Dlaczego geny supresorowe nowotworów są ważne w raku

Zawartość

• Rodzaje genów supresorowych
• Onkogeny a geny supresorowe
• Dziedziczenie i onkogeny a geny supresorowe
• Geny supresorowe nowotworów i „hipoteza 2 trafień”
• Przykłady

Geny supresorowe nowotworów wytwarzają białka, które regulują wzrost komórek i odgrywają ważną rolę w zapobieganiu rozwojowi komórek rakowych.

Kiedy geny supresorowe guza są zmienione lub inaktywowane z powodu mutacji (albo tej, która jest obecna przy urodzeniu, albo w późniejszym życiu), wytwarzają białka, które są mniej skuteczne w kontrolowaniu wzrostu i / lub naprawy komórek. Rezultatem jest niekontrolowany wzrost uszkodzonych lub nieprawidłowych komórek, co prowadzi do niekontrolowanego wzrostu i rozwoju guzów nowotworowych.

Geny supresorowe nowotworów są również znane jako antyionkogeny lub geny utraty funkcji.

Rodzaje genów supresorowych

Geny supresorowe guza dzielą się na trzy główne typy. Każdy typ ma inną funkcję:

1. Mówienie komórkom, aby zwolniły i przestały się dzielić
2. Naprawianie uszkodzeń DNA komórkowego, które wynikają z podziałów i mogą prowadzić do raka
3. Sprawianie, że uszkodzone komórki rozpoczynają proces zwany programowaną śmiercią komórki lub apoptozą

Onkogeny a geny supresorowe

W rozwoju raka zaangażowane są dwa podstawowe typy genów: onkogeny i geny supresorowe. Termin onkogeny dosłownie oznacza „geny raka”, a te geny powodują niekontrolowany wzrost komórek. (Protoonkogeny to geny, które pomagają komórkom rosnąć, a po zmutowaniu, tak że słabo funkcjonują, nazywa się je onkogenami).

Geny supresorowe guza są łatwiejsze do opisania za pomocą analogii.

Onkogeny: typy, przykłady i rola w raku

Analogia do jazdy: Geny tłumiące guza to hamulce

Coraz więcej badań nad rakiem zagłębia się w immunoterapię z powodu „włączania i wyłączania” raka, który został odkryty. Może być bardzo techniczny i zagmatwany, więc pomocne może być myślenie o komórkach jak o samochodach.

Każda komórka ma akcelerator i hamulce. W normalnych samochodach oba działają dobrze. Wiele procesów zapewnia, że ​​pozostają one w równowadze, dzięki czemu samochód porusza się stabilnie, ale nie ulega awarii.

Rak zaczyna się od serii mutacji w genach. Geny funkcjonują jako plan tworzenia białek o różnych funkcjach. Niektóre mutacje to nic wielkiego - jeżdżą cicho i nic nie zadzierają. Nazywa się to mutacjami pasażerów.

Następnie dochodzimy do mutacji sterowników. Kierowca może zdecydować, czy jechać za szybko lub za wolno, i to właśnie te mutacje kierowcy napędzają wzrost komórek rakowych.

Rak może być związany z problemami z akceleratorem lub hamulcami, ale często uszkodzenie zarówno onkogenów, jak i genów supresorowych guza następuje przed rozwojem raka. Innymi słowy, pedał przyspieszenia musi przykleić się do podłogi ORAZ hamulce muszą działać nieprawidłowo. Fakt, że rak często wymaga wielu różnych mutacji, jest po części powodem, dla którego rak występuje częściej u osób starszych. Więcej czasu pozwala na więcej mutacji.

W tej analogii do samochodu:

• Onkogeny to geny, które kontrolują akcelerator
• Geny supresorowe guza kontrolują hamulce

Używając tej analogii w odniesieniu do różnych typów genów supresorowych nowotworów wymienionych powyżej:

• Niektóre typy są odpowiedzialne za hamowanie
• Niektórzy naprawiają uszkodzone hamulce
• Inni odholowują samochód, gdy nie można go naprawić

Dziedziczenie i onkogeny a geny supresorowe

Istnieje kilka ważnych różnic między onkogenami a genami supresorowymi guza w raku.

Ogólnie rzecz biorąc, onkogeny są dominujący. W naszych ciałach mamy dwa zestawy każdego z naszych chromosomów i dwa zestawy genów: po jednym od każdego z naszych rodziców. W przypadku genów dominujących tylko jedna z dwóch kopii musi być zmutowana lub nienormalna, aby wystąpił negatywny efekt.

Weźmy na przykład brązowe oczy. Jeśli ludzie odziedziczą jedną kopię genu brązowookiego i jedną kopię genu niebieskookiego, ich kolor oczu zawsze będzie brązowy. W analogii do samochodu wystarczy jedna kopia zmutowanego genu kontrolującego akcelerator, aby samochód wymknął się spod kontroli (tylko jeden z dwóch protoonkogenów musi zostać zmutowany, aby stać się onkogenem).

Z kolei geny supresorowe guza mają tendencję do bycia recesywny. Oznacza to, że tak jak potrzebujesz dwóch genów dla niebieskich oczu, aby mieć niebieskie oczy, dwa geny supresorowe muszą zostać uszkodzone, aby przyczynić się do raka.

Należy zauważyć, że związek między onkogenami a genami supresorowymi nowotworów jest znacznie bardziej złożony, a te dwa są często ze sobą powiązane. Na przykład mutacja w genie supresorowym może skutkować białkami, które nie są w stanie naprawić mutacji w onkogenie, a ta interakcja napędza ten proces.

Geny supresorowe nowotworów i „hipoteza 2 trafień”

Zrozumienie recesywnej natury genów supresorowych nowotworów może być pomocne w zrozumieniu predyspozycji genetycznych i dziedzicznego raka.

Przykładami genów supresorowych nowotworów są geny BRCA1 / BRCA2, inaczej znane jako „geny raka piersi”. Osoby z mutacją w jednym z tych genów mają zwiększone ryzyko zachorowania na raka piersi (wśród innych nowotworów).

Jednak nie u każdego z genem rozwija się rak piersi. Pierwsza kopia tych genów jest zmutowana przy urodzeniu, ale dopiero po urodzeniu następuje inna mutacja (mutacja nabyta lub mutacja somatyczna), w którym powstają nieprawidłowe białka naprawcze, które zwiększają ryzyko raka.

Należy zauważyć, że istnieje kilka genów związanych z rozwojem raka piersi (nie tylko genów BRCA), dla których dostępne są testy genetyczne, a wiele z nich uważa się za geny supresorowe.

Geny spoza BRCA, które zwiększają ryzyko raka piersi

O tej recesywnej naturze mówi się w „hipotezie dwóch trafień” raka. Pierwsza kopia (w powyższym przykładzie odziedziczona kopia wadliwego genu) jest pierwszym trafieniem, a późniejsza mutacja w drugiej kopii genu w późniejszym okresie życia jest drugim trafieniem.

Warto zauważyć, że samo posiadanie „2 trafień” nie wystarczy, aby doprowadzić do raka. Musi wtedy nastąpić uszkodzenie komórek DNA (ze środowiska lub z powodu normalnych procesów metabolicznych w komórkach), a razem dwie zmutowane kopie genu supresorowego nowotworu nie są w stanie stworzyć skutecznych białek, które naprawią uszkodzenie.

Geny supresorowe nowotworów i dziedziczny rak

Według American Cancer Society, odziedziczone zespoły nowotworowe stanowią od 5% do 10% przypadków raka, ale badania sugerują, że procent nowotworów, które można przypisać tym genom, może być znacznie wyższy. Badania przesiewowe genetyczne są teraz dostępne dla kilka z tych zespołów, ale w wielu przypadkach nie można wykryć predyspozycji genetycznych na podstawie testów. W takim przypadku bardzo pomocna jest współpraca z doradcą genetycznym, który może być w stanie lepiej zrozumieć ryzyko na podstawie historii rodziny.

Dwie podstawowe role genów supresorowych nowotworów: strażnicy i opiekunowie

Jak wspomniano wcześniej, geny supresorowe nowotworów mogą działać jako „hamulce” samochodu na trzy główne sposoby, ale hamują wzrost komórek, naprawiają uszkodzone DNA lub powodują śmierć komórki. Te typy genów supresorowych nowotworów można traktować jako geny „strażników”.

Jednak niektóre geny supresorowe pełnią raczej rolę opiekuna. Te geny tworzą białka, które nadzorują i regulują wiele funkcji innych genów w celu utrzymania stabilności DNA.

W poniższych przykładach Rb, APC i p53 działają jako strażnicy. Z kolei geny BRCA1 / BRCA2 pełnią bardziej funkcję opiekunów i regulują aktywność innych białek zaangażowanych we wzrost i naprawę komórek.

Przykłady

Zidentyfikowano wiele różnych genów supresorowych guza i jest prawdopodobne, że w przyszłości zostanie zidentyfikowanych wiele innych.

Historia

Geny supresorowe guza zostały po raz pierwszy zidentyfikowane u dzieci z siatkówczakiem. W siatkówczaku, w przeciwieństwie do wielu genów supresorowych guza, dziedziczony gen nowotworowy jest dominujący, a zatem umożliwia rozwój nowotworów u małych dzieci. Jeśli jeden z rodziców jest nosicielem zmutowanego genu, 50 procent ich dzieci odziedziczy gen i będzie zagrożonych siatkówczakiem.

Typowe przykłady

Niektóre przykłady genów supresorowych nowotworów związanych z rakiem obejmują:

• RB: gen supresorowy odpowiedzialny za siatkówczaka
• Gen p53: Gen p53 tworzy białko p53, które reguluje naprawę genów w komórkach. Mutacje w tym genie są powiązane z około 50 procentami nowotworów. Odziedziczone mutacje w genie p53 są znacznie mniej powszechne niż mutacje nabyte i powodują dziedziczną chorobę znaną jako zespół Li Fraumeni. Kody p53 dla białek, które mówią komórkom, aby umarły, jeśli zostaną uszkodzone nie do naprawienia, proces określany jako apoptoza.
• Geny BRCA1 / BRCA2: Te geny są odpowiedzialne za około 5% do 10% przypadków raka piersi, ale zarówno mutacje genu BRCA1, jak i mutacje genu BRCA2 są związane również ze zwiększonym ryzykiem innych nowotworów. (BRCA2 jest również powiązany ze zwiększonym ryzykiem raka płuc u kobiet).
• Gen APC: te geny są związane ze zwiększonym ryzykiem raka okrężnicy u osób z rodzinną polipowatością gruczolakowatą.
• Gen PTEN: gen PTEN jest jednym z genów spoza BRCA, który może zwiększać ryzyko zachorowania na raka piersi u kobiety (do 85 procent ryzyka w ciągu całego życia). Jest to związane zarówno z zespołem guza hamartoma PTEN, jak i zespołem Cowdena. Gen koduje białka, które pomagają we wzroście komórek, ale także pomagają komórkom trzymać się razem. Kiedy gen jest zmutowany, istnieje większe ryzyko, że komórki rakowe „pękną” lub wytworzą przerzuty.

W chwili obecnej zidentyfikowano ponad 1200 ludzkich genów supresorowych nowotworów. University of Texas posiada bazę danych genów supresorowych nowotworów, która zawiera listę wielu z tych genów.

Geny supresorowe nowotworów i metody leczenia raka

Zrozumienie genów supresorowych guza może również pomóc nieco wyjaśnić, dlaczego terapie, takie jak chemioterapia, nie leczą całkowicie raka. Niektóre terapie przeciwnowotworowe pobudzają komórki do popełnienia samobójstwa. Ponieważ niektóre geny supresorowe nowotworów wyzwalają proces apoptozy (śmierć komórki), kiedy nie działają prawidłowo, komórki rakowe mogą nie być w stanie przejść przez proces apoptozy, tak jak inne komórki.

Słowo od Verywell

Poznanie funkcji genów supresorowych guza i onkogenów zaangażowanych w powstawanie raka, a także cech komórek rakowych i różnic między komórkami nowotworowymi a normalnymi komórkami może pomóc naukowcom spojrzeć na nowe sposoby identyfikacji osób zagrożonych rakiem i do leczenia występujących nowotworów.

Eksperci wiedzą, że nie tylko zmiany w samych genomach mają znaczenie, ale modyfikacja sposobu ekspresji genów bez zmian genetycznych (znana jako epigenetyka) odgrywa rolę w przypadku raka. Możliwe, że zmiany w środowisku naszych tkanek mogą wpływać na „ekspresję” białek supresorowych guza, wytwarzanych przez te geny.

Na przykład w jednym badaniu przyjrzano się roli, jaką zioła lecznicze mogą odgrywać w aktywacji cząsteczek supresorowych guza, a kilka innych badań dotyczyło roli wzorców żywieniowych w aktywacji supresora guza.

• Dzielić
• Trzepnięcie
• E-mail
• Tekst