Brustkrebs/Mammakarzinom BRCA 1 und BRCA 2 Jacqueline Jonuschies

Überblick Häufigste Krebsart bei Frauen (8-10% im Leben) Bis zu 40.000 Frauen erkranken pro Jahr in Deutschland Auch Männer betroffen! Man stirbt nicht am Brustkrebs, sondern sehr oft an den wild streuenden Metastasen!

Lokalisierung Oberer Quadrant am häufigsten

Arten Duktales Karzinom: Milchgänge Lobuläres Karzinom: Drüsenlappen Inflammatorisches Karzinom: selten, Brust geschwollen, rot und warm Familiärer Brustkrebs: 5-10%, vererbt über BRCA-Gene, bis 85% erhöhtes Risiko

Risikofaktoren Proliferative Mastopathie (gutartige Vermehrung der Drüsenläppchen) BRCA Mutationen Fettreiche Nahrung Exposition durch ionisierende Strahlung Tabak- und Alkoholgenuss Langfristige Einnahme weiblicher Sexualhormone (Östrogene)

BRCA Gene „breast cancer susceptibility genes“ Mutationen führen zu Brust-, Prostata-, Ovarien-, Pankreaskrebs BRCA 1, BRCA2, BRCA 3 (?) = Tumorsuppressorgene

Funktionen In vielen Prozessen involviert, z.B.: DNA-Repair/ Chromosomenstabilität Rekombination Zellzykluskontrolle Transkription ???

BRCA 1 und BRCA 2

BRCA 1 und BRCA 2 In vielen Geweben im Kern expremiert Während G2/ S Expression am höchsten Spät in Evolution etabliert Funktion der “caretaker”

BRCA defiziente Zellen Spontane Chromosomenaberrationen (akkumulieren während Zellteilung) Triradiale, quadradiale Strukturen (defekte mitot. Rekombinationen) GCR: starke Chromosomenrearrangements (Deletionen, Translokationen, Insertionen) Chromatiden-/ Chromosomenbrüche wichtig für Genomstabilität

Wie entsteht genom. Instabilität? DSB (Double Strand Breaks) = Voraussetzung Fehlfunktion in DNA-Reparatur/ Rekombination ! 3 Arten der DNA- Reparatur: NHEJ (Non-homologous Endjoining) Fehler! SSA (Single Strand Annealing) Fehler! HR : (Homologe Rekombination) fehlerfrei

SSA HR NHEJ

alle 3 Reparaturen für verschiedene Situationen ( HR in G2/S, da Schwesterchromatiden frei) Fehler bei Auswahl führt zur genom. Instabilität BRCA Gene bestimmen die Auswahl des Mechanismus In defizienten Zellen: kein HR, z.T. kein SSA (BRCA1!) Fehler im Signalling, BRCA-Protein-Interaktionen?

RAD 51 bindet BRCA 2 RAD51 = Rekombinase (RecA Homolog) - bindet/ schützt ssDNA, - bildet Nukleoprotein-Filament - dringt in homologe DNA Duplex + paart - Strangaustausch zwischen homologen Stücken (HR) BRC-Domäne bindet RAD51 (inaktiv!) BRCA2 transportiert RAD51 zum DSB, Replikationsstopp

BRCA 2 in DNA Reparatur involviert!

Welche Rolle spielt BRCA 1? Schon frühzeitig bei Markierung am DSB In folgende Prozesse involviert: -Interaktion mit Mre11/Rad50/Nbs1-Komplex (Inhibierung von Mre11 (Exonuklease), overhang) -Interaktion mit SWI/SNF (Chromatinänderung) -Acetylierung/Deacetylierung von Histonen -Interaktion mit DNA-Helikasen (BLM, BACH1) - Bindung mit RAD51, BRCA 2 Multikomplex Phosphorylierung von BRCA 1 Bruch!!!

Phosphorylierung durch: ATM, ATR, CHK1, (CHK2) unterschiedliche Bedeutung ATM/ ATR-Mutationen: - Chromosomeninstabilität - Zellproliferationen in checkpoint-Aktivierung beteiligt

BRCA 1 reguliert: - Transkription (RNA-Pol II) - RNA Kontrolle (BARD1) - Ubiquitinfunktion - ... - Inhibierung der Östrogen- Rezeptor-Signalwege In BRCA defizienten Zellen aktiv?

BRCA 1 wichtig in schnell teilenden Zellen! Paper: „Tumor supressor gene BRCA 1 is expressed by embryonic and adult neuronal stem cells and involved in cell proliferation“ L.Korhonen et al. BRCA 1 im Rattenhirn expremiert Abnehmende Expression bei Gehirnentwicklung Expression in embryonalen und adulten Stammzellen

In-situ-Hybridisierung vom entwickelten Rattenhirn labeled gegen BRCA 1 hohe Expression im sich entwickelnden Neuroepithelium

Postnatale Expression von BRCA 1 In-situ-Hybridisierung im Rattenkleinhirn Postnatale Expression von BRCA 1 im Cerebellum (in External Granule Layer) Im adulten keine Expression

Neuronale Stammzell-Kultur vom Striatum (+ EGF) BRCA 1 im Kern lokalisiert BrdU-Stain der NSCs: - 65% BrdU Zellen (Proliferation) - 65-70% BRCA 1 Zellen - 70% der BrdU Zellen = BRCA 1 BRCA 1 in teilenden Precursor Zellen expremiert Nestin BRCA 1 adult

BRCA 1 nicht in differentierten NSC-Zellen expremiert BrdU Diff. Neurons BRCA 1 Overlay -BRCA 1 + BrdU co-lokalisieren BRCA 1 nicht in differentierten NSC-Zellen expremiert DAPI nuclei E17 NSC

Zusammenfassung: BRCA 1 in sich teilenden neuronalen Vorläuferzellen expremiert Während der Proliferation expremiert Nicht in differentierten neuronalen Zellen expremiert BRCA 1 in embryonalen UND adulten Neuronalen Stammzellen

Krebsentstehung BRCA 1 und 2 Mutationen sehr unterschiedlich: Warum entsteht Krebs in Epithelien bei BRCA-Genmutation? BRCA-Zerstörung hat gewebsspezifische Effekte: anfälliger für lokale genotoxische Substanzen (Östrogen- Metabolite), fördert Transformation Keine Inhibierung der Östrogen-Signalwege mehr durch BRCA 1, Zellwachstum fürs Überleben Verlust des 2. BRCA Allels in bestimmten Geweben mit häufiger Proliferation (Brust, Ovarien) höher

Diagnose Biopsie Ultraschall Mammographie (Mikroverkalkungen) Familiärer Hintergrund Selbstuntersuchung Biopsie Ultraschall Mammographie (Mikroverkalkungen) Tumormarker im Blut

Therapie Strahlentherapie Hormontherapie Operation Strahlentherapie Hormontherapie adjuvante/ neoadjuvante Chemotherapie Größe? Hormon-Rezeptorstatus? Menopausenstatus? Metastasierung? Infiltrating cancer

(= Aromatase), reduzieren Östrogenlevel! Antagonisten für Östrogen/ Östrogen-Synthetase (= Aromatase), reduzieren Östrogenlevel! z.B. -Tamoxifen (starke Nebenwirkungen: Thrombose,...) - Anastrozol, Letrozol (nicht steroid) - Exemestane (steroid) Stopp von präinvasivem und invasivem Krebs, Krebsprogression reduziert Brustkrebsrisiko bei Risikopatienten reduziert

Weitere Strategien

Quellen: „Functions of BRCA1 + 2 in the biological response to DNA Damage“ Venkitaraman “Cancer Susceptibility and the functions of BRCA1 und 2” Venkitaraman “Tumor Suppressor Gene BRCA 1 is Expressed by embryonic + adult neuronal stem cells + involved in cell proliferation” Korhonen “Breast cancer prevention-clinical trials strategies aromatase inhibitors” Goss Weitere Quellen: http://stephen.johnston.faculty.noctrl.edu/360/CancerOutlines.pdf http://www.onkologie.de/index.php?csrc=http://www.onkologie.de/public/krebs/krebsarten/c_brustkrebs.html http://cancer.gov/cancerinformation http://breastcancer.about.com

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