Гени за потискане на тумора: Какво е това?

Ракът е сложно генетично заболяване, показващо значителна вариабилност, според Национален институт по рака. Наследените или придобити генетични мутации могат да накарат клетките да се объркат, превръщайки нормалните клетки в нерегламентирани фабрики за масово клетъчно производство.

Неограниченият растеж на клетките преобръща естественото клетъчен цикъл, което може да доведе до образуване на рак при човека, освен ако туморни супресорни гени намеси се.

TL; DR (твърде дълго; Не прочетох)

Гените за потискане на тумора са естествената армия на тялото срещу прогресията на тумора и рака. Здравословните туморни супресорни гени функционират за регулиране на клетъчната активност. Мутиралите или липсващи туморни супресорни гени увеличават риска от образуване на тумори.

Соматичните клетки на човешкото тяло съдържат хиляди гени, обикновено разположени на 46 хромозоми. Генетичният материал в ДНК определя наследствени характеристики, включително редки гени за рак. На молекулярно ниво гените работят чрез синтезиране на протеини, които контролират клетъчната диференциация, растеж, размножаване и дълголетие.

Соматично мутации дават началото на производството на нов вид протеин, който може да бъде полезно, без значение или вредно към адаптацията и оцеляването на организма.

Ракови тумори резултат от неблагоприятни генни мутации, реплицирани от клетките. Променените протеинови последователности изпращат дефектни съобщения до клетката, които нарушават нормалните операции. Когато настъпят мутации, нормалните гени на супресор на тумора понякога могат да поправят увреждането на ДНК на засегнатите клетки или да маркират непоправимо увредените клетки за унищожаване.

Мутациите на туморни супресорни гени могат да доведат до анормален растеж на клетките и образуване на тумор. Някои наследствени мутации, като BRCA1 и BRCA2, например са свързани с по-висок риск от рак на гърдата. Често срещана мутация в раковите клетки липсва или е нарушена стр53ген.

Ядрото работи като команден център на клетката, контролирайки генната експресия и клетъчното делене. Скоростта на клетъчен растеж се определя от възрастта, състоянието на организма и променящите се нужди. Протоонкогени помагат на клетките да се разделят по нормален начин. Гените, потискащи тумора против разделяне, предотвратяват свръхрастежа чрез различни стратегии.

Онкогени може да накара клетката да расте нестабилно и извън контрол. Бързият, нерегулиран растеж на клетките е свързан с образуването на тумор. Ракът може да се появи и когато гените за потискане на тумора са изключени, оставяйки тялото уязвимо към вредни генетични мутации.

В човешкото тяло има приблизително 250 онкогенаи700 туморни супресорни гени които регулират функционирането на клетките, според статия от 2015 г. от EBioMedicine.

Например p21CIP е a инхибитор на киназата който играе активна роля в супресията на тумора. По-конкретно, p21CIP може да потисне растежа на тумора, да възстанови увредената ДНК и да инхибира клетъчната смърт от причиняване на увреждане на тъканите.

Тъй като ракът е генетично заболяване, натрупаните мутации през целия живот увеличават шансовете за образуване на тумор. Раковите туморни клетки са „остатък от генетичен влак“, съставен от патогенни клетъчни мутации, сливане на гени и анормална генна експресия, както е описано в EBioMedicine. Гените за потискане на тумора могат да помогнат на клетката да реагира на мутации преди разделяне и предаване на променена ДНК.

Защитните действия на гените за потискане на тумора могат да включват:

• Инхибирайки разделянето на увредените клетки
• Поправяне на мутирала / повредена ДНК 
• Елиминиране на неправилно функциониращи клетки 

Например, p53 протеин е туморен супресорен ген - картографиран върху 17-та хромозома - който кодира протеин, участващ в клетъчната регулация. Той действа чрез свързване към специфична ДНК област, която стимулира производството на протеина p21, който впоследствие инхибира неконтролирано клетъчно делене и свързани тумори.

APC протеин направени от APC гена си партнират с други протеини в клетката, за да управляват клетъчните функции. APC се счита за туморен супресор, тъй като APC предпазва клетките от деление твърде бързо и следи броя на хромозомите след клетъчно делене. Мутациите на APC гена могат да увеличат риска от полипи и рак на дебелото черво.

Човешкото тяло се предпазва, като унищожава мутирали или повредени клетки, които са потенциално вредни. Този процес се нарича апоптоза, вид програмирана клетъчна смърт.

Тумор-супресорните протеини действат като пазачи, които спират потенциалните заплахи. Туморният супресорен ген p53 кодира протеини, които казват на увредените клетки да се самоунищожат, например.

Разположен на хромозома 18, BCL-2 е протоонкоген, който поддържа баланс между живи и умиращи клетки. Подгрупите на протеина изпълняват про- или антиапоптотична функция. Мутациите на гена BCL-2 могат да доведат до рак като левкемия и лимфом.

The Фактор на туморната некроза (TNF) генът кодира цитокинов протеин, участващ в регулацията на възпалението. TNF играе роля в апоптозата, клетъчна диференциация и автоимунни нарушения. TNF в макрофагите може да убие някои видове ракови клетки в тумори.

Клетките са крайни и в крайна сметка навлизат в стареене след многократни клетъчни деления. Стареенето е период на арестуван растеж. Когато клетките навлязат в стареене, те спират да се делят като начин да спрат остарелите, повредени генетичен материал от предаване в дъщерни клетки.

Ако клетките, за които се предполага, че са в стареене, продължават да се делят, това може да допринесе за растежа на тумора. По време на стареенето зрелите клетки се натрупват и отделят възпалителни химикали в съседната тъкан, което увеличава риска от свързани с възрастта заболявания като рак.

Откриването на лекарства за придушване на злокачествени клетки в стареене и намаляване на тяхната секреция на възпалителни химикали може да разшири възможностите за лечение на рак.

Циклинозависими кинази (CDK1, CDK2) са протеини, участващи в растежа на клетките. CDK инхибитори арестуват клетъчното делене и имат потенциала да "станат важни оръжия в борбата срещу рака", според статия от 2015 г. в Молекулярна фармакология.

CDK инхибиторите могат да играят роля за забавяне на туморите и задействане на смъртта на раковите клетки. Променливостта на туморната ДНК обаче затруднява създаването на специфични за тумора лекарства, които работят всичко тумори _._

Твърдите тумори се нуждаят от обилна храна и кислород. Нарастващите тумори започват с разработването на собствени кръвоносни съдове за снабдяване с гориво - процес, наречен ангиогенеза. Химичните сигнали стимулират производството на нови кръвоносни съдове, като по този начин осигуряват богато снабдяване с хранителни вещества за умножаване на туморни клетки.

След това разширяващите се тумори могат да метастазират или да се преместят на други места в тялото и да се окажат фатални. Обещаващи нови лекарства се тестват за предотвратяване на туморната ангиогенеза и гладуването на тумора, според Националния институт по рака. Този подход към лечението на рака е насочен към кръвоснабдяването вместо към самия тумор.

The PTEN ген активира ензими които помагат за контрол на растежа на клетките и предотвратяват образуването на тумори. Други функции включват контролиране на ангиогенезата, движението на клетките и апоптозата. Доказано е, че протеинът p53 инхибира ангиогенезата при образуване на тумори, но механизмът не е добре разбран.

Гените за потискане на тумора не винаги печелят, когато водят война срещу рака. Други мутации могат да означават, че гените са заглушени или по-малко активни.

Когато ракът нахлуе в тялото, гените за потискане на тумора могат да бъдат инактивирани на ниво протеин и да станат беззащитни. Агресивният рак може дори да причини гените на туморни супресори да изчезнат от генома.

Нещо повече, „добрите“ гени могат да станат измамници. Например работата на протеин на ретинобластом (pRB) е за потискане на туморите чрез блокиране на растежа на анормални клетки. Мутацията в гена pRB обаче всъщност може води до неконтролиран растеж на клетките и по-високи случаи на тумори.

През 1971 г. Алфред Кнудсен-младши публикува своята хипотеза за „два удара“, основана на изследвания на наследствени и ненаследени случаи на детски ретинобластом (рак на очите). Knudson отбелязва, че туморите се развиват само когато и двете копия на гена RB1 в клетките липсват или са повредени.

Той заключи, че мутиралият ген е рецесивени един здрав ген може да действа като туморен супресор.

Националният институт по рака изчислява, че повече от 100 вида рак се срещат при хората. Най-често срещаният тип са карциномите - ракови заболявания, възникващи в епителните клетки. Много познати видове рак попадат в тази категория:

• Жлезисти тъкани: Рак на гърдата, простатата и дебелото черво.
  
• Базални клетки: Рак във външния слой на кожата.
  
• Сквамозни клетки: Рак дълбоко в кожата; намира се и в лигавицата на определени органи.
  
• Преходни клетки: Рак в лигавицата на пикочния мехур, бъбреците и матката.
  

Други видове рак включват сарком на меките тъкани, рак на белия дроб, миелом, меланом и рак на мозъка. Синдром на Li-Fraumeni е наследствено предразположение към редки видове рак, причинено от р53 мутация.

Без функциониращи протеини p53, пациентите са изложени на по-висок риск от множество видове рак.