Tumorsuppressor-Gene: Was ist das?

Krebs ist eine komplexe genetische Störung mit erheblicher Variabilität, so die Nationales Krebs Institut. Vererbte oder erworbene genetische Mutationen können dazu führen, dass Zellen durchdrehen und normale Zellen in unregulierte Fabriken der Massenzellproduktion verwandeln.

Ungehindertes Zellwachstum stellt das Natürliche auf den Kopf Zellzyklus, die zur Bildung von Krebs beim Menschen führen kann, es sei denn, Tumorsuppressorgene eingreifen.

TL; DR (zu lang; nicht gelesen)

Tumorsuppressorgene sind die natürliche Armee des Körpers gegen das Fortschreiten von Tumoren und Krebs. Gesunde Tumorsuppressorgene regulieren die Zellaktivität. Mutierte oder fehlende Tumorsuppressorgene erhöhen das Risiko der Tumorbildung.

Die Körperzellen des menschlichen Körpers enthalten Tausende von Genen, die normalerweise auf 46 Chromosomen lokalisiert sind. Erbgut in der DNA bestimmt erbliche Merkmale, auch seltene Gene für Krebs. Auf molekularer Ebene arbeiten Gene, indem sie Proteine ​​synthetisieren, die Zelldifferenzierung, Wachstum, Reproduktion und Langlebigkeit steuern.

Somatisch Mutationen führen zur Produktion einer neuen Proteinart, die hilfreich, belanglos oder schädlich Anpassung und Überleben des Organismus.

Krebsgeschwüre resultieren aus nachteiligen Genmutationen, die von den Zellen repliziert werden. Veränderte Proteinsequenzen senden fehlerhafte Nachrichten an die Zelle, die den normalen Betrieb stören. Wenn Mutationen auftreten, können normale Tumorsuppressorgene manchmal den DNA-Schaden der betroffenen Zellen beheben oder irreparabel geschädigte Zellen zur Zerstörung markieren.

Mutationen von Tumorsuppressorgenen können zu abnormalem Zellwachstum und Tumorbildung führen. Bestimmte ererbte Mutationen, wie z BRCA1 und BRCA2, sind beispielsweise mit einem erhöhten Brustkrebsrisiko verbunden. Eine häufige Mutation in Krebszellen ist eine fehlende oder beeinträchtigte p53Gen.

Der Zellkern fungiert als Kommandozentrale der Zelle und steuert die Genexpression und Zellteilung. Die Zellwachstumsrate wird durch das Alter, den Zustand und die sich ändernden Bedürfnisse des Organismus bestimmt. Proto-Onkogene helfen den Zellen, sich auf normale Weise zu teilen. Anti-Divisions-Tumorsuppressorgene verhindern ein übermäßiges Wachstum durch verschiedene Strategien.

Onkogene kann dazu führen, dass die Zelle unregelmäßig und unkontrolliert wächst. Ein schnelles, unreguliertes Wachstum von Zellen ist mit der Tumorbildung verbunden. Krebs kann auch auftreten, wenn Tumorsuppressionsgene ausgeschaltet werden, wodurch der Körper anfällig für schädliche genetische Mutationen wird.

Im menschlichen Körper gibt es ungefähr 250 Onkogeneund700 Tumorsuppressorgene die die Zellfunktion regulieren, laut einem Artikel aus dem Jahr 2015 in EBioMedizin.

p21CIP ist beispielsweise a Kinasehemmer die eine aktive Rolle bei der Tumorsuppression spielt. Insbesondere kann p21CIP das Tumorwachstum unterdrücken, beschädigte DNA reparieren und den Zelltod daran hindern, Gewebeschäden zu verursachen.

Da Krebs eine genetisch bedingte Krankheit ist, erhöhen kumulierte Mutationen im Laufe des Lebens die Wahrscheinlichkeit einer Tumorbildung. Krebsartige Tumorzellen sind ein „genetisches Zugwrack“, das aus pathogenen Zellmutationen, Genfusionen und abnormaler Genexpression besteht, wie in. beschrieben EBioMedizin. Tumorsuppressorgene können der Zelle helfen, auf Mutationen zu reagieren, bevor sie sich teilen und veränderte DNA weitergeben.

Zu den Schutzwirkungen von Tumorsuppressionsgenen können gehören:

• Hemmung der Teilung beschädigter Zellen
• Reparatur mutierter/beschädigter DNA 
• Beseitigung fehlerhafter Zellen 

Beispielsweise, p53-Protein ist ein Tumorsuppressorgen – kartiert auf dem 17. Chromosom – das für Proteine ​​kodiert, die an der Zellregulation beteiligt sind. Es funktioniert durch Bindung an eine spezifische DNA-Region, die die Produktion des p21-Proteins stimuliert, das anschließend die unkontrollierte Zellteilung und verwandte Tumoren hemmt.

APC-Protein das vom APC-Gen hergestellt wird, arbeitet mit anderen Proteinen in der Zelle zusammen, um die Zellfunktionen zu steuern. APC gilt als Tumorsuppressor, weil APC die Zellen daran hindert, sich zu schnell zu teilen, und die Anzahl der folgenden Chromosomen überwacht Zellteilung. Mutationen des APC-Gens können das Risiko für Polypen und Dickdarmkrebs erhöhen.

Der menschliche Körper schützt sich selbst, indem er mutierte oder beschädigte Zellen abtötet, die potenziell schädlich sind. Dieser Vorgang heißt Apoptose, eine Art programmierter Zelltod.

Tumorsuppressorproteine ​​fungieren als Gatekeeper, die potenzielle Bedrohungen stoppen. Das Tumorsuppressorgen p53 kodiert beispielsweise Proteine, die geschädigte Zellen zur Selbstzerstörung anweisen.

BCL-2 befindet sich auf Chromosom 18 und ist ein Proto-Onkogen, das ein Gleichgewicht zwischen lebenden und sterbenden Zellen aufrechterhält. Untergruppen des Proteins haben eine pro- oder anti-apoptotische Funktion. Mutationen des BCL-2-Gens können zu Krebserkrankungen wie Leukämie und Lymphomen führen.

Das Tumornekrosefaktor (TNF)-Gen kodiert ein Zytokinprotein, das an der Regulierung von Entzündungen beteiligt ist. TNF spielt eine Rolle bei der Apoptose, Zelldifferenzierung und Autoimmunerkrankungen. TNF in Makrophagen kann bestimmte Arten von Krebszellen in Tumoren abtöten.

Zellen sind endlich und treten nach wiederholten Zellteilungen schließlich in die Seneszenz ein. Seneszenz ist eine Phase des Wachstumsstillstands. Wenn Zellen in die Seneszenz eintreten, hören sie auf, sich zu teilen, um zu verhindern, dass sie altern, beschädigt werden Genmaterial an Tochterzellen weitergegeben werden.

Wenn sich Zellen, die in der Seneszenz sein sollen, weiter teilen, kann das zum Tumorwachstum beitragen. Während der Seneszenz sammeln sich reife Zellen an und geben entzündliche Chemikalien in benachbartes Gewebe ab, was das Risiko für altersbedingte Krankheiten wie Krebs erhöht.

Die Entdeckung von Medikamenten, um bösartige Zellen in die Seneszenz zu bringen und ihre Sekretion von entzündlichen Chemikalien zu reduzieren, könnte die Möglichkeiten der Krebsbehandlung erweitern.

Cyclin-abhängige Kinasen (CDK1, CDK2) sind Proteine, die am Zellwachstum beteiligt sind. CDK-Inhibitoren die Zellteilung aufhalten und das Potenzial haben, „wichtige Waffen im Kampf gegen Krebs zu werden“, so ein Artikel aus dem Jahr 2015 in Molekulare Pharmakologie.

CDK-Hemmer könnten eine Rolle bei der Verlangsamung von Tumoren und dem Auslösen des Absterbens von Krebszellen spielen. Die Variabilität der Tumor-DNA macht es jedoch schwierig, tumorspezifische Medikamente zu entwickeln, die für alle Tumore_._

Solide Tumoren brauchen reichlich Nahrung und Sauerstoff. Wachsende Tumore beginnen damit, ihre eigenen Blutgefäße zu entwickeln, um Kraftstoff zu liefern – ein Prozess namens Angiogenese. Chemische Signale regen die Bildung neuer Blutgefäße an und sorgen so für eine reichhaltige Nährstoffversorgung der sich vermehrenden Tumorzellen.

Sich ausdehnende Tumore können dann metastasieren oder an andere Stellen des Körpers wandern und sich als tödlich erweisen. Laut dem National Cancer Institute werden vielversprechende neue Medikamente getestet, um die Tumorangiogenese zu verhindern und den Tumor auszuhungern. Dieser Ansatz zur Krebsbehandlung zielt auf die Blutversorgung und nicht auf den Tumor selbst ab.

Das PTEN-Gen aktiviert Enzyme die helfen, das Zellwachstum zu kontrollieren und die Tumorbildung zu verhindern. Andere Funktionen umfassen die Kontrolle von Angiogenese, Zellbewegung und Apoptose. Es wurde gezeigt, dass das p53-Protein die Angiogenese bei der Tumorbildung hemmt, aber der Mechanismus ist nicht gut verstanden.

Tumorsuppressorgene gewinnen im Kampf gegen den Krebs nicht immer. Andere Mutationen könnten bedeuten, dass die Gene zum Schweigen gebracht oder weniger aktiv sind.

Wenn Krebs in den Körper eindringt, können Tumorsuppressionsgene auf Proteinebene inaktiviert und wehrlos gemacht werden. Aggressive Krebsarten können sogar dazu führen, dass Tumorsuppressorgene aus dem Genom verschwinden.

Außerdem können "gute" Gene abtrünnig werden. Zum Beispiel die Arbeit des Retinoblastom-Protein (pRB) soll Tumore unterdrücken, indem das Wachstum abnormaler Zellen blockiert wird. Eine Mutation im pRB-Gen kann jedoch tatsächlich führen zu unkontrolliertes Zellwachstum und höhere Tumorerkrankungen.

1971 veröffentlichte Alfred Knudsen, Jr. seine „Two-Hit“-Hypothese, die auf Studien über vererbte und nicht vererbte Fälle von Retinoblastom (Augenkrebs) im Kindesalter basierte. Knudson beobachtete, dass sich Tumoren nur dann entwickelten, wenn beide Kopien des RB1-Gens in den Zellen fehlten oder beschädigt waren.

Er kam zu dem Schluss, dass das mutierte Gen rezessiv, und ein gesundes Gen könnte als Tumorsuppressor wirken.

Das National Cancer Institute schätzt, dass mehr als 100 Krebsarten beim Menschen vorkommen. Der am häufigsten aufgeführte Typ sind Karzinome – Krebserkrankungen, die in Epithelzellen auftreten. Viele bekannte Krebsarten fallen in diese Kategorie:

• Drüsengewebe: Brust-, Prostata- und Dickdarmkrebs.
  
• Basalzellen: Krebs in der äußeren Hautschicht.
  
• Plattenepithelzellen: Krebs tief in der Haut; auch in der Auskleidung bestimmter Organe gefunden.
  
• Übergangszellen: Krebs in der Auskleidung von Blase, Niere und Gebärmutter.
  

Andere Krebsarten sind Weichteilsarkom, Lungenkrebs, Myelom, Melanom und Hirnkrebs. Li-Fraumeni-Syndrom ist eine erbliche Veranlagung für seltene Krebsarten, die durch eine p53-Mutation verursacht wird.

Ohne funktionierende p53-Proteine ​​haben Patienten ein höheres Risiko für mehrere Krebsarten.