Genética Molecular del Cáncer: Inestabilidad de Microsatélites, Epigenética y ADN Mitocondrial

Genética Molecular del Cáncer y Enfermedades Hereditarias

1. Síndrome de Lynch e inestabilidad de microsatélites

Síndrome de Lynch: tres familiares con cáncer colorrectal, endometrio, gástrico, ovario, SNC, renal y uréter. Un caso de primer grado. Se excluye la PAF (poliposis adenomatosa familiar). Dos generaciones sucesivas afectadas.

Preestudio

Inmunohistoquímica (IHQ) de MLH1, MSH2 y MSH6, PMS2.

Inestabilidad de microsatélites (MSI)

La inestabilidad de microsatélites se debe a la alteración de la eficacia de la reparación del ADN (sistema MMR). Los marcadores analizados son BAT26, BAT25, NR24, NR21, NR27.

Los microsatélites son regiones repetitivas próximas a secuencias como (AG)n o (CA)n, situadas en el ADN no codificante. Según el número de repeticiones pueden ser polimórficos o monomórficos. Los marcadores del síndrome de Lynch son monomórficos, por lo que resulta sencillo detectar su pérdida (BAT26, BAT25, etc.).

Procedimiento

1. Extracción del ADN tumoral.
2. Amplificación por PCR.
3. Análisis por electroforesis.
4. Estudio de los resultados.

Un pico por marcador es normal; el marcador debe estar alterado en dos para considerar inestabilidad.

Estudio de productos quiméricos mediante RT-PCR

La unión del gen íntegro de un cromosoma con el de otro afecta los genes de ambos extremos, generando un ADN quimérico. Los genes se cortan por intrones y se fusionan, quedando regulados por un único promotor. Se forma así una proteína quimérica que debe ser identificada.

2. Epigenética: nucleosoma, cromatina y metilación

El nucleosoma envuelve 147 pb de ADN. La eucromatina laxa permite la expresión génica, mientras que la heterocromatina compacta no.

• Acetilación: descondensa la cromatina. La acetiltransferasa disminuye la carga positiva de las histonas.
• Desacetilación: aumenta la carga positiva y condensa la cromatina.
• Metilación: condensa la cromatina. La metiltransferasa mantiene el ADN inactivo al reclutar proteínas de unión a grupos metilo en islas CpG.

Estas reacciones son reversibles y heredables. Las secuencias CpG son fácilmente metilables: aproximadamente el 4% de las citosinas están metiladas, y el 80% de ellas corresponden a CpG; el resto se localiza en regiones promotoras.

Modificación de histonas

Las modificaciones de histonas participan en la transcripción, reparación y replicación del ADN, y desempeñan un papel importante en el reclutamiento de proteínas que regulan la expresión génica.

• Activación: acetilación de lisinas, fosforilación de serinas o treoninas, metilación de argininas. Según la zona, también ubiquitinación y metilación de lisinas.
• Represión: ubiquitinación de lisinas.

Metilación del gen MGMT en gliomas

La carmustina es un agente alquilante que forma puentes que bloquean la replicación y la transcripción. El gen MGMT repara el ADN: si está metilado, el tumor responde al fármaco; si está desmetilado, revierte el efecto de la carmustina.

3. Translocaciones cromosómicas y oncogenes

La translocación convierte un protooncogén en oncogén; la fusión de genes origina una proteína quimérica.

• Linfoma de Burkitt: t(8;14) o q24;q32. En el cromosoma 8 se encuentra c-MYC, que controla la apoptosis; en el 14, el gen IGH, que forma las cadenas pesadas de las inmunoglobulinas.
• Leucemia mieloide crónica (LMC): t(9;22)(q34;q11). La fusión genética da lugar al cromosoma Filadelfia, que produce la proteína BCR-ABL, una tirosina quinasa.
• Leucemia mieloblástica aguda: inv(16)(p13q22). El gen q22 es un factor de transcripción regulador de la hematopoyesis y osteogénesis; p13 corresponde a MYH11 (cadena pesada de miosina). Se transcribe una proteína quimérica. Las alteraciones inv(16), t(8;21), t(15;17) y t(16;16) tienen buen pronóstico; la del 5q, mal pronóstico.
• Sarcoma de Ewing: t(11;22)(q24;q12). El gen FLI1 del cromosoma 11 se fusiona con el gen EWS del 22, generando una proteína quimérica y tumores.
• Rabdomiosarcoma: t(2;13)(q35;q14). Se fusionan el gen PAX3 y el FKHR del cromosoma 13. La quimera inhibe la diferenciación de miocitos y la apoptosis. También se describe t(1;13).

Deleciones asociadas a tumores

• Deleción del 11p13-p14: tumor de Wilms.
• Deleción del 13q14: retinoblastoma.
• Pérdida del cromosoma 22: meningioma (aneuploidía 45,XX,-22). El gen NF2 en el brazo largo del cromosoma 22 codifica la proteína merlina (schwannomina), que actúa en el citoesqueleto. Su progresión se asocia a otras monosomías.

Glioblastoma multiforme

Se observa amplificación del gen EGFR.

4. ADN mitocondrial

El ADN mitocondrial es circular, de doble cadena y está codificado parcialmente por ADN nuclear. Solo posee 13 genes y no es autónomo. Contiene ARN ribosómico, ARN de transferencia y complejos enzimáticos entremezclados. No tiene histonas ni intrones. Presenta dos cadenas: la ligera (C) y la pesada (G/A). Tiene una alta tasa de mutación.

• Herencia: se hereda por vía materna; la transmisión paterna es rara.
• Homoplasmia: todas las copias son iguales (normal o anormal).
• Heteroplasmia: coexisten copias normales y mutadas.
• El reparto de mitocondrias en la mitosis es al azar.
• Efecto umbral: depende del grado de heteroplasmia presente en la célula.
• Penetrancia reducida en las heteroplasmias.

Enfermedades asociadas

• MERRF: epilepsia mioclónica y fibras rojo rasgadas. ARNt mitocondrial MTTK (lisina).
• MELAS: encefalopatía mitocondrial, acidosis láctica y accidentes cerebrovasculares. MT-TL1 (ARNt leucina).
• Neuropatía de Leber: degeneración de la retina y los axones. Afecta al complejo I de la cadena respiratoria (ND4, ND1, ND6). Penetrancia reducida.
• NARP: neuropatía, ataxia y retinitis pigmentosa. MT-ATP6.

Diagnóstico de patologías mitocondriales

Las fibras rojo rasgadas se identifican mediante tinción de NADH y citocromo oxidasa, que ponen de manifiesto la succinato deshidrogenasa.