\Pathway sinyal transduksi yang berimplikasi pada kanker serviks

Pathway sinyal ERK/MAPK

Pathway ERK/MAPK atau pathway RAAF/MEK merupakan pathway sinyal transduksi

yang yang berfungsi untuk mengatur proses proliferasi, diferensiasi, angiogenesis dan proses

survival. Ekspresi dan aktivasi komponen yang berlebihan pada pathway ini dipercaya

berkontribusi pada proses tumorigenesis, pertumbuhan tumor dan proses metastase pada

beberapa jenis tumor solid.

MAPK pathway adalah rangkaian protein di dalam sel yang menghubungkan signal dari

reseptor pada permukaan sel dengan DNA di dalam inti sel. Signal dimulai ketika growth factor

berikatan dengan reseptor pada permukaan sel dan berakhir ketika DNA di dalam inti sel sudah

mengekspresikan suatu protein dan menghasilkan perubahan di dalam sel, seperti misalnya

pembelahan sel. Jalur tersebut melibatkan beberapa protein termasuk diantaranya MAPK yang

terhubung dengan menambahkan group phospat ke protein yang bersebelahan dan bertindak

sebagai saklar on and off. Pada awalnya Receptor-linked tyrosine kinases terdiri dari dua sub

unit, seperti epidermal growth factor receptor (EGFR) diaktifkan oleh ligan ektra seluler, ikatan

antara EGFR dengan EGFR mengaktifkan tyrosine kinase yang merupakan Cytoplasmic domain

dari reseptor, terjadi dimerisasi dimana kedua sub unit tersebut menempel satu sama lain karena

distabilkan oleh suatu ligan. Selanjutnya EGFR menjadi terphosporilasi pada residu tyrosine.

Kemudian protein GRB2 menempel dibagian yang terfosforilasi karena di dalam GRB2 ada

SH2. Protein GRB2 yang bertindak sebagai adaptor menghubungkan reseptor yang sudah aktif

dengan SOS suatu guanine nucleotide exchange factor (J, Xo, dkk, 2008). Protein SOS sitosolik

akan mengaktifasi protein Ras, dimana protein Ras akan melepaskan gugus GDP dan mengikat

gugus GTP sehingga Ras menjadi aktif. Protein Ras aktif akan menstimulasi aktifitas tiga protein

kinase yang terdiri dari MAPKKK (Raf), MAPKK (MEK1/2) dan terakhir MAPK (Erk) (Murray

R K, et al, 2000). Terjadi penambahan phospat pada protein Raf, sehingga Raf melepas diri dari

Ras (terfosforilasi). MEK mengikat Raf yang terfosforilasi dan MEK menjadi terfosforilasi. Lalu

ERK1 mengikat MEK yang terfosforilasi dan ERK1 menjadi terfosforilasi. Kemudian seterusnya

untuk urutan proses fosforilasi Ets, Elk1, SAP1 dari ERK1 yang terfosforilasi. Selanjutnya

terjadi ikatan Ets, Elk1, SAP1 yang terfosforilasi pada terget promoter mereka. Pada akhirnya

akan mempengaruhi faktor transkripsi gen dari mRNA yang berperan dalam proses proliferasi

pertumbuhan sel.

Komponen penting dari pathway MAPK/ERK. "P" merepresentasikan phosphate, yang berkomunikasi dengan signal. Pada bagian atas, epidermal growth factor (EGF) berikatan dengan EGF receptor (EGFR) pada membrane sel, memulai singnal cascade. Pada gambar bawah, signal phosphate signal mengaktifkan MAPK (disebut juga ERK). Pada gambar paling akhir, signal masuk ke nucleus sel dan menyebabkan transkripsi DNA.

Sekitar 20% dari tumor manusia mengandung versi mutasi gen RAS. Mutasi gen Ras

adalah kelainan onkogenik yang paling umum pada tumormanusia. Famili protein RAS berikatan

dengan nukleotida guanosin(guanosin trifosfat (GTP)dan guanosin difosfat (GDP)),seperti

protein G yang sudah terkenal itu. Protein RAS normal berpindah bolak-

balik sntsrs keadaan tereksitasi (menyalurkan sinyal) dan keadaan tenang(inaktif).pada keadaan

inaktif protein RAS berikatan dengannukleotida GDP, saat selterangsang oleh faktor

pertumbuhan, RAS inaktif menjadi aktif dengan menukarGDP untukGTP. Ras aktif kemudian

mengaktifkan berbagai regulator proliferasi di bagian hilir,termasuk jenjang mitogenik. RAF

MAP kinase yang membanjiri ini sel dengan sinyal

untuk proliferasi sel. Namun keadaan tereksitasi penyalur sinyal pada protein RAS normal berlan

gsung singkat karena aktivasi intrinsik guanosin trifosfatase (GTPase) menghidrolisis GTP

menjadi GDP, membebaskan suatu gugus fosfat, dan mengembalikan protein ke keadaan

basalnya yang inaktif. Aktivasi GTPase pada protein RAS aktif diperkuat secara dramatisoleh

suatu famili proteinpengaktif GTPase (GAPs). Gaps berfungsi sebagai rem molekuler yang

mencegah pengaktifan RAS tek terkonrol dengan mendorong hidrolisis GTP menjadi GDP.

Protein RAS mutan dapat berikatan dengan GAPs, tetapi aktivitas GTPase-nya tidakmengalami

penguatan. Oleh karena itu RAS mutan terperangkap dalam bentuk aktif (terikatGTP), dan sel

didorong untuk percaya bahwa proliferasi harus terus berlanjut. Jadi akibat mutasi pada protein

RAS akan sama dengan akibat mutasi di GAPs yang gagal menahan protein RAS normal.

Akhirnya, semua jalur transduksi sinyal masuk ke inti sel dan menimbulkan

dampak pada sekumpulan gen responden yang mendorong sel masuk ke siklus mitotik. Dapat

terjadi otonomi pertumbuhan akibat mutasi yang mengenai gen yang mengendalikan transkripsi

DNA. Sejumlah onkoprotein, termasuk produk onkogen MYC,MYB, JUN, FOS dan REL dapat

ditemukan diinti sel. Dari gen ini, gen MYC paling sering terlibat pada tumor manusia.

Protoonkogen MYC diekspresikan pada hampir semua sel, dan protein. MYC cepat mengalami

induksi apabila sel yang sedang tidak aktif membelah menerima sinyal untuk berproliferasi.

Protein MYS berikatan dengan DNA, menyebabkan aktivasi transkripsional beberapa gen terkait 

pertumbuhan, termasuk berbagai kinase dependen siklik ( CDK), yang produknya

mendorong sel masuk ke siklus sel. Pada sel normal, kadar MYC turun mendekati kadar basal

saat siklus sel dimulai. Sebaliknya versi onkogenik gen MYC berkaitan dengan ekspresi gen

yang menetap atau berlebihan sehingga proliferasi berlangsung terus-menerus. Hasil akhir dari

semuarangsangan yang mendorong pertumbuhan adalah masuknya sel yang semula dalam

keadaan tenang kedalam siklus sel. Kanker dapat menjadi otononom apabila

gen yang menggerakkan siklus sel mengalami disregulasi akibat mutasi atau amplifikasi.

Progresi/perjalana teratur sel melalui berbagai fase siklus sel dikendalikan CDK, setelah CDK

diaktifkan oleh pengikatannya ke famili protein lain yang disebut siklin. CDK ini menyebabkan

fosforilasi berbagai protein sasaran yang penting dan diekspresikan secarakonstitutif selama

siklus sel, tetapi dalam bentuk inaktif.

Target terapi pathway ERK/MAPK pada kanker serviks.

Overekspresi dari Epidermal growth factor receptor (EGFR) sering terdapat pada kanker

serviks dan merupakan predictor independen terjadinya prognosis yang buruk pada kanker

serviks stadium lanjut. EGFR merupakan target potensial untuk terapi kanker. Epidermal

growth Factor Receptor (EGFR), berperan penting pada perkembangan sel tumor. ligan ini akan

merangsang replikasi sel kanker. Perangsangan sel terjadi karena mekanisme fosforilasi

intraseluler, kemudian terjadi signaling cascade yang pada akhirnya akan merangsang gen untuk

proliferasi sel tumor. Penghambatan jalur-jalur ini sangat potensial untuk terapi kanker. dapat

dengan cara mengikat ligannya, dengan cara memblok reseptornya, atau dengan cara

menghambat jalur signaling.

Pathway MAPK merupakan salah satu jalur yang berperan pada perkembangan sel tumor,

termasuk kanker serviks, pada MAPK terdapat RAF kinase yang merupakan salah satu target

terapi. Sorafenib juga disebut BAY 43-9006 merupakan obat oral inhibitor multikinase.

Sorafenib mampu menghambat dua jenis kinase yakni profilerasi sel dan angiogenesis

(pembentukan pembuluh darah) di mana keduanya berperan besar dalam proses pertumbuhan

kanker. Proses ini penting pula bagi sel normal, sehingga terapi target dari Sorafenib juga bisa

mempengaruhi beberapa sel normal.

Pada sel normal jalur Ras/Raf/MAP kinase ini berjalan perlahan namun pada sel kanker akan

terjadi mutasi pada Ras atau protein lainnya yang memicu jalur ini semakin cepat dan

menimbulkan kanker yang lebih parah. Sorafenib bekerja dengan menghambat proses fosforilasi

di jalur Raf/MEK sehingga tidak dapat menghantarkan signal ke inti sel dan akhirnya tidak

terjadi proses transkripsi.

Factor transkripsi yang seterusnya mempengaruhi proses transkripsi gen yang berperan dalam

proses proliferasi dan pertumbuhan sel, dalam kasus ini akan terbentuk pembuluh darah baru

(angiogenesis). Terbentuknya pembuluh darah baru ini akan mensuplai nutrisi bagi sel kanker,

akibatnya sel kanker akan terus berproliferasi (membelah) sehingga penderita kanker akan

semakin parah. Sorafenib menghambat pertumbuhan pembuluh darah baru dengan berikatan

pada tirosin kinase domain yang berada di membaran sel (EGF-R) sehingga signal tidak dapat

disalurkan ke jalur berikutnya dan juga berikatan pada Raf sehingga tidak dapat menyalurkan

signal ke MEK-ERK dan seterusnya dan akhirnya tidak terjadi proses trankripsi.

Target dari obat serofenib yaitu

1. Upstream target: Reseptor VEGFR-2, VEGFR-3, PDGFR-β, KIT, FLT-3, DAN RET

yaitu mengeblok pada bagian tirosin kinase domainnya sehingga signal tidak dapat

ditransduksikan sehingga proses trankipsi tidak belangsung.

2. Downstream target: berikatan dengan RAF sehingga Raf tidak dapat menyalurkan

sinyalnya ke MEK dan seterusnya sehingga proses trankripsi tidak berlangsung.

Selain itu target dari sorafenib yaitu:

1. Tumor cell targets : sorafenib bekerja pada sel tumor yaitu dengan mengeblok reseptor

cKIT, FLT-3, RET dan juga berikatan dengan Raf

2. Tumor vasculature targets : sorafenib bekerja menghambat proses angiogenesis dengan

cara mengeblok reseptor VEGFR atau PDGFR dan juga menghambat proses fosforilasi

pada bagian Raf.

Target terapi lainnya adalah menghambat MEK ½ dengan menggunakan inhibitor MEK

yaitu PD98059 and U0126. PD98059 termasuk ke dalam jenis flavanoid dan berpotensi untuk

menghambat jalur MEK. Penekanan/penghambatan jalur MEK dengan menginduksi aktivasi NF-

KB pada SiHa. Sedangkan U0126 merupakan senyawa organic yang disintesis secara kimia dan

berpotensi sebagai inhibitor MEK 1 dan MEK 2. Pada PD98059 hanya berperan dengan meng-

insktifksn MEK, sedangkan pada U0126 berperan dalam mengaktifkan dan meng-inaktifkan

MEK-1/2.

CI-1040 adalah senyawa lain yang berpotensi sebagai inhibitor MEK yang menunjukkan

aktivitas preklinis dengan spectrum luas pada xenografis tumor termasuk pada kanker colon dan

melanoma. Terapi CI-1040 menghasilkan penurunan level pMAPK pada cell line A431 tumor

serviks.

Dari cascade MAPK, enzim-enzim MEK merupakan molekul yang sangat atraktif untuk terapi

kanker. 14 inhibitor MEK saat ini sedang dalam penelitian, dengan 2 inhibitor untuk terapi

kanker servik, U0126 dan trematinib (GSK1120212) atau pada terapi kanker serviks berulang

atau persisten yang dikombinasi deng inhibitor Akt GSK214179.

Jaringan MAPK telah menjadi subyek dari penelitia intensif dan penelitian obat-obatan

untuk mengidentifikasi target yang dapat dijadikan dasar untuk terapi kanker. Diantara beberapa

kinase , RAF dan MEK telah banyak menarik perhatian sebagai target terapi kanker, namun

masih banyak penelitian preklinis yang harus dilakukan untuk penerapannya pada kanker servik.

Mekanisme transduksi sinyal yang ada di video

1. transduksi sinyal dimulai saat ligan menempel pada Receptor Tyrosine Kinase

2. terjadi dimerisasi dari 2 subunit Receptor Tyrosine Kinase

3. kemudian terjadi fosforilasi di subunit TKR bagian dalam

4. kemudian Growth Factor Receptor Bound Protein-2 (GRB2) kemudian nempel dibagian yg terfosforilasi (karena di dalam GRB2 ada SH2)

5. kemudian SON OF SEVENLESS (SOS) nempel di GRB2 dan dapat mengit protein Ras.

6. SOS berfungsi sebagai GEF (Guanin Nucleotide Exchange Factor) dengan menukar GDP pada Ras menjadi GTP. sehihngga Ras menjadi aktif

7. Kemudian kompleks Ras-GTP akan mengikat B-Raf

8. B-Raf memfosforilasi MEK 1 / 2 atau Map Kinase Kinase

9. kemudian MEK 1 / 2 akan memfosforilasi ERK 1 / 2 atau Map Kinase

10. ERK 1 / 2 akan mengaktivasi protein yg termasuk famili AP-1 (Activator Protein) yaitu fos dan jun

11. kemudian fos dan jun akan masuk ke nukleus menuju DNA.

12. Terjadi ekspresi gen