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Chirurgie: Entfernen von gut erreichbaren Primaertumoren ohne Metastasen

Bestrahlung: Entfernen von schlecht erreichbaren Primaertumoren mit Metastasen

Chemotherapie: ungerichtete Inhibierung des Proliferationssignals von Zellen

1. anatomischer Schutz vor Mutagenen durch Sitz in tieferen Schichten

2. gelegentliche Mitose -> weniger Fehler in Duplikation, da weniger Duplikationsanzahlen

3. Asymmetrische Zelldivision: 1 Stammzelle -> 1 Stammzelle + 1 transit amplifying cell (nur nichtkonservierende Straenge)

spontane Mutationen - biochemische Prozesse

1. Fehler in DNA-Replikation

   • hohe Fehlerrate der Polymerase (10^-5) -> Proof reading Mechanismus (10^-7) -> Enzymsystem als weiterer Check, postreplikative Missmatch-Reparatur (10^-9) => relativ reproduzierbare DNA

   • HNPCC: Falsch-/Zusatzeinbauten -> andere Laenge der Mikrosatelliten (in silent regions!) => Transformation

2. Endogene biochemische Prozesse

   • Depurination/Depyrimidination: Abspalten der Base durch Hydrolyse -> Punktmutation

   • spontane Deamination: selbst Veraenderung der Basen -> andere Bindungseigenschaften -> relativ untypisch und schnelle Reparatur moeglich

     bspw.: 5-Methylcytosin: wichtiger epigentischer Mechanismus, Bindungssuppressoren deaktiviert

   • Oxidation: falsches Bindungsmuster -> Punktmutation

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induzierte Mutationen - abhaengig vom Lebensstil

1. chemisch

   Benzpyrene -> Pyrogene -> Basenbindung -> DNA-Strukturveraenderung

   • Alkylierung: DNA Beeinflussung

   • polyzytische Wasserstoffe (Rauchen, Holzkohlegrillen)

2. physikalisch

   Exposition zu verschiedenen Typen von Strahlung

   • hohe , gamma-Strahlung => Strangbrueche

   • niedrige, UV-Strahlung => kovalente Bindungen benachbarter Basen -> falsches Anbauen durch Polymerase

   • Radioaktivitaet

   • Handystrahlung/Radio-/kurzwellige Strahlung

3. biologisch

   • Viren: primaere Uebertragung durch Geschlechtsverkehr

     echte virale Onkogene -> eigennuetzige Proteinexpression

     bspw. HPV: E6, E7 mit onkogener Wirkung -> Zelltransformation bei Expression (Uterus, Anus, Mund)

   • Doppelstrangbruch: Reparatur durch homologe Rekombination mgl. -> Ligation ueberlappender Enden durch Polymerase

     bei keinen Ueberlappungen: End-Joining -> Fehlen von etwas mit besonderen Eigenschaften

     bspw. BRCA1/2: Mammakarzinom-Vererbung bei Mutationen der Gene dieser Proteine -> erhoehtes Risiko bei mehreren Onkogenen

Basen-Exercisionreparatur

• Spezifitaet der DNA-Glycosylasen

  1. Erkennen falscher spezifischer Base

  2. Unterbrechen der WBB

  3. Cut inkl. Zucker-P-Rueckrat

  4. Einfuegen des richtigen Nukleotids durch Polymere und Zusammenfuegen durch Ligase

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Nukleotid-Exercisionsrepatur

1. Erkennung von DNA-Distorsionen (anhand der Form der Doppelhelixstruktur, Beulen, etc.) durch UvrAB und ATP

2. Knicken des DNA-Strangs und Anlagern weiterer Proteine zum grosszuegigen Herausschneiden des geschaedigten Fragments

3. Einfuegen des richtigen Nukleotids durch Polymere und Zusammenfuegen durch Ligase

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Doppelstrangbruch

• Reparatur durch homologe Rekombination mgl. -> Ligation ueberlappender Enden durch Polymerase

• nicht homologes End-Joining (NHEJ): bei keinen Ueberlappungen -> Fehlen von etwas mit besonderne Eigenschaften, genetische Instabilitaet

  bspw. BRCA1/2: Mammakarzinom-Vererbung bei Mutationen der Gene dieser Proteine -> erhoehtes Risiko bei mehreren Onkogenen

1. Mutation/Deletion -> veraenderte Struktur/Funktion

2. Genduplikation -> erhoehte Synthese von encoded Proteinen

3. Translokation der DNA regulatorischen Sequenzen -> Veraenderte Expression der downstream Gene -> erhoehte Synthese von encoded Proteinen/Fusionsproteine ausser Kontrolle -> Fusionsgene

1. GF Expression als Onkogene: Produktion von TGF-alpha, der EGF-R inhibiert —> 1. HMoC

2. Ueberexpression von GFR: HER1, HER2 --> 1. HMoC + 2. HMoC

3. Signaltranduzierende Proteine: permanent aktive (RAS), mglw. andere AA durch Austausch von Basen in Onkogenen--> 1. HMoC + 2. HMoC

4. Zellzyklus-Kontrolle durch Proto-Onkogene Cyclin: R-Pkt. zwischen ec Signalen beeinflussendes Programm und zell-autonomes Programm —> 10. HMoC

5. Transkriptionsfakten mit onkogenem Potential: aktive Proliferation von Myc und Max in E-Box -> Austausch des Zellstatus in Differenzierung mit Repression von mitogenem Signal und Induktion von GIPS --> 1. HMoC + 2. HMoC

6. Onkogenes Potential der Apoptoseinhibitoren --> 1. HMoC + 9. HMoC

Mutation/Deleten von beiden Allelen zur Zelltransformation benoetigt

-> spontan oder familiaer vererbtes 1 falsches Allel

Unerreichbarkeit der regulatorischen region -> keine Expression / Proteinproduktion

• Histonmodifikation nahe Promoter: dichtes DNA-Paket, Formation von Heterochromatin -> negative Ladung -> Repulsion

• Promoter-Methylierung: Synthese von Methly -> Stoppen der Transkription (PTEN, p57, APC, Rb)

falscher Ort, falsche Zeit zur Tumorgenese, Self-renewal, Transformation

• Histonmodifikation: Formation von Euchromatin

• Promoter-De-Methylireung: Binden von Transkriptionsfaktoren mgl -> Transfer der negativen Ladung -> Demethylierung

keine Aussage ueber Phaenotyp mgl. -> Determinierung durch Genexpressionsmuster => Wechsel aufgrund von Mutationen

1. Pre-Translational: Regulation von Promoter-Zugang, Chromatinmodifikation, Quantum-Biologie-Effekte

2. Transkriptional: Promoter Mutation/Genduplikation

3. Post-translational: (m)RNA/Proteinmodifikation (interferenzen, Editing, Splicing)

4. Systematisch: Koordinierte Genexpression (fruehe/spaete Antwort)

• Selektine: Erkennung von spezfischen Strukturstrukturen und Interaktion mit diesen -> eher unspezifischer mechanismus

  -> Adhaesion von Tumorzellen an Endothelzellen -> spezifische Interaktion mit Dr3 bei E-Selektion fuer reverse Aktivierung von p53 und MAPK als spezifischen Mechanismus

• Ig-SF: Calcium-unabhg. Adhaesion an Cellen mittels CAM

• Cadherine: Calcium-abhg. Adhaesion

  • E-Cadherin: funktionaler epithelialer Molekuelmarker -> breite Struktur mit nahen anderen Schichten der Epithelzellen verschiedener Architektur => 3. Bindungsstelle fuer beta-catenin —> TSG-Cooperaton und APC Transformation

Inhibieren von ADAMs/MMPs -> Interferenz proteolytischer Spaltung in aktiven Zentrum durch Unterbinden der Koordination des H-Molekuels durch Trecnin

=> Proteasen zur Destruktion des BM-/Collagen-Netzwerks und Spaltung dieser —> Aggressivitaet

• TIMP-3: eher protektiv

• TIMP-4: nicht genug Daten vorhanden

• TIMP-2: t. w. protektiv, ausser in maennlichen Geweben

• TIMP-1: hoehere Expression korrelliert mit Tumorexpression und assozierter Inflammation -> onkogene Aktivierung der MMPs downstream => Marker fuer schlechte Prognose

multi-funktionelle Wirkung: mehrere Domaenen als Hinweis darauf

—> 1 Protein: > 1 biochemische Funktion basierend auf biochemischen Fkt. verschiedener Domaenen (Moonlighting), hohe Flexibilitaet durch PTM

• N-Domaene: anti-proteolytische Interaktion mit Rezeptoren

• C-Domaene: cytokine Wirkung

biochemisches Vorgehen

• Reproduktion TIMP-1 mit bestimmten Veraenderungen (nur bestimmte Teile, Austausch der Aminosaeuren bspw. T2G mit Zerstoerung anti-proteolytischer Wirkung)

• Klonen der Mutante in Vektor

• Transdurktion in 293 Zellen

• Amplifikation dieser und “Zuechtung”

• Aufreinigung durch HPLC oder Aehnliches

-> dadurch Notwendigkeit bestimmter Bereiche fuer bestimmte Funktionen herausfilterbar

in silico Vorgehen

Kombination zweier Docking Partner (bpsw. TIMP-1 + CD74) -> Berechnung der Interaktion der Molekuele mittels Algorithmen wie Haddock (je weniger Energie, desto bessere Interaktion) -> Wet Lab Confirmation

v. a. Betrachtung in Unabhaengigkeit vom Lebensstil

bei Frauen: von Natur aus hoeherer TIMP-1 Spiegel in gesunden Individuen -> weniger grosser Einfluss erhoehter TIMP-1 Expression

bei Maennern: starke Induktion der TIMP-1 Level -> signifikant hoehere Empfaenglichkeit der Leber fuer prae-metastatische Nischen durch signifkant hoehere TIMP-1 Expression