Papel del gen MYC como regulador del DNA y sus consecuencias como oncogén Marcela Tarazona Nini Herrera Felipe López Juan David García Vanessa Garzón Jessel Lina Carvajal Abril 2018 Universidad de Pamplona Departamento de Medicina Fisiopatología Médica INTRODUCCIÓN La familia de genes MYC está constituida por los proto-oncogenes C-Myc, N-Myc y L-Myc, estos a su vez se relacionan con el origen de diversas neoplasias en seres humanos. Actúan como factores de transcripción que contribuyen a la regulación del ciclo celular, proliferación, diferenciación, inducción de la apoptosis celular, bloqueo de la diferenciación, metabolismo celular e inmortalización. La expresión desregulada de C-MYC se asocia con el desarrollo de la mayoría de los tumores malignos humanos, entre las alteraciones más comunes está la translocación t(8;14) presente en el linfoma de Burkitt (LB). Por otro lado, la sobreproducción de N-MYC se asocia frecuentemente con neuroblastomas y gliomas, mientras que la expresión de L-MYC es evidente en tejidos pulmonares tanto neonatales como adultos y con mayor frecuencia se sobre expresa en cáncer de pulmón, incluidos carcinomas de pulmón de células pequeñas. El propósito de este trabajo es describir la función de la familia MYC, así como su papel sobre los mecanismos genéticos propuestos en relación con la oncogénesis en humanos. GENERALIDADES: El gen MYC inicialmente se identificó con el gen formador de una subclase de retrovirus agudos transformadores de aves (V-MYC) (Universidad de Antioquia. Facultad de Medicina. & Muñetón Peña, 1988). Este gen sirvió como molde de clonación característico para la formación de otro proto-oncogén llamado C-MYC; por otro lado, se encuentra otra clase llamado N-MYC, el cual se aisló originalmente a partir de células en un neuroblastoma. Además, existen otras clases de proto-oncogenes de las que no se conoce mucho como el L-MYC “Sacado de una línea celular de carcinoma de pulmón de células pequeñas (SCLC)”, B-MYC y S-MYC “aislados inicialmente de bibliotecas genómicas de rata normales por medio de homología con C-MYC y V-MYC, respectivamente. Estos genes están compuestos por unas secuencias de aminoácidos, los cuales comparten similitudes significativas, esto nos da a entender que pueden tener funciones fisiológicas similares pero distintas(Ingvarsson, 1990). Los mecanismos de activación MYC en muchos tumores diferentes(Universidad de Antioquia. Facultad de Medicina. & Muñetón Peña, 1988) incluyen la translocación cromosómica, la amplificación génica, la inserción pro-viral y la transducción retroviral, por su deseo de conocer cómo sería su expresión, se realizan sus primeros estudios en ratas dando como resultado lo siguiente: La expresión de estos genes en diferentes regiones de tejidos de rata en desarrollo, y el patrón de expresión diferencial en las células de carcinoma embrionario F9 (EC) durante la estimulación del crecimiento, sugieren que los genes MYC están regulados independientemente, lo que quiere decir que el alelo no reorganizado normal no se expresa en tumores que expresan un alelo C-MYC reorganizado o un gen V-MYC, llegando a la idea de que el gen C-MYC se autorregulaba; sugiriendo así que también puede haber una regulación cruzada entre los diferentes miembros de la familia MYC. C-MYC. El proto-oncogén c-Myc participa en una amplia red de vías metabólicas, y por esta razón tiene múltiples funciones como la progresión del ciclo celular, metabolismo celular, angiogénesis, adherencia celular, reparación del ADN, apoptosis y diferenciación celulares (Universidad de Antioquia. Facultad de Medicina. & Muñetón Peña, 1988). Fue descubierto hace más de 25 años como un oncogén retroviral aviar (v-Myc) en células infectadas por el virus de transformación aguda MC29, el cual induce mielocitomatosis y tumores en pollos; posteriormente se identificó el C-MYC en humanos y en otros vertebrados por su homología celular con el V-MYC. En 1991 se identificó la proteína Max que interactúa con la proteína C-MYC para formar un heterodímero Myc-Max, complejo que se une luego al ADN. La dimerización de las proteínas Myc y Max mediante dominios HLH/LZ es importante para la unión de este complejo con el ADN en secuencias específicas de hexanucleótidos, denominadas cajas E (E boxes) (5'CA[C/T]GTG-3'). Por esta vía, C-MYC activa la transcripción de promotores que contienen la secuencia CACGTG(Ingvarsson, 1990; Universidad de Antioquia. Facultad de Medicina. & Muñetón Peña, 1988). El heterodímero Myc-Max unido al ADN, interacciona a través de la región N-terminal de Myc con una variedad de proteínas involucradas en la transcripción de múltiples genes; entre estas proteínas se incluyen las TRRAP (por la sigla en inglés de transactivation-transformation domain-associated proteins), que se asocian con la histona acetilasa GCN5. Además, el gen c-Myc participa junto con muchos otros genes en la regulación del ciclo celular. Sin embargo, no se conoce bien su función en la activación de las redes metabólicas citosólica y mitocondrial durante la entrada de la célula al ciclo celular; C-Myc no solamente promueve el paso de las células de G0 a G1, sino que también durante toda la fase G1 del ciclo celular induce la transcripción de genes e interviene en el crecimiento y la proliferación celulares y en la apoptosis. En células en reposo la proteína C-MYC estimula el inicio de la mitosis, lo que sugiere que es una proteína esencial para el crecimiento celular continuo; además, es necesaria para varias fases del ciclo celular. No solo C-MYC es indispensable en el punto de transición G0/G1 de dicho ciclo, sino que también, como resultado de su activación, permite a las células salir de la fase G0 y continuar con la progresión del ciclo. Por lo tanto, el C-MYC es uno de los genes comúnmente relacionados con el origen de una gran variedad de neoplasias humanas. La pérdida de regulación de C-MYC juega un papel importante en el origen del cáncer(Ingvarsson, 1990). Estudios con animales transgénicos demostraron que la desregulación de C-MYC es el principal evento que podría explicar la carcinogénesis en la mayoría de los tejidos, además de que induce a la transformación celular en modelos in vitro e in vivo; para terminar, se concluye que de los anteriores hallazgos la sobrexpresión de c-Myc se encuentra en más del 50% de las neoplasias humanas y se asocia con un mal pronóstico y un fenotipo invasor. N-MYC. Pertenece a la familia MYC de proto-oncogenes, los cuales son factores de transcripción importantes para la regulación de la expresión génica asociada a proliferación, crecimiento, apoptosis, energía, metabolismo y diferenciación (Henriksson & Lüscher, 1996). N-MYC se expresa durante la embriogénesis de células pre B, riñón, pros encéfalo, rombencéfalo e intestino, con una alta expresión en el desarrollo cerebral. Después del desarrollo embriogénico N-MYC es regulado resultando en una expresión poco significativa en tejidos adultos, como se mencionó anteriormente N-MYC juega un rol esencial en el desarrollo del cerebro, causando proliferación de precursores de células granulosas derivadas de células neuronales progenitoras relacionadas con el desarrollo del prosencéfalo y rombencéfalo. A nivel embrionario, en la cresta neural para ser exactos, la expresión aumentada de MYC favorece la proliferación de células precursoras neuronales inmaduras a costa de la diferenciación y puede ser estimulada por la señalización de Hedgehog (Henriksson & Lüscher, 1996). Cabe resaltar que los genes MYC comparten blancos relacionados y al mismo tiempo mantienen otros únicos cuya sobreexpresión es exclusiva en ciertos tipos de tumores, esto sugiere que podrían tener funciones independientes en tejidos específicos. N-Myc es codificada por el gen N-MYC en el cromosoma 2. (Beltran, 2014). Estudios sugieren varias vías por las cuales N-myc puede expresar o silenciar genes, una de las vías más importantes es a través de la heterodimerización con MAX, es necesario recalcar que N-myc es una proteína nuclear con un dominio N terminal de activación transcripcional, y una región C terminal, la cual se une al ADN formando un heterodímero con la proteína MAX, este complejo se une a promotores de genes reconociendo una secuencia de ADN llamada E box lo cual activa la transcripción de genes involucrada en diversas funciones celulares, sin embargo, durante la amplificación de N-myc, el complejo N-myc-MAX se vuelve menos específico y es susceptible de unirse a patrones adicionales de E box, no obstante N-myc puede regular la expresión génica global a través de la acetilación y metilación masiva de histonas a lo largo del genoma, e incluso puede inducir la represión transcripcional de ciertos genes independientemente de la unión a E box (Beltran, 2014). N-myc y cáncer humano Su amplificación está relacionada con el 20% de casos de neuroblastoma, además se asocia a una peor prognosis en grupos de pacientes que de otra manera podrían tener un pronóstico favorable (Henriksson & Lüscher, 1996). La identificación del número de copias de N-myc por medio de FISH se encuentra estandarizada en todos los casos clínicos de neuroblastoma y a pacientes con amplificación de este gen se les inicia un tratamiento más agresivo. Los principales tumores asociado a N-myc son el neuroblastoma, seguido de meduloblastoma, y glioblastoma multiforme, se asocia también a cáncer de pulmón de células pequeñas retinoblastoma, cáncer de seno y próstata. L-MYC. (Henriksson & Lüscher, 1996) menciona que el L-myc se encuentra menos estudiado, sin embargo, presenta homología con C-myc y N-myc, y se expresa tanto en tejido pulmonar neonatal y adulto, además su sobreexpresión se relaciona con cáncer de pulmón de células pequeñas. TRANSLOCACIÓN DEL GEN MYC EN LINFOMA DE BURKITT El gen MYC se activa patológicamente en muchos tumores malignos humanos. El linfoma de Burkitt ofrece un paradigma para la desregulación de MYC. El linfoma de Burkitt (BL) es una forma rara de cáncer que compromete el linaje de células B, caracterizado por su alta agresividad y rápido crecimiento. Corresponde a un linfoma de tipo no Hodgkin, el cual se presenta de forma frecuente en sitios extra ganglionares o como un cuadro de leucemia aguda. (De Falco et al., 2015) Esta enfermedad se clasifica en 3 variantes: El primer subtipo de linfoma de Burkitt es el tipo endémico, este se presenta en niños y adolescentes, principalmente en zonas africanas tropicales donde hay alta prevalencia de malaria. Este tipo de linfoma está fuertemente correlacionado con infección por el virus de Epstein Barr (EBV), aproximadamente el 95% de los casos. El subtipo esporádico no presenta una distribución geográfica definida, también puede asociarse con el virus de EBV, esta variante afecta la cavidad abdominal, específicamente la región ileocecal, y compromete regiones de pared intestinal y del mesenterio. El tercer subtipo es el linfoma de Burkitt asociado a inmunodeficiencia, el cual se observa principalmente en pacientes infectados con el virus del VIH. (Allday, 2009) La característica molecular que está presente en todos los casos de linfoma de Burkitt corresponde a la translocación del oncogén Myc. Una translocación cromosómica significa que el cromosoma se ha roto, lo que permite su unión con otras partes cromosómicas. En el linfoma de Burkitt se afecta al cromosoma 8 (locus del gen Myc), lo que cambia el patrón de expresión del gen Myc alterando su función natural de control en el crecimiento y proliferación celular. La translocación más frecuente ocurre entre regiones específicas que codifican para la proteína Myc (8q24) y las cadenas pesadas de las inmunoglobulinas (14q32), también se pueden presentar translocaciones entre el cromosoma 8 (Myc) y los cromosomas 2 y 22, donde se ubican las cadenas ligeras de las inmunoglobulinas. Esta translocación se produce por la acción anormal de la enzima AID, la cual está implicada en la producción de anticuerpos por medio de la hipermutación somática. La translocación produce una sobreexpresión de la proteína Myc, que en última instancia genera un estímulo continuo de proliferación celular y detención en la diferenciación. (Allday, 2009) NEUROBLASTOMA. Un gran ejemplo de tumores causados por la amplificación del gen N-myc es el neuroblastoma (NB)(Kumar, Abbas, & Aster, 2015a). El NB es un tumor embrionario del sistema nervioso autónomo, se presenta en su mayoría en niños, esta alteración se da cuando los neuroblastos se multiplican de forma incontrolada provocando un tumor principalmente en los tejidos del sistema nervioso simpático, generalmente en la médula suprarrenal o los ganglios paraespinales, y por lo tanto pueden aparecer como lesiones de masa en el cuello, el tórax, el abdomen o la pelvis (Kumar et al., 2015a; Maris, 2010). La amplificación del oncogén N-MYC se visualiza como partículas cromosómicas adicionales dobles diminutas (DM) o como una región de tinción homogénea (HSR) en otros cromosomas (Brodeur & Seeger, 1986; Kumar et al., 2015a). Se ha demostrado que en líneas celulares con neuroblastoma con presencia de DM y HSR tienen muchas copias del oncogén N-MYC (Brodeur & Seeger, 1986). La detección temprana, la gravedad y por tanto sus probabilidades de tratamiento se relacionan mucho con el estadio de la enfermedad y la edad del paciente, exceptuando a aquellos que se deben a la amplificación del N-MYC ya que se condiciona que el tumor es de alto riesgo sin importar la edad o estadio (Andrés M.; Lamarre, 2012; Kumar et al., 2015a; Maris, 2010); estudios realizados encontraron que la amplificación de estos oncogenes se da solo en el estadio III y VI de la enfermedad (Brodeur & Seeger, 1986). CONCLUSIÓN: El conocimiento del gen Myc y su regulación en varias funciones celulares es necesario para el entendimiento de la oncogénesis relacionada a este gen. Myc interviene en la regulación del ciclo celular, proliferación, diferenciación, inducción de la apoptosis celular, bloqueo de la diferenciación, metabolismo celular e inmortalización. Así mismo, este gen puede alterarse debido a mutaciones, alteraciones cromosómicas o factores epigenéticos. Como se expuso anteriormente el gen c-Myc codifica para una proteína con función de factor de transcripción nuclear, que interviene en numerosos mecanismos celulares y vías de transducción. Debido a que el alelo normal de los genes Myc no se expresa cuando hay presencia de un gen Myc reorganizado en un tumor, se cree que el gen C-myc se autorregula y como consecuencia puede ser susceptible a una regulación cruzada por parte de otro miembro de la familia MYC. Cabe resaltar que C-Myc se encuentra alterado en diversos tumores sólidos, leucemias y linfomas. Se sabe que en el locus del gen c-Myc (8q24) ocurren frecuentemente reordenamientos cromosómicos, además de integración de virus oncogénicos que promueven modificaciones funcionales o estructurales. Entre las alteraciones más comunes que involucran al locus del cMyc está el linfoma de Burkitt, este se produce por una translocación específica entre el cromosoma 8 y el cromosoma 14, lo cual modifica el patrón de expresión del gen. En última instancia esta translocación desencadena crecimiento y proliferación celular que da lugar a linfomagénesis. Por otro lado, N-myc forma heterodimerización con Max, durante su amplificación el complejo Max-Nmyc se vuelve menos específico y es susceptible de unirse a patrones adicionales de ebox, no obstante N-myc puede regular la expresión génica global a través de la acetilación y metilación masiva de histonas a lo largo del genoma, e incluso puede inducir la represión transcripcional de ciertos genes independientemente de la unión a E box, evidenciando de esta manera su rol como factor epigenético. El neuroblastoma es un tumor asociado con la amplificación del gen N-myc en los neuroblastos, el cual se presenta principalmente en tejidos del sistema nervioso simpático como medula suprarrenal, afectando en su mayoría a niños. Podemos concluir que las alteraciones de los genes Myc continúan siendo un tema de gran interés en la genética del cáncer, debido a la asociación de estas alteraciones con el desarrollo de varias neoplasias en humanos; se espera que los nuevos conocimientos aporten información valiosa para desarrollar nuevas estrategias terapéuticas con el fin de controlar eficazmente la expresión del gen Myc en el desarrollo del cáncer. BIBLIOGRAFÍA Allday, M. J. (2009). How does Epstein-Barr virus (EBV) complement the activation of MYC in the pathogenesis of Burkitt’s lymphoma? Seminars in Cancer Biology, 19, 366–376. https://doi.org/10.1016/j.semcancer.2009.07.007 Andrés M.; Lamarre, R. (2012). ESTADO DEL ARTE: TUMORES DE CRESTA NEURAL, NEUROBLASTOMA FISIOPATOLOGÍA, DIAGNÓSTICO Y TRATAMIENTO. Revista Med, 20(2). Retrieved from http://www.redalyc.org/html/910/91026363006/ Beltran, H. (2014). The N-myc Oncogene: Maximizing its Targets, Regulation, and Therapeutic Potential. Molecular Cancer Research : MCR, 12(6), 815–822. https://doi.org/10.1158/1541-7786.MCR-13-0536 Brodeur, G. M., & Seeger, R. C. (1986). Gene amplification in human neuroblastomas: basic mechanisms and clinical implications. Cancer Genetics and Cytogenetics, 19(1–2), 101– 111. Retrieved from http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/3940169 De Falco, G., Ambrosio, M. R., Fuligni, F., Onnis, A., Bellan, C., Rocca, B. J., … & Piccaluga, P. P. (2015). Burkitt lymphoma beyond MYC translocation: N-MYC and DNA methyltransferases dysregulation. BMC Cancer, 15(668), 1–13. https://doi.org/10.1186/s12885-015-1661-7 Henriksson, M., & Lüscher, B. (1996). Proteins of the Myc Network: Essential Regulators of Cell Growth and Differentiation. In Advances in cancer research (Vol. 68, pp. 109–182). https://doi.org/10.1016/S0065-230X(08)60353-X Ingvarsson, S. (1990). The myc gene family proteins and their role in transformation and differentiation. Seminars in Cancer Biology, 1(6), 359–369. Retrieved from http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/2103508 Kumar, V., Abbas, A. ., & Aster, J. . (2015a). Neoplasia. In Robinns & Cotran Patología funcional y estructural (9th ed., pp. 475–479). ElSevier. Kumar, V., Abbas, A. ., & Aster, J. . (2015b). Neoplasia. In Robbins & Cotran Patología funcional y estructural (9°ed, p. 318). ElSevier. Maris, J. M. (2010). 2010. Maris. Recent Advances in Neuroblastoma. New England Journal of Medicine, 362(23), 2202–2211. https://doi.org/10.1056/NEJMra0804577 Universidad de Antioquia. Facultad de Medicina., M., & Muñetón Peña, C. M. (1988). Iatreia. Iatreia (Vol. 24). Facultad de Medicina, Universidad de Antioquia. Retrieved from http://www.scielo.org.co/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0121-07932011000400006
