Онкогенът е ген, който насърчава клетъчно делене. Нормалните клетки се делят според клетъчния цикъл, контролиран процес, който координира клетъчния растеж и размножаване в живата тъкан.
След като клетката се раздели, тя навлиза в междуфазния етап, през който може или да се подготви за ново разделяне, или да спре да се разделя.
Онкогените са дефектен или мутирали гени които задвижват клетъчното делене, дори когато не е необходимо.
Прото онкогени и нормални клетки
В нормална клетка онкогенните предшественици се обаждат прото онкогени контролират растежа на клетките, докато супресорни гени предпазват клетките от деление, когато растежът не е необходим. В зависимост от клетката, прото онкогените са или активни и клетката се дели, или изключена и клетката спира да се дели. За процеси като растеж или възстановяване на увреждане на тъканите, клетките трябва да се разделят бързо и прото онкогените трябва да бъдат активни.
Клетки като мозъчни клетки са силно специализирани и не се разделят. В тези клетки са прото онкогените изключен.
Понякога прото онкогенът е повреден или неговата ДНК се възпроизвежда неправилно. Такива мутации могат да го включат за постоянно или да го променят, така че да задвижват клетъчното делене по-интензивно. Тези променени гени се превръщат в онкогени и при определени условия те спомагат за причиняването на растеж на избягали клетки, което води до тумори и рак.
В допълнение към наличието на онкогени, за рака са необходими допълнителни фактори, но онкогените са една от основните причини.
Нормално клетъчно разделение
В клетъчен цикъл, нормалните клетки се делят по време на митоза и след това преминават в междуфазна сцена. По време на интерфазата клетките се подготвят за друго деление или влизат в G0 фаза, в която те спират да се делят.
Ако клетката трябва да се раздели, тя преминава през друг клетъчен цикъл и произвежда две еднакви дъщерни клетки. Нормалните прото онкогени са активни и поддържат клетъчното делене.
Този вид клетъчно делене е важен за заместване на умрелите клетки и за растежа на младите организми. Например, кожни клетки постоянно делят и заместват клетките във външните слоеве на кожата. Клетките на бебетата се делят бързо и позволяват на бебето да прерасне в възрастен. Прото онкогените реагират на сигнали, според които са необходими нови клетки или повече клетки, и те поддържат клетките да се делят, за да отговорят на сигнализираната нужда.
Онкогени и клетъчно разделение
Докато клетката завършва клетъчен цикъл, тя преминава през три контролни точки. В тези точки се оценява състоянието на клетката. Ако всичко протича нормално, процесът на клетъчно делене продължава. Ако има проблем, като неправилна ДНК или недостатъчен клетъчен материал за две нови клетки, процесът спира.
Онкогените нарушават работата на тези контролни точки. За да прекъснат клетъчния цикъл, прото онкогените могат да се деактивират или да поема супресорният ген. Ако прото онкогенът е мутирал в онкоген, той може да каже на клетката да продължи да се дели въпреки проблемите. Резултатът може да бъде a маса дефектни клетки.
Онкогени, увреждане на ДНК и клетъчна смърт
Особено важна контролна точка идва в края на интерфазата, преди клетката да започне да се дели във фазата на митоза. На този етап клетката проверява дали ДНК е напълно дублирана и дали няма грешки в ДНК веригите. Типични грешки са прекъсвания в ДНК или неправилно реплицирани гени.
Ако има увреждане на ДНК, съответните прото онкогени трябва да бъдат деактивирани и клетката да спре процеса на делене, докато се опитва да възстанови своите ДНК. Ако има онкоген, това може да помогне на клетката да игнорира сигналите за спиране и да продължи да се дели.
Новите клетки ще имат дефектна ДНК и няма да може да функционира правилно. В някои случаи клетъчният растеж ще продължи и дъщерните клетки ще образуват тумор.
Понякога проверките в контролната точка установяват, че увреждането на клетъчната ДНК е твърде тежко за възстановяване. В този случай клетката трябва да умре в процес, наречен апоптоза. Когато присъстват онкогени, те могат да помогнат на клетката да заобиколи апоптозата и да продължи да се дели. Новите клетки наследяват дефектната ДНК, както и онкогените и могат да продължат да се делят в неограничен клетъчен растеж.
Онкогени и туморен растеж
Когато онкогените помагат на клетките да се разделят въпреки наличието на стоп сигнали, клетките могат много бързо да прераснат в малък тумор. Такива тумори сами по себе си не са опасни, тъй като нямат независимо кръвоснабдяване и туморните клетки не могат да мигрират и да нахлуят в съседните тъкани. Растежът на тумора и клетъчната миграция, причиняващи метастази, изискват допълнителни фактори, за да продължат.
В допълнение към прото онкогените, които спомагат за регулирането на клетъчния растеж, клетките имат и туморни супресорни гени, които ограничават неконтролираното делене на клетките и ненужния растеж на кръвоносните съдове. Развиването на кръвоснабдяване за растяща тъкан се нарича ангиогенеза.
Както прото онкогени, така и туморен супресор гени контролирайте ангиогенезата и се уверете, че тя не поддържа неограничен растеж на клетките. Когато прото онкогените мутират в онкогени, те нарушават ефектите на туморните супресорни гени, докато насърчават ангиогенезата. След това туморът може да нарасне със собствено кръвоснабдяване.
Понякога онкогените не само насърчават клетъчния растеж, но и активират определени клетъчни функции. За метастази за да се осъществи, клетките трябва да мигрират през кръвоносните съдове към нови места и да започнат да се размножават там. Онкогените могат да активират миграционното поведение на клетките.
Сега туморът може да стане опасен и може да доведе до раково развитие, тъй като има собствено кръвоснабдяване и туморните клетки могат да мигрират през новите кръвоносни съдове.
Примери за онкогени
-
TRK: Генът на киназата на рецептора на тропомиозин регулира клетъчното поведение в нервната система. Когато съответният онкоген се активира, той влияе на растежа и подвижността на клетките. Тези ефекти могат да допринесат за растежа на рака.
- RAS: Семейството на RAS протеини активира гени, които контролират клетъчния растеж, диференциация и оцеляване в цялото тяло. Съответните онкогени превключват активирането на RAS протеина за постоянно, което води до неконтролиран растеж на клетките.
- ERK: Киназите, регулирани от извънклетъчния сигнал, помагат да се контролира клетъчната митоза и клетъчните функции в началото на интерфазата. Съответните онкогени помагат на клетките с репликация на ДНК и понякога работят заедно с RAS онкогени.
- MYC: Семейството на гените MYC са протооктогени, които регулират транскрипцията ДНК към РНК. Когато се активират като онкогени, те включват много гени, включително тези, които насърчават клетъчния растеж, и те могат да допринесат за образуването на тумори.
Образуването на ракови тумори
Образуването на онкогени от мутирали прото онкогени е само един фактор за образуването на злокачествени ракови тумори. Различните онкогени трябва да работят заедно, за да насърчат растежа на клетките и образуването на нов тумор кръвоносни съдове.
Туморните супресорни гени трябва или да бъдат изключени, или те сами да мутират до форма, в която да насърчават растежа на туморите. И накрая, естествената клетъчна смърт или апоптоза на клетки с увредена ДНК трябва да бъде преодоляна.
Когато всички тези фактори се обединят, онкогените първо помагат на дефектните клетки да прераснат в малки тумори. След това те подпомагат образуването на кръвоносни съдове чрез ангиогенеза и позволяват на тумора да расте по-нататък. Към този момент ракът все още е локализиран и не се е разпространил в съседната тъкан или през кръвоносните съдове.
За да се развие злокачествен рак, тяхната миграционна функция е включена от съответните онкогени. Сега туморните клетки могат да мигрират в съседна тъкан и да метастазират в тялото, за да произведат нови тумори. На този етап онкогените са помогнали да се развие случай на злокачествен рак.
Появата на човешки рак
Човешките онкогени могат да причинят рак чрез мутация на нормални гени. Честите видове рак включват рак на белия дроб, рак на гърдата, колоректален рак и рак на простатната жлеза. Човешките ракови клетки се разпространяват чрез клетъчна пролиферация, докато раковата терапия се опитва да задържи растежа на тумора и метастазирането химиотерапия и лъчелечение.
Изследванията на рака са фокусирани върху персонализирането на лечението за унищожаване на конкретните ракови клетки на тумора на пациента. Изучаване на молекулярната биология на ниво ракови клетки и разглеждане как генната експресия води до рак на всеки отделен пациент позволява персонализиране на лечението, специфично за рака на пациента и намаляване на страничните ефекти.
В резултат на тези лечебни стратегии, смъртността от рак при хората е спаднала, дори когато раковите заболявания при хората стават все по-чести.