensive survey of Ras mutations in cancer](http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3354961/), [The GAP arginine finger movement into the catalytic site of Ras increases the activation entropy](http://www.pnas.org/content/105/17/6260.full) 
]

---
### Mutantne Ras on lakkamatult aktiivne

.pull-left[

- Ras toimib molekulaarse lülitina, mis aktiveeritakse GTP seostumisel
- Ras-i sisse ja välja lülitamist reguleerivad GEF (*guanine nucleotide exchange factor*) ja GAP (*GTPase-activating protein*) valgud
- GAP valgu seostumine tõstab Ras GTP hüdrolüüsi kiirust `\(10^5\)` korda
- Onkogeenselt aktiveeritud Ras mutantidel (nt. G12D, G12V) on GTP hüdrolüüs (väljalülitumine) rikutud.
]

.pull-right[

[April 2012 Molecule of the Month](http://pdb101.rcsb.org/motm/148)

]

---
### Ras isovormid

.pull-left[

- Ras-i on kolm geeni: **K-Ras, H-Ras, N-Ras**.

- K-Ras-il on kaks splaissingu isovormi:K-Ras-4A/B.

- Ras valkude G-domääni struktuurid on identsed,

- kuid C-terminaalsed hüpervariaablid domäänid erinevad.

]

.pull-right[

]

---
### Ras isovormide sagedus vähis

Ras mutatsioonid on sagedased. K-Ras on enamasti suveräänne liider (va. N-RAS melanoomis).

<table class="table table-striped" style="font-size: 12px; ">
<thead><tr>
<th style="text-align:left;"> Primaarne kude  </th>
   <th style="text-align:left;">   KRAS (%)	 </th>
   <th style="text-align:left;">  HRAS (%)	 </th>
   <th style="text-align:left;">  NRAS (%)  </th>
   <th style="text-align:left;"> 	Kokku (%) </th>
  </tr></thead>
<tbody>
<tr>
<td style="text-align:left;"> pankreas </td>
   <td style="text-align:left;"> 71 </td>
   <td style="text-align:left;"> 0 </td>
   <td style="text-align:left;"> &lt;1 </td>
   <td style="text-align:left;"> 71 </td>
  </tr>
<tr>
<td style="text-align:left;"> koolon </td>
   <td style="text-align:left;"> 35 </td>
   <td style="text-align:left;"> 1 </td>
   <td style="text-align:left;"> 6 </td>
   <td style="text-align:left;"> 42 </td>
  </tr>
<tr>
<td style="text-align:left;"> peensool </td>
   <td style="text-align:left;"> 35 </td>
   <td style="text-align:left;"> 0 </td>
   <td style="text-align:left;"> &lt;1 </td>
   <td style="text-align:left;"> 35 </td>
  </tr>
<tr>
<td style="text-align:left;"> sapijuha </td>
   <td style="text-align:left;"> 26 </td>
   <td style="text-align:left;"> 0 </td>
   <td style="text-align:left;"> 2 </td>
   <td style="text-align:left;"> 28 </td>
  </tr>
<tr>
<td style="text-align:left;"> endomeetrium </td>
   <td style="text-align:left;"> 17 </td>
   <td style="text-align:left;"> &lt;1 </td>
   <td style="text-align:left;"> 5 </td>
   <td style="text-align:left;"> 22 </td>
  </tr>
<tr>
<td style="text-align:left;"> kops </td>
   <td style="text-align:left;"> 19 </td>
   <td style="text-align:left;"> &lt;1 </td>
   <td style="text-align:left;"> 1 </td>
   <td style="text-align:left;"> 20 </td>
  </tr>
<tr>
<td style="text-align:left;"> nahk (melanoom) </td>
   <td style="text-align:left;"> 1 </td>
   <td style="text-align:left;"> 1 </td>
   <td style="text-align:left;"> 18 </td>
   <td style="text-align:left;"> 20 </td>
  </tr>
<tr>
<td style="text-align:left;"> emakakael </td>
   <td style="text-align:left;"> 8 </td>
   <td style="text-align:left;"> 9 </td>
   <td style="text-align:left;"> 2 </td>
   <td style="text-align:left;"> 19 </td>
  </tr>
<tr>
<td style="text-align:left;"> kusejuha </td>
   <td style="text-align:left;"> 5 </td>
   <td style="text-align:left;"> 10 </td>
   <td style="text-align:left;"> 1 </td>
   <td style="text-align:left;"> 16 </td>
  </tr>
</tbody>
</table>

Lisaks mutatsioonidele on alternatiivselt Ras aktiveeritud ka läbi **neurofibromiini** (Ras-GAP) somaatiliste deletsioonide: 14% glioblastoom, 13-14% melanoom, 8-10% kopsu adenokartsinoom, jne.

---
### Ras aktivatsioonil vabaneb tema 'effector loop'

.pull-left[

- **Receptacle for effectors** comprises the so-called 'SWITCH REGIONS', which are three short segments that border the nucleotide-binding site. 
     - **P-loop** coordinates nucleotide binding, 
     - **switch I and II** regions make up a mobile binding surface that conforms to the nature of a bound nucleotide

]

.pull-right[

]

.footer[
Pilt: doi:10.1038/nrm1229
]

---
### Rasi kolm põhilist signaalirada
Aktiveeritud Ras seotub ja aktiveerib oma effektorvalke, mis omakorda aktiveerivad signaalirajad.

.pull-left[

1. **Raf kinaas**

2. **Fosfatidüülinositool 3 kinaas, PI3K**

3. **RalGDS (Ral GEF)**

]

.pull-right[

]

---
### MAPK rada

.pull-left[

- Ras-Raf-MEK-ERK signaalirada.

- MAPK rada aktiveeritkse vastusena kasvufaktorite stimulatsioonile,

- Paljud MAPK raja substraadid on transkriptsioonifaktorid (Ets, Elk-1 SAP-1) aga ka valgusüntees üle Mnk1 kinaasi vahendatud eIF4E aktivatsiooni

]

.pull-right[

]

.footer[
Image: clincancerres.aacrjournals.org
]

---
### MAPK raja onkogeenne aktivatsioon

.footer[
FROM:Targeting the Raf-MEK-ERK mitogen-activated protein kinase cascade for the treatment of cancer. P J Roberts and C J Der
]

---
### Fosfatidüülinositool 3 kinaas, PI3K rada

.pull-left[

Ras - PI3K-gamma kompleks

]

.pull-right[

- Ras seostumisel PI3Kinaasile aktiveeritakse selle katalüütline domään. 
- PI3K-gamma on lipiidkinaas. 
- PI3K-gamma hakkab fosforüleerima plasmamembraanis olevaid fosfatidüül-inositool-4,5-difosfaate (PIP2).

]

---
### PI3K fosforüülib PIP2>PIP3

---
### Akt kinaas seostub üle oma PH domääni plasmamebraanile

- PIP3 vahendab PH-domääni sisaldava Akt kinaasi relokatsiooni plasmamembraanile

---
### Akt/PKB rada mõjutab rakkude ellujäämist, jagunemist ja kasvu

<table class="table table-striped" style="font-size: 12px; ">
<thead><tr>
<th style="text-align:left;"> Bioloogiline effekt  </th>
   <th style="text-align:left;">  Akt/PKB substraat  </th>
   <th style="text-align:left;">  Funktsionaalne tagajärg </th>
  </tr></thead>
<tbody>
<tr>
<td style="text-align:left;"> Anti-apoptootiline </td>
   <td style="text-align:left;">  </td>
   <td style="text-align:left;">  </td>
  </tr>
<tr>
<td style="text-align:left;">  </td>
   <td style="text-align:left;"> Bad (pro-apopootline) </td>
   <td style="text-align:left;"> inhibitsioon </td>
  </tr>
<tr>
<td style="text-align:left;">  </td>
   <td style="text-align:left;"> kaspaas-9 (pro-apopootline) </td>
   <td style="text-align:left;"> inhibitsioon </td>
  </tr>
<tr>
<td style="text-align:left;">  </td>
   <td style="text-align:left;"> I-kappa-B kinaas (anti-apopootline) </td>
   <td style="text-align:left;"> aktivatsioon </td>
  </tr>
<tr>
<td style="text-align:left;">  </td>
   <td style="text-align:left;"> FOXO1 TF (pro-apopootline) </td>
   <td style="text-align:left;"> inhibitsioon </td>
  </tr>
<tr>
<td style="text-align:left;">  </td>
   <td style="text-align:left;"> Mdm2 (anti-apopootline) </td>
   <td style="text-align:left;"> aktivatsioon </td>
  </tr>
<tr>
<td style="text-align:left;"> Rakkude jagunemine </td>
   <td style="text-align:left;">  </td>
   <td style="text-align:left;">  </td>
  </tr>
<tr>
<td style="text-align:left;">  </td>
   <td style="text-align:left;"> GSK-3-beta (anti-proliferatiivne) </td>
   <td style="text-align:left;"> inhibitsioon </td>
  </tr>
<tr>
<td style="text-align:left;">  </td>
   <td style="text-align:left;"> FOXO4 TF (anti-proliferatiivne) </td>
   <td style="text-align:left;"> inhibitsioon </td>
  </tr>
<tr>
<td style="text-align:left;">  </td>
   <td style="text-align:left;"> p21 (anti-proliferatiivne) </td>
   <td style="text-align:left;"> inhibitsioon </td>
  </tr>
<tr>
<td style="text-align:left;"> Kasv (suurus) </td>
   <td style="text-align:left;">  </td>
   <td style="text-align:left;"> NA </td>
  </tr>
<tr>
<td style="text-align:left;">  </td>
   <td style="text-align:left;"> Tsc2 (kasvu pidurdav) </td>
   <td style="text-align:left;"> inhibitsioon </td>
  </tr>
</tbody>
</table>

---
### Genetic Alterations in the PI3K/Akt Pathway in Cancer

<table class="table table-striped" style="font-size: 12px; ">
<thead><tr>
<th style="text-align:left;"> Gene  </th>
   <th style="text-align:left;">  Type of Alteration	 </th>
   <th style="text-align:left;">  Tumor Lineage </th>
  </tr></thead>
<tbody>
<tr>
<td style="text-align:left;"> PTEN </td>
   <td style="text-align:left;"> Loss-of-function by somatic mutation </td>
   <td style="text-align:left;"> Brain, prostate, endometrium </td>
  </tr>
<tr>
<td style="text-align:left;">  </td>
   <td style="text-align:left;"> Germline mutation (in 80% of Cowden Disease) </td>
   <td style="text-align:left;"> Cowden disease: Increased risk for breast, thyroid, genitourinary and endometrial cancer </td>
  </tr>
<tr>
<td style="text-align:left;">  </td>
   <td style="text-align:left;"> Promoter methylation </td>
   <td style="text-align:left;"> Melanoma, breast, colon </td>
  </tr>
<tr>
<td style="text-align:left;">  </td>
   <td style="text-align:left;"> Loss of heterozygosity </td>
   <td style="text-align:left;"> Prostate, melanoma, thyroid, breast, pancreas, ovary, brain, bladder, endometrium, cervix, head and neck, kidney, lung </td>
  </tr>
<tr>
<td style="text-align:left;"> p110α </td>
   <td style="text-align:left;"> Gain-of-function by somatic mutation </td>
   <td style="text-align:left;"> Colon, breast, brain, ovary </td>
  </tr>
<tr>
<td style="text-align:left;">  </td>
   <td style="text-align:left;"> Amplification </td>
   <td style="text-align:left;"> Ovary, gastric, lung, cervix </td>
  </tr>
<tr>
<td style="text-align:left;"> p85 </td>
   <td style="text-align:left;"> Gain-of-function by somatic mutation </td>
   <td style="text-align:left;"> Brain, colon, ovary </td>
  </tr>
<tr>
<td style="text-align:left;"> AKT1 </td>
   <td style="text-align:left;"> Gain-of-function by somatic mutation </td>
   <td style="text-align:left;"> Breast, colorectal, ovary </td>
  </tr>
<tr>
<td style="text-align:left;"> AKT2 </td>
   <td style="text-align:left;"> Amplification </td>
   <td style="text-align:left;"> Ovary, lymphoma, pancreas </td>
  </tr>
<tr>
<td style="text-align:left;">  </td>
   <td style="text-align:left;"> Mutation </td>
   <td style="text-align:left;"> Colorectal </td>
  </tr>
<tr>
<td style="text-align:left;"> PDK1 </td>
   <td style="text-align:left;"> Mutation </td>
   <td style="text-align:left;"> Colorectal </td>
  </tr>
<tr>
<td style="text-align:left;"> TSC1/2 </td>
   <td style="text-align:left;"> Loss-of-function by mutation (occasionally with concomitant loss of heterozygosity for the wild type allele) </td>
   <td style="text-align:left;"> Tuberous sclerosis (hamartomas of the skin, brain and kidney; rare progression to malignancy) </td>
  </tr>
<tr>
<td style="text-align:left;"> TSC1 </td>
   <td style="text-align:left;"> Mutation </td>
   <td style="text-align:left;"> Bladder </td>
  </tr>
</tbody>
</table>

---
### Ras-RalGDS rada

.pull-left[

- Ral-GDS(*guanine nucleotide dissociation stimulator*, GEF) aktiveerib RalA ja RalB GTPaasid
- Ral effektorid on 
    - RalBP1 mis on Rho perekonna GTPaaside Rac/Cdc42 GAP, 
    - Sec5 ja Exo84 mis on eksotsüst-kompleksi subühikud, 
    - Y-box transkriptsioonifaktor ZONAB
-  Ral rada reguleerib seega 
    - rakkude morfoloogiat, 
    - kasvufaktorite retseptorite endotsütoosi, 
    - vesikulaarset transporti ja 
    - transkriptsioonifaktoreid.

]

.pull-right[

]

---
class:inverse, center, middle

# Lisaks MAPK rajale on ka rida teisi signaaliradu

---
### Jak-STAT rada signaliseerib otse tuuma

.pull-left[

- Interferooni (IFN), erütropoietiini (EPO) ja trombopoietiini (TPO) retseptorid moodustavad mittekovalentse kompleksi Jak türosiin kinaasidega.

- Ligandi seostumisel rist-aktiveeritakse kinaasid ja fosforüleeritakse retseptorite sabad, millele seostuvad üle SH2 domäänide STAT transkriptsioonifaktorid.

- Seostunud STAT-ide fosforüleerimisel moodustavad need üle SH2 domäänide dimeeri ja translokeeruvad tuuma.

]

.pull-right[

]

---
### Jak-STAT vähis

- STAT aktiveerivad muuseas mitmeid rakkude jagunemiseks, ellujäämiseks ja angiogeneesiks oluliste geenide transkriptsiooni: myc, tsükliinid D2 ja D3 ja anti-apoptootiline Bcl-XL, VEGF.

- JAK2 V617F mutatsioon multimüeloomides.

- STAT3 konstitutiivne aktivatsioon mitmetes kasvajates, sh. melanoomis, rinnakasvajates, pea-kaela lamerakulistes kartsinoomides.

---
### Integriini osalevad kasvufaktorite signalisatsioonis

.pull-left[

- Aktiveeritud integriinidele seostunud FAK (*focal adhesion kinase*).
fosforüleerimisel Src poolt tekivad FAK-ile SH2 dokkimiskohad, sh Grb2, Shc, PI3K, PLC-gamma.

- FAK seostunud Grb2 seob ka Sos-i on seega võimeline aktiveerima Ras-Raf rada.

- Integriin vahendatud Ras aktivatsioon võib seletada miks transformatsiooniga kaasneb adhesioon sõltumatu kasv.
]

.pull-right[

]

---
### Wnt-beta-kateniin rada

.pull-left[

- Rada toimib β-kateniini stabiilsuse ja transkriptsioonilise aktiivsuse kontrollina
- Ligandi puudumisel toimub Axini kompleks vahendatud `\(\beta\)`-kateniini lagundamine
- Axin kompleks: struktuurvalgud Axin ja tuumor suppressor *adenomatous polyposis coli* (APC), casein kinase 1 (CK1) ja glycogen synthase kinase 3 (GSK3)
- CK1 ja GSK3 fosforüleerivad `\(\beta\)`-kateniini N-terminusest mistõttu selle tunneb ära `\(\beta\)`-Trcp E3 ubiquitin ligaasi subühik ja  `\(\beta\)`-kateniin ubiquitineeritakse ja lagundatakse proteasoomis

]

.pull-right[

]

---
### Wnt raja mutatsioonid vähis

<table class="table table-striped" style="font-size: 12px; ">
<thead><tr>
<th style="text-align:left;"> Affected gene	 </th>
   <th style="text-align:left;">  DNA/mRNA alteration	 </th>
   <th style="text-align:left;">  Functional outcome  </th>
   <th style="text-align:left;"> 	Cancer type	 </th>
  </tr></thead>
<tbody>
<tr>
<td style="text-align:left;"> CTNNBl (b-catenin) </td>
   <td style="text-align:left;"> Missense/in-frame deletion </td>
   <td style="text-align:left;"> Enhanced protein stability </td>
   <td style="text-align:left;"> Hepatocellular/Medulloblastoma </td>
  </tr>
<tr>
<td style="text-align:left;"> APC (APC) </td>
   <td style="text-align:left;"> Truncation </td>
   <td style="text-align:left;"> Reduced regulatory activity </td>
   <td style="text-align:left;"> Colorectal/gastric </td>
  </tr>
<tr>
<td style="text-align:left;"> Axins (Axin I, Axin II) </td>
   <td style="text-align:left;"> Truncation/missense </td>
   <td style="text-align:left;"> Reduced regulatory activity </td>
   <td style="text-align:left;"> Hepatocellular/colorectal </td>
  </tr>
<tr>
<td style="text-align:left;"> CREBP(CBP) </td>
   <td style="text-align:left;"> Truncation/ missense </td>
   <td style="text-align:left;"> Inactive acetyltransferase </td>
   <td style="text-align:left;"> Lymphoma/leukemia </td>
  </tr>
<tr>
<td style="text-align:left;"> GSK3b </td>
   <td style="text-align:left;"> Missplicing, in-frame deletion </td>
   <td style="text-align:left;"> Inactive kinase </td>
   <td style="text-align:left;"> Leukemia </td>
  </tr>
<tr>
<td style="text-align:left;"> LRP5 </td>
   <td style="text-align:left;"> Missplicing, in-frame deletion </td>
   <td style="text-align:left;"> Loss of repression by DKK1 </td>
   <td style="text-align:left;"> Breast/parathyroid </td>
  </tr>
<tr>
<td style="text-align:left;"> TCF7L2 (TCF4) </td>
   <td style="text-align:left;"> Missense/deletion/truncation </td>
   <td style="text-align:left;"> Loss of repression </td>
   <td style="text-align:left;"> Colorectal </td>
  </tr>
<tr>
<td style="text-align:left;"> TCF7L2 (TCF4) </td>
   <td style="text-align:left;"> Fusion with VT11A gene </td>
   <td style="text-align:left;"> Unclear </td>
   <td style="text-align:left;"> Colorectal </td>
  </tr>
<tr>
<td style="text-align:left;"> FAB123B (WTX) </td>
   <td style="text-align:left;"> Truncation/deletion </td>
   <td style="text-align:left;"> Loss of function </td>
   <td style="text-align:left;"> Wilm’s tumor </td>
  </tr>
</tbody>
</table>

.footer[
Tabel: [Wnt Signaling in Cancer](http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3331705/)
]

---
### Hedgehog rada

.pull-left[

- HH ligandid, imetajatel sonic hedgehog (SHH), Indian hedgehog (IHH) ja desert hedgehog (DHH) seostuvad patched 1 (PTCH1) retseptorile.
- Ligandi seostumine PTCH1-le vabastab smoothened (SMO) transmembraanse valgu inhibitsioonist.
- SMO signalisatsioon vabastab GLI1, GLI2 ja GLI3 transkriptsioonifaktorid inhibitsioonist tuumorsuppressorvalgu suppressor of fused (SUFU) poolt.
- GLI1, GLI2 ja GLI3 transporditakse tuuma.

]

.pull-right[

]

.footer[
Pilt: [Hedgehog-Gli signaling in basal cell carcinoma and other skin cancers](https://www.dovepress.com/hedgehog-gli-signaling-in-basal-cell-carcinoma-and-other-skin-cancers--peer-reviewed-fulltext-article-RRB)
]

---
### Hedgehog rada vähis

- Imetajatel on SUFU Gli aktiivsuse peamine regulator.

- Pärilikud SUFU mutatsioone on leitud medulloblastoomi, meningioomi patsientidel ja on seotud Gorlini sündroomiga, millega kaasneb kõrge risk saada basaalrakuline kartsinoom.

- SUFU somaatilisi mutatsioone ja deleteerumist on leitud medulloblastoomides, kondrosarkoomides ja rhabdomüosarkoomides.

---

### HH raja mutatsioonid nahavähkides

<table class="table table-striped" style="font-size: 9px; ">
<thead><tr>
<th style="text-align:left;"> Gene </th>
   <th style="text-align:left;"> 	Mutation type	 </th>
   <th style="text-align:left;"> Tumor type	 </th>
   <th style="text-align:left;"> Percent mutated samples </th>
  </tr></thead>
<tbody>
<tr>
<td style="text-align:left;"> Ptch I </td>
   <td style="text-align:left;"> Loss-of-function, nonsense </td>
   <td style="text-align:left;"> BCC </td>
   <td style="text-align:left;"> 40-67 </td>
  </tr>
<tr>
<td style="text-align:left;">  </td>
   <td style="text-align:left;"> Missense, nonsense, splice site </td>
   <td style="text-align:left;"> BCC </td>
   <td style="text-align:left;"> 75 </td>
  </tr>
<tr>
<td style="text-align:left;">  </td>
   <td style="text-align:left;"> Missense, nonsense </td>
   <td style="text-align:left;"> cSCC </td>
   <td style="text-align:left;"> 17 </td>
  </tr>
<tr>
<td style="text-align:left;">  </td>
   <td style="text-align:left;"> Missense, nonsense, homozygous deletion </td>
   <td style="text-align:left;"> Melanoma </td>
   <td style="text-align:left;"> 3-5.5 </td>
  </tr>
<tr>
<td style="text-align:left;"> SMO </td>
   <td style="text-align:left;"> Gain-of-function, missense </td>
   <td style="text-align:left;"> BCC </td>
   <td style="text-align:left;"> 9.5-20.6 </td>
  </tr>
<tr>
<td style="text-align:left;">  </td>
   <td style="text-align:left;"> Missense </td>
   <td style="text-align:left;"> cSCC </td>
   <td style="text-align:left;"> 7.7 </td>
  </tr>
<tr>
<td style="text-align:left;">  </td>
   <td style="text-align:left;"> Missense, nonsense, amplification </td>
   <td style="text-align:left;"> Melanoma </td>
   <td style="text-align:left;"> 2.2-8 </td>
  </tr>
<tr>
<td style="text-align:left;"> SUFU </td>
   <td style="text-align:left;"> Missense </td>
   <td style="text-align:left;"> BCC </td>
   <td style="text-align:left;"> 4.7 </td>
  </tr>
<tr>
<td style="text-align:left;">  </td>
   <td style="text-align:left;"> Missense </td>
   <td style="text-align:left;"> cSCC </td>
   <td style="text-align:left;"> 2.6 </td>
  </tr>
<tr>
<td style="text-align:left;">  </td>
   <td style="text-align:left;"> Missense </td>
   <td style="text-align:left;"> Melanoma </td>
   <td style="text-align:left;"> 0.7-3.3 </td>
  </tr>
<tr>
<td style="text-align:left;"> Shh </td>
   <td style="text-align:left;"> Translocation </td>
   <td style="text-align:left;"> BCC </td>
   <td style="text-align:left;"> One case </td>
  </tr>
<tr>
<td style="text-align:left;">  </td>
   <td style="text-align:left;"> Missense, frameshift </td>
   <td style="text-align:left;"> cSCC </td>
   <td style="text-align:left;"> 17.9 </td>
  </tr>
<tr>
<td style="text-align:left;">  </td>
   <td style="text-align:left;"> Missense, amplification </td>
   <td style="text-align:left;"> Melanoma </td>
   <td style="text-align:left;"> 0-4.7 </td>
  </tr>
<tr>
<td style="text-align:left;"> HHIP </td>
   <td style="text-align:left;"> Missense, nonsense, amplification </td>
   <td style="text-align:left;"> Melanoma </td>
   <td style="text-align:left;"> 6.6-9.1 </td>
  </tr>
<tr>
<td style="text-align:left;">  </td>
   <td style="text-align:left;"> Missense </td>
   <td style="text-align:left;"> cSCC </td>
   <td style="text-align:left;"> 30.7 </td>
  </tr>
<tr>
<td style="text-align:left;"> Gli1 </td>
   <td style="text-align:left;"> Missense, nonsense, amplification </td>
   <td style="text-align:left;"> Melanoma </td>
   <td style="text-align:left;"> 1.1-7.2 </td>
  </tr>
<tr>
<td style="text-align:left;">  </td>
   <td style="text-align:left;"> Missense, nonsense </td>
   <td style="text-align:left;"> cSCC </td>
   <td style="text-align:left;"> 23 </td>
  </tr>
<tr>
<td style="text-align:left;"> Gli2 </td>
   <td style="text-align:left;"> Missense, nonsense, amplification </td>
   <td style="text-align:left;"> Melanoma </td>
   <td style="text-align:left;"> 2.2-12.2 </td>
  </tr>
<tr>
<td style="text-align:left;">  </td>
   <td style="text-align:left;"> Missense, nonsense </td>
   <td style="text-align:left;"> cSCC </td>
   <td style="text-align:left;"> 25.6 </td>
  </tr>
<tr>
<td style="text-align:left;"> Gli3 </td>
   <td style="text-align:left;"> Missense, splice site, amplification </td>
   <td style="text-align:left;"> Melanoma </td>
   <td style="text-align:left;"> 3.3-7.2 </td>
  </tr>
<tr>
<td style="text-align:left;">  </td>
   <td style="text-align:left;"> Missense, nonsense </td>
   <td style="text-align:left;"> cSCC </td>
   <td style="text-align:left;"> 23 </td>
  </tr>
</tbody>
</table>

.footer[
Tabel: [Hedgehog-Gli signaling in basal cell carcinoma and other skin cancers](https://www.dovepress.com/hedgehog-gli-signaling-in-basal-cell-carcinoma-and-other-skin-cancers--peer-reviewed-fulltext-article-RRB)
]

---
class: inverse, middle, center

# Lingid teistele loengutele

---
class: inverse, middle

.pull-left[

- [Sissejuhatav loeng](http://tpall.github.io/onkobioloogia)
- [Onkoviirused](http://tpall.github.io/Onkoviirused)
- [Onkogeenid](http://tpall.github.io/Onkogeenid)
- [Retseptorid](http://tpall.github.io/Retseptorid)
- [Signaalirajad](http://tpall.github.io/Signaalirajad)
- [Tuumorsupressorgeenid](http://tpall.github.io/Tuumorsupressorid)
- [Rakutsüklikontroll](http://tpall.github.io/Rakutsyklikontroll)

]

.pull-right[

- [p53 ja apoptoos](http://tpall.github.io/p53-ja-apoptoos)
- [Immortalisatsioon](http://tpall.github.io/Immortalisatsioon)
- [Tumorigenees](http://tpall.github.io/Tumorigenees)
- [Genoomiterviklikkus](http://tpall.github.io/Genoomiterviklikkus)
- [Mikrokeskkond](http://tpall.github.io/Mikrokeskkond)
- [Metastaasid](http://tpall.github.io/Metastaas)
- [Immuunsus](http://tpall.github.io/Immuunsus)
- [Vahiravim](http://tpall.github.io/Vahiravim)

]

.footer[
GitHub repo: [tpall/Signaalirajad](https://github.com/tpall/Signaalirajad)
]