“ADATTATORI”: Grb2 Shc Nck IRS P P SH2 P P SH2 ENZIMI: PLCg Tirosin chinasi citoplasmatiche (Src) Fosfatidil inositolo 3-chinasi (mediante adattatore p85) Tirosin fosfatasi (SHP1/2) “ADATTATORI”: Grb2 Shc Nck IRS

L’attivazione della fosfatidil inositolo 3-chinasi (PI3K) è un meccanismo centrale nella trasduzione del segnale da parte di recettori per fattori di crescita Sos

PI3K (PtIns-3chinasi) PTEN PI3K (PtIns-3chinasi)

Vi sono due principali modalità di attivazione di PI3K Tratta da Marks et al. “Cellular Signal Processes”, Garland Science

Sos

TRASDUZIONE DEL SEGNALE DA PARTE DI FOSFATIDILINOSITOLO 3 FOSFATO GEFs PDK Famiglia Tec AKT “small” GTP-binding proteins Fosforilazione in Ser/Tre di proteine Fosforilazione in tirosina di proteine

bg Rho GEF Ga13 Ras GEF associazione a lipidi Ca-dipendente Ser/Thr kinase Ras binding Ga13 Ras GEF Legame a calmodulina

mTOR complex 2 (mTORC2) S473 fosfatasi (PHLLP)

ATTIVATORE/INIBITORE ATTIVATORE/INIBITORE AKT/PKB P P INIBITORE ATTIVO INIBITORE INATTIVO ATTIVATORE INATTIVO ATTIVATORE ATTIVO P ATTIVATORE/INIBITORE INATTIVO ATTIVATORE/INIBITORE ATTIVO ATTIVAZIONE: -Apoptosi INIBIZIONE: -Ciclo cellulare -Trascrizione genica ATTIVAZIONE:trascrizione genica INIBIZIONE: apoptosi

Figure 1-9 The sequential ultrastructural changes seen in necrosis (left) and apoptosis (right). In apoptosis, the initial changes consist of nuclear chromatin condensation and fragmentation, followed by cytoplasmic budding and phagocytosis of the extruded apoptotic bodies. Signs of cytoplasmic blebs, and digestion and leakage of cellular components. (Adapted from Walker NI, et al: Patterns of cell death. Methods Archiv Exp Pathol 13:18-32, 1988. Reproduced with permission of S. Karger AG, Basel.) Downloaded from: Robbins & Cotran Pathologic Basis of Disease (on 15 September 2005 04:26 PM) © 2005 Elsevier

Marzo 2008

Segnale intracellulare Stimolo Segnale intracellulare Fase effettrice Apoptosi Rimozione corpi apoptotici apop1

Segnale intracellulare Stimolo “Death Receptor” dependent “Death Receptor” independent Formazione complessi adattatori/caspasi inattive Formazione complessi tra citocromo c rilasciato da mitocondri/adattatore citoplasmatico e caspasi inattiva Segnale intracellulare Fase effettrice Attivazione di caspasi iniziatrice Attivazione di caspasi iniziatrice Attivazione di caspasi effettrice Apoptosi Rimozione corpi apoptotici Fagocitosi da parte di macrofgai apop2

BLOCCANO “MOMP” (mitochondrial outer membrane permeabilization) Sono effettrici di MOMP Attivano Bax e Bak oppure inibiscono Bcl2

Endonucleasi G AIF: apoptosis inducing factor

Bad P Bad FOXO P FOXO P MDM2 MDM2 p53 p53 Ub AKT E INIBIZIONE APOPTOSI Bad Induce MOMP P Bad Sequestro nel citoplasma (legata a proteine 14-3-3) FOXO P Induce trascrizione di Bim Induce trascrizione di Fas ligando FOXO P MDM2 Sequestro nel citoplasma (legata a proteine 14-3-3) MDM2 p53 Induce apoptosi attraverso Aumentata trascrizione di Noxa e Puma E’ nel citoplasma Migra nel nucleo p53 Ub Degradazione

Ubiquitinilazione e degradazione proteine nel proteosoma Substrate protein Adaptor protein Tratta da Marks et al. “Cellular Signal Processes”, Garland Science

RAS Tuberina* Amartina* mTORC1 AKT e attivazione mTORC1 Inibiscono TSC2 e quindi attivano mTOR Attivano TSC2 e quindi inibiscono mTOR RAS GAPs Tuberina* GTP-binding protein Amartina* mTORC1 Fattore iniziante la traduzione * Mutate in una sindrome di tumori famigliari (“sclerosi tuberosa”): tumori benigni diffusi chiamati amartomi a livello di rene, polmone, cervello e cute.

In circa il 40% dei tumori colon-rettali identificate mutazioni in uno dei geni facenti parte della via della PI3K In the pathway (reviewed in ref. 7), receptor tyrosine kinases (RTKs) recruit IRS adaptor proteins that induce proper assembly of the p85/PIK3CA complex; the PIK3CA enzyme then phosphorylates phosphatidylinositol-4,5- bisphosphate (PIP2) to phosphatidylinositol-3,4,5-trisphosphate (PIP3). (The enzyme PTEN normally reverses this process under appropriate circumstances.) PDK1 is then recruited to the cell surface by PIP3 and phosphorylates and activates AKT2; the activation of PAK4, a downstream step in the pathway, is dependent on PI(3)K signalling, presumably through AKT2. Members of the pathway highlighted in red were found to be genetically altered in the colorectal cancers examined here. Phosphate groups are indicated in yellow. Intermediates: IRS2, insulin-receptor substrate-2; PIK3CA, the phosphoinositide-3-kinase p110 catalytic subunit; PTEN, phosphatase-and-tensin homologue; PDK1, phosphoinositide-dependent protein kinase-1; AKT2, v-akt murine thymoma viral oncogene homologue-2 kinase; PAK4, p21-activated kinase 4.

cellulari e li veicolano a lisosomi dove vengono degradati PI3K E I SUOI DOWNSTREAM TARGET REGOLANO NEGATIVAMENTE L’AUTOFAGIA L’autofagia è caratterizzata dalla formazione di membrane a doppio strato che racchiudono cytosol o organelli cellulari e li veicolano a lisosomi dove vengono degradati

IN ROSSO MOLECOLE CHE INIBISCONO ED IN BLUE CHE ATTIVANO L’AUTOFAGIA

PI3 kinase è implicata nella regolazione del metabolismo perché auemnta il trasporto di glucosio L’effetto di Warburg viene anche definito glicolisi aerobica perché definisce una condizione in cui – indipendentemente dalla presenza o meno di O2 - la cellula utilizza preferibilmente la via glicolitica.

T=tumore K=kidney (reni) B=bladder (vescica) L’aumentato trasporto di glucosio da parte delle cellule tumorali viene utilizzato per visualizzarle mediante fluorodesossiglucosio radioattivo mediante “positron emission tomography” (PET) T=tumore K=kidney (reni) B=bladder (vescica)

PFK1 è inibito da ATP, ma cellule proliferanti esprimono maggiori quantità di PFK2 che forma un attivatore allosterico di PFK1 (F, 2, 6-BP) Cellule neoplastiche over-esprimono GLUT-1 e attivazione Via PI3K/AKT induce aumentata espressione di GLUT-4 PHGDH è overespresso in alcuni tipi di tumori e necessario per la loro crescita PKM2 è maggiormente espressa in cellule tumorali, è meno attiva di PKM1 e la sua bassa attività favorisce accumulo di precursori utilizzati per la sintesi di nucleotidi , aminoacidi e fosfolipidi LDH è iperespressa in cellule proliferanti (il gene codificante è regolato da Myc) HKs: esochinasi; PFK1/2: fosphofruttochinasi; G6PD: glucosio-6-fosfato deidrogenasi; PHGDH: fosfoglicerato deidrogenasi PK2: isoforma M2 di piruvato chinasi; LDH-A: Lattico deidrogenasi. Da Hamanka and Chandel, J. Exp Med 13/02/2012

Carcinomi a piccole cellule Gain-of-function Loss-of-function Tumori ossei/Vescicali/Della cervice uterina Carcinomi a piccole cellule del polmone Tumori gastrointestinali dello stroma/Melanomi/ Leucemie mieloidi

Gene amplificato nel 25% dei tumori mammari primari di tipo invasivo Fig. 1. First- and second-generation tyrosine kinase inhibitors for cancer treatment Membro di famiglia erbB di recettori per fattori di crescita (comprende EGF-R e altri). Gene amplificato nel 25% dei tumori mammari primari di tipo invasivo Sindrome ipereosinofilica Ab monoclonale J. Baselga Science 312, 1175 -1178 (2006) Published by AAAS

Current approaches to inhibit signalling through ERBB2 include antibody binding and inhibition of tyrosine kinase activity. a | The antibody trastuzumab binds directly to domain IV of the extracellular region of ERBB2, suppressing ERBB2 signalling activity, preventing cleavage of the extracellular domain74 and marking tumour cells that overexpress ERBB2 for further immunological attack through antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity. b | Pertuzumab, another ERBB2-specific monoclonal antibody, binds to domain II of the extracellular region of ERBB2. As this region contains the dimerization domain, pertuzumab binding prevents ERBB2 from forming dimers with its signalling partners — a key step in ERBB2-mediated signalling. c | The antibody–drug conjugate trastuzumab–DM1 consists of trastuzumab conjugated to the anti-microtubule agent DM1 (a maytansine derivative). After binding to ERBB2, trastuzumab–DM1 is internalized and DM1 is released into the cell to exert its cytotoxic effects. d | ERBB2-specific binding by antibodies with bispecific or trispecific selectivity for cytotoxic effector cells can mark tumour cells that overexpress ERBB2 for immunological destruction. e | Inhibition of the activity of the ERBB2 tyrosine kinase domain with agents such as lapatinib also prevents ERBB2-dependent signalling. f | Heat shock protein 90 (HSP90) controls the stability of the nascent and mature forms of ERBB2 and several downstream signalling components, including RAF1 and AKT1 (for reviews, see Refs. Inhibition of HSP90 activity results in ubiquitylation and proteasomal degradation of both ERBB2 and its downstream signalling partners, thereby abrogating the activity of the relevant signalling pathway.