Hücre döngüsü ve polimorfizm

H�cre D�ng�s� ve Polimorfizm Gen değişimleri, onkogenlerin aşırı ifade edilmesi ve h�cre d�ng�s� d�zenleyicileri t�m�r gelişiminde �nemli rol oynayan fakt�rlerdendir1. Bunlardan h�cre d�ng�s�n�n denetimi, �oğu biyolojik s�recin ve kansere yola�abilen kontrols�z h�cre �oğalmasının anlaşılmasında asıl ilgi odağı durumundadır. H�cre d�ng�s�n� d�zenleyen sistemlerin pek �ok bileşeninin kanserle bağlantısı olduğundan kanser, bir h�cre d�ng�s� d�zensizlik hastalığı olarak da tanımlanabilir. G1, S, G2 ve M evrelerinden oluşan h�cre d�ng�s�n�n bir evresinden diğerine ge�işi, d�ng� basamağına g�re d�zeyleri artan ya da azalan siklin proteinleriyle denetlenir. D�ng�de rol� olan pek �ok onkogen ve t�m�r baskılayan gen, G1 kontrol noktasındaki hatalarla ilişkilidir2. G1/S ge�iş noktasının denetimi; siklinlerin sentezlerinin ve yıkımlarının denetlenmesi, kendisine bağlanan ve d�zeyleri d�ng� boyunca değişmeyen ancak aktiviteleri denetlenen katalitik �zg�n kinazlarla birleşerek siklin-bağımlı kinaz (CDK) kompleksinin oluşumu, bu kompleksin otofosforilasyonla aktifleşmesi, Cip/Kip ve INK4/ARF gibi h�cre d�ng�s� inhibit�rlerinin etkisiyle inaktifleşmesi olaylarıyla sağlanır3-5. D-tipi siklinler (siklin D1, D2 ve D3), CDK4 ve CDK6’yı aktive eder ve G1’in ilerleyişinden sorumludur6. Retinoblastoma (Rb), h�cre d�ng� d�zenleyicisi ve t�m�r baskılayıcısı olarak belirlenen genlerden biridir. Siklin ile oluşan CDK4 ve CDK6 kompleksleri Rb proteinlerini fosforile ederek onu inaktive eder. İnaktif Rb, aktifken kendisine bağlı olan transkripsiyon uzama fakt�r�-2 (E2F)’yi serbest bırakır (Şekil 1). E2F de, G1/S ge�işi ve S evresine giriş i�in gerekli -siklin A, E ve CDK1, myb, dihidrofolat red�ktaz, timidin kinaz gibi- genlerin ifade edilmesini sağlar7. E2F, diğer d�ng� d�zenleyicileri gibi DNA sentezi, DNA onarımı ve apoptozis olaylarında rol oynamakta ve bazı t�m�rlerde allele bağlı ifade edilme d�zensizliklerine neden olabilmektedir8. H�cre d�ng�s�n�n diğer �nemli bir d�zenleyicisi, t�m�r baskılayan p53 genidir. DNA hasarına yanıt olarak p53 gen �r�n� aktive olur, h�cre d�ng�s� durur. DNA onarımı ve apoptozis olayları başlatılır9. Genomik b�t�nl�ğ�n korunmasında h�cre d�ng� d�zenleyicisi olan p53 insan kanserlerinde mutasyonun en sık g�r�ld�ğ� genlerden biridir10. p53, DNA hasarına yanıt olarak etkisini, siklin-bağımlı kinaz inhibit�rlerinden (CDKI) biri olan p21 proteininin ifade edilmesini sağlayarak g�sterir11. H�cre d�ng�s�n�n kontrol�, CDK aktivitelerinin d�zenlenmesi, siklinlerin sentezi ve par�alanması, fosforilasyon ve defosforilasyonu, CDKI proteinlerinin sentezi, bağlanması ve par�alanmasını kapsayan pek�ok d�zeyde yapılabilmektedir12. CDKI ailesinden biri olan Cip/Kip ailesi, �oğunlukla siklin/CDK komplekslerine bağlanarak etki g�sterir. �rneğin p21, CDK2 ile etkileşir (p21, p27 ve p57 bu ailedendir). CDKI ailesinin bir başka �yesi ise INK4/ARF’dir. INK4 yalnızca CDK4 ve CDK6 ile etkileşir ve bunların siklin D ile birleşmelerini engeller (p15, p16, p18 ve p19 bu ailedendir). ARF ise p53’�n reg�lat�r� olan MDM2 aktivitesini inhibe ederek p53 seviyesini arttırır (p14 bu ailedendir)13. T�m CDKI molek�lleri, h�crede fazla sentezlendiklerinde ve CDK molek�llerini etkisizleştirdiklerinde h�cre d�ng�s�n� G1 evresinde durdururlar. G1 d�zenleyicilerinden siklin D1, CDK4 ve p16, over kanser gelişiminde �nemli rol oynarlar14. Miktarı artan siklin D1, Rb proteinini fosforilasyonla inaktive etmek i�in CDK4 ve CDK6 ile birleşir (siklin D1, 11q13’te CCND1 geni ya da Prad1 geni tarafından şifrelenir; paratroid adenomda, B-h�cre lenfomalarında bu genin translokasyonunun –t(11;14)(q13-q32)- rol� nedeniyle bu isim verilmiştir). Siklin D1’in ifade edilmesinin, bazı h�cre tiplerinde h�cre–h�cre dokunmasının ortadan kalkmasıyla azaldığı ve bu d�ng� d�zenleme etkisinin integrinler ve fokal adezyon kinazlar aracılığıyla ger�ekleştiği g�sterilmiştir15. Meme, �zefagus, squam�z h�creli kanserde siklin D1 lokusunda artış olduğu g�zlenmiştir16-20. Kolorektal kanserlerde, siklin D2 ve E genlerinin �oklu kopya oluşturması nedeniyle mRNA ve protein d�zeyinde de aşırı ifade edildiği g�sterilmiştir21. Bazı meme kanseri h�cre hatlarında siklin E geninde artış olduğu22,23 ve bu artışın siklin E mRNA d�zeyini yaklaşık 64 kat arttırdığı g�sterilmiştir24. Herhangi bir hastalığın oluşumunda ve tedavi ama�lı uygulanan ilaca verilen yanıtta �evre, yaş, beslenme, yaşam bi�imi gibi fakt�rlere ek olarak, kişinin genetik yapı değişikliklerinin rol� yadsınamaz. Bu nedenle toplumların genom yapısındaki varyasyonların, ve kişisel gen mutasyonlarının �alışılması kanser oluşum riskinin, ila� toksisitesi ve etkinliğinin belirlenmesinde yararlı olmaktadır. Tek n�kleotit değişimlerini (varyasyonları, polimorfizmleri) i�eren genler, toplumda % 1’den daha fazla sıklıkta bulunan allel genler olarak tanımlanır25. İnsan genom dizilim �alışmaları her insan genomunda DNA’nın % 99.9 benzerlik g�sterdiğini kanıtlamıştır26. Geriye kalan % 0.1’lik fark, bireysel genotip ve fenotipik değişikliklerin sorumlusudur. Tek n�kleotit değişimleri insan genomunda en �ok bulunan (ortalama her 1000 n�kleotitte bir) DNA dizi değişimleridir27. Diğer genetik polimorfizm tipleri; değişik uzunlukta ikili ya da ��l� n�kleotit tekrarları ve DNA’da eksilme ya da artmaları i�erir28. İster d�ng� d�zenleyici molek�l isterse y�zlerce h�cresel işlevden birinden sorumlu olan herhangi bir genin kodlayıcı b�lgesindeki değişiklik, genin �r�n� olan fenotipi etkiler. Genin ifadesi ise �oğunlukla genin promot�r ya da enhancer gibi d�zenleyici b�lgeleri (cis elementlerdeki) ve bu b�lgelere bağlanan transkripsiyon fakt�rleri ve diğer yardımcı d�zenleyici molek�llerle kontrol edilir29. Genin kontrol b�lgesindeki n�kleotit değişiklikleri ve diğer genlerden oluşturulan ve bu d�zenleyici b�lgeleri tanıyıp bağlanan (trans etkili) d�zenleyici proteinlerin genlerinin kontrol ve kodlayıcı DNA b�lgesindeki n�kleotit dizi değişiklikleri genin ifade edilme d�zeyini, bir başka deyişle �r�n oluşumu ve miktarını etkiler. B�ylece bir genin ifade edilme d�zeyi, hem genin kontrol b�lgesindeki DNA diziliminin hem de bu b�lgeye bağlanan d�zenleyici transkripsiyon fakt�rlerinin farklılığından dolayı kişiden kişiye değişebilir. H�cre d�ng�s� denetim noktasında DNA onarımından sorumlu bir kinaz geni olan CHEK2 (CHK2 olarak da bilinir), meme kanser riskinin artmasında rol� olan bir başka d�ng� d�zenleyici gendir. CHEK2 1100delC varyantının, kadınlarda meme kanser riskinin yaklaşık 2 kat, erkeklerde ise 10 kat artmasına neden olduğu g�sterilmiştir30. p53 genindeki Pro72 polimorfizminin over kanseri i�in molek�ler belirte� olabileceği belirtilirken, bu allele sahip olmayan meme kanserli hastaların tedavisinde tamoksifenden değil diğer tedavilerden sonu� alınabileceği �nerilmektedir31. Siklin D1 geninin 4. ekzonunda tanımlanan A870G tek n�kleotit polimorfizmi (SNP) farklı bir mRNA ve farklı bir proteinin oluşmasına neden olabilir32. Bu polimorfizmin, protein ifade edilme d�zeyini değiştirerek �zefagus kanserlerinde genomu kararsızlığa g�t�rerek agresif bir klinik s�rece g�t�rd�ğ� g�sterilmiştir33. Bir başka �alışmada ise bu polimorfizm bakımından AA genotipine sahip olan bireylerin, kolorektal kansere yakanma riskinde artış olduğu g�sterilmiştir34,35. Ayrıca, endometriyum36, �zefagus ve kardiyak k�kenli37,38 kanser hastalarında yapılan �alışmalarda, siklin D1 geninin A870G polimorfizmi bakımından araştırıldığında, AA genotipi ve kanser gelişim riski arasında ilişki olduğu belirlenmiştir. Bunlara ek olarak siklin D1 A870G gen polimorfizmi sigaranın ind�klediği akciğer kanser riskini de etkileyebilmektedir39. Buna karşın, �strojen/progesteron resept�r negatif ve ileri evre (III ve IV) meme kanserli hastalarda ise, 870 A allelinin sağkalım ile pozitif ilişkisi olduğu g�sterilmiştir40. McKay ve arkadaşları41 y�ksek d�zeyde siklin D1 protein ifade edilmesi ile kolorektal kanser arasında pozitif ilişkili olduğunu, ancak, A870G polimorfizminin siklin D1 protein ifadesi ve sağkalım ile ilişkisi olmadığını g�stermişlerdir. CDKI ailesi �yelerinden p16INK4A (CDKN2A) geninde tanımlanan A148T varyantı erken yaşta gelişen meme42, malign melanom ve akciğer43 kanserleri ile ilişkilendirilmiştir. Cip/Kip aile �yesinden biri olan p21CIP1/WAF1 (CDKN1A) geninin 31. kodonundaki C/A transversiyonu sonucu serin yerine arjinin aminoasitinin kodlanmasıyla sonu�lanan bir polimorfizm tanımlanmıştır44. AA genotipinin akciğer45, mesane46 kanser gelişimi ile, CC genotipinin ise �zeferangal kanser oluşumu ile ilişkisi g�sterilmiştir47. Genin 3′ translasyona uğramayan b�lgesinde yer alan (stop kodonunun 20 baz�ift aşağısında) ve 31. kodon polimorfizmi ile bağlantı g�steren C/T polimorfizmi tanımlanmıştır48. Bir �alışmada, CC genotipi ile karşılaştırıldığında, T alleli taşıyıcılarında (CT+TT genotipleri) prostat kanseri gelişim riskinin 2 kat arttığı g�sterilmiştir49. Cip/Kip aile �yesinden biri olan p27KIP1 (CDKN1B) geninin 109. kodonunda T/G değişimi sonucu glisin amino asiti yerine valin amino asiti kodlanmasıyla sonu�lanan bir polimorfizm tanımlanmıştır50. VV (�alışmada, CDKN1B geni kesim �r�nlerine g�re sınıflandırılmış) genotipi ile ileri evre prostat kanseri arasındaki ilişki g�sterilmiştir49. Bir başka �alışmada ise, oral kanserli erkek hastalarda VV genotipinin kanser gelişimi ile bağlantısı belirlenmiştir51. Meme kanserli hastalarda GG genotipi ile lenf nodu metastazı arasında ilişki olduğu g�sterilmiş ve bu polimorfizmin tum�r prognoz belirteci olabileceği �nerilmiştir52. Bir başka �alışmada ise, CDKN2A, p15INK4B (CDKN2B), CDKN1B genlerinin kontrol b�lgelerinde yeni polimorfizmler tanımlanmıştır. CDKN2A -222A, CDKN2B -593A, CDKN1B -1608A varyantları ile �ocukluk �ağı pre-B akut lenfoblastik l�semi (ALL) gelişimi arasındaki bağlantı g�sterilmiştir53. �zetlersek, siklinler, CDK kompleksleri ve CDKI molek�lleri, h�cre d�ng�s�, farklılaşma, DNA onarımı ve apoptozis sistemlerinin d�zenlenmesiyle ilgili genlerin ifade edilmesini denetlemektedir. H�cre d�ng�s�n�n denetim noktalarını oluşturan sistemler, kromozomların doğru d�zenlenme-ayrılmalarından ve genomun b�t�nl�ğ�n�n s�rd�r�lmesinden sorumlu olduğundan bu sistemlerdeki hatalar kanser h�crelerindeki aneuploidilerin ve genomik kararsızlığın asıl nedeni olabilmekte bu nedenle de tedavide ila� hedefleri arasında yer almaktadır.