Onkogen: Was ist das? & Wie beeinflusst es den Zellzyklus?

Ein Onkogen ist ein Gen, das die Zellteilung. Normale Zellen teilen sich gemäß dem Zellzyklus, einem kontrollierten Prozess, der das Zellwachstum und die Vermehrung in lebendem Gewebe koordiniert.

Nachdem sich eine Zelle geteilt hat, tritt sie in die Interphase ein, in der sie sich entweder auf eine neue Teilung vorbereiten oder die Teilung beenden kann.

Onkogene sind defekt oder mutierte Gene die die Zellteilung antreiben, auch wenn sie nicht benötigt wird.

In einer normalen Zelle werden Onkogen-Vorläufer namens Proto-Onkogene das Zellwachstum kontrollieren, während Suppressor-Gene verhindern, dass sich Zellen teilen, wenn kein Wachstum erforderlich ist. Je nach Zelle sind Proto-Onkogene entweder aktiv und die Zelle teilt sich oder sie werden ausgeschaltet und die Zelle hört auf, sich zu teilen. Für Prozesse wie Wachstum oder Reparatur von Gewebeschäden müssen sich Zellen schnell teilen und die Proto-Onkogene müssen aktiv sein.

Zellen wie Gehirnzellen sind hochspezialisiert und teilen sich nicht. In diesen Zellen sind die Proto-Onkogene ausgeschaltet.

Manchmal wird ein Proto-Onkogen beschädigt oder seine DNA wird falsch repliziert. Solche Mutationen können es dauerhaft einschalten oder so verändern, dass es die Zellteilung intensiver antreibt. Diese veränderten Gene werden zu Onkogenen und tragen unter bestimmten Bedingungen zu einem außer Kontrolle geratenen Zellwachstum bei, was zu Tumoren und Krebs führt.

Neben dem Vorhandensein von Onkogenen sind weitere Faktoren für Krebs notwendig, aber Onkogene sind eine der Hauptursachen.

In dem Zellzyklus, normale Zellen teilen sich während der Mitose und gehen dann in die Zwischenphase Bühne. Während der Interphase bereiten sich die Zellen entweder auf eine weitere Teilung vor oder treten in die G. ein₀ Phase, in der sie aufhören, sich zu teilen.

Soll sich die Zelle teilen, durchläuft sie einen weiteren Zellzyklus und produziert zwei identische Tochterzellen. Normale Proto-Onkogene sind aktiv und halten die Zellteilung aufrecht.

Diese Art der Zellteilung ist wichtig für den Ersatz abgestorbener Zellen und für das Wachstum junger Organismen. Beispielsweise, Hautzellen teilen und ersetzen ständig die Zellen in den äußeren Hautschichten. Die Zellen von Babys teilen sich schnell und lassen das Baby zu einem Erwachsenen heranwachsen. Die Proto-Onkogene reagieren auf Signale, die besagen, dass neue Zellen oder mehr Zellen benötigt werden, und halten die Zellen in Teilung, um den signalisierten Bedarf zu decken.

Wenn die Zelle einen Zellzyklus abschließt, durchläuft sie drei Kontrollpunkte. An diesen Punkten wird der Zustand der Zelle beurteilt. Wenn alles normal verläuft, geht der Zellteilungsprozess weiter. Tritt ein Problem auf, wie zum Beispiel falsche DNA oder unzureichendes Zellmaterial für zwei neue Zellen, wird der Vorgang abgebrochen.

Onkogene stören den Betrieb dieser Kontrollpunkte. Um den Zellzyklus zu unterbrechen, können Proto-Onkogene deaktiviert werden oder ein Suppressor-Gen kann übernehmen. Wenn ein Proto-Onkogen zu einem Onkogen mutiert ist, kann es der Zelle sagen, dass sie sich trotz der Probleme weiter teilen soll. Das Ergebnis kann sein: Masse defekter Zellen.

Ein besonders wichtiger Kontrollpunkt kommt am Ende der Interphase, bevor sich die Zelle in der Mitosephase teilt. An diesem Punkt überprüft die Zelle, ob die DNA vollständig dupliziert wurde und keine Fehler in den DNA-Strängen vorhanden sind. Typische Fehler sind Brüche in der DNA oder falsch replizierte Gene.

Bei DNA-Schäden sollten die entsprechenden Proto-Onkogene deaktiviert werden und die Zelle soll den Teilungsprozess stoppen, während sie versucht, ihre. zu reparieren DNA. Wenn ein Onkogen vorhanden ist, kann es der Zelle helfen, die Stoppsignale zu ignorieren und sich weiter zu teilen.

Die neuen Zellen haben fehlerhafte DNA und kann nicht richtig funktionieren. In einigen Fällen setzt sich das Zellwachstum fort und die Tochterzellen bilden einen Tumor.

Manchmal stellen die Kontrollen am Kontrollpunkt fest, dass der DNA-Schaden der Zelle zu schwerwiegend ist, um repariert zu werden. In diesem Fall soll die Zelle in einem Prozess namens. absterben Apoptose. Wenn Onkogene vorhanden sind, können sie der Zelle helfen, die Apoptose zu umgehen und sich weiter zu teilen. Die neuen Zellen erben die defekte DNA sowie die Onkogene und können sich in unbegrenztem Zellwachstum weiter teilen.

Wenn Onkogene die Zellteilung trotz vorhandener Stoppsignale unterstützen, können die Zellen sehr schnell zu einem kleinen Tumor heranwachsen. Solche Tumoren sind an sich nicht gefährlich, da sie keine unabhängige Blutversorgung haben und Tumorzellen nicht wandern und in benachbarte Gewebe eindringen können. Tumorwachstum und Zellmigration, die Metastasen verursachen, erfordern zusätzliche Faktoren, um fortzufahren.

Neben Proto-Onkogenen, die das Zellwachstum regulieren, besitzen Zellen auch Tumorsuppressorgene, die die unkontrollierte Zellteilung und das unnötige Wachstum von Blutgefäßen einschränken. Den Aufbau einer Blutversorgung für wachsendes Gewebe nennt man Angiogenese.

Sowohl Proto-Onkogene als auch Tumorsuppressoren Gene die Angiogenese kontrollieren und sicherstellen, dass sie kein unbegrenztes Zellwachstum unterstützt. Wenn Proto-Onkogene zu Onkogene mutieren, stören sie die Wirkung der Tumorsuppressorgene, während sie die Angiogenese fördern. Der Tumor kann dann durch seine eigene Blutversorgung größer werden.

Manchmal fördern Onkogene nicht nur das Zellwachstum, sondern aktivieren auch bestimmte Zellfunktionen. Zum Metastasierung Dazu müssen Zellen durch Blutgefäße an neue Orte wandern und dort beginnen, sich zu vermehren. Onkogene können das Zellmigrationsverhalten aktivieren.

Jetzt kann der Tumor gefährlich werden und Krebs erzeugen, weil er eine eigene Blutversorgung hat und die Tumorzellen durch die neuen Blutgefäße wandern können.

• TRK: Das Tropomyosin-Rezeptor-Kinase-Gen reguliert das Zellverhalten im Nervensystem. Wenn das entsprechende Onkogen aktiviert wird, beeinflusst es das Zellwachstum und die Mobilität. Diese Effekte können zum Krebswachstum beitragen.
  
• RAS: Die RAS-Proteinfamilie aktiviert Gene, die das Zellwachstum, die Differenzierung und das Überleben im ganzen Körper steuern. Die entsprechenden Onkogene schalten die RAS-Proteinaktivierung dauerhaft ein, was zu unkontrolliertem Zellwachstum führt.
• ERK: Die extrazellulären signalregulierten Kinasen helfen, die Zellmitose und Zellfunktionen zu Beginn der Interphase zu kontrollieren. Die entsprechenden Onkogene helfen Zellen bei der DNA-Replikation und arbeiten manchmal mit RAS-Onkogenen zusammen.
• MEIN C: Die MYC-Genfamilie sind Proto-Oktogene, die die DNA-zu-RNA-Transkription regulieren. Wenn sie als Onkogene aktiviert werden, schalten sie viele Gene ein, einschließlich solcher, die das Zellwachstum fördern, und können zur Tumorbildung beitragen.

Die Bildung von Onkogenen aus mutierten Proto-Onkogenen ist nur ein Faktor bei der Entstehung bösartiger Krebstumore. Verschiedene Onkogene müssen zusammenarbeiten, um das Zellwachstum und die Bildung neuer Tumore zu fördern Blutgefäße.

Tumorsuppressorgene müssen entweder ausgeschaltet werden oder sie mutieren selbst zu einer Form, in der sie das Wachstum von Tumoren fördern. Schließlich muss der natürliche Zelltod oder die Apoptose von Zellen mit geschädigter DNA überwunden werden.

Wenn all diese Faktoren zusammenkommen, helfen Onkogene zunächst, defekte Zellen zu kleinen Tumoren heranzuwachsen. Sie fördern dann durch Angiogenese die Bildung von Blutgefäßen und lassen den Tumor weiter wachsen. Zu diesem Zeitpunkt ist der Krebs noch lokalisiert und hat sich nicht auf benachbartes Gewebe oder durch die Blutgefäße ausgebreitet.

Damit sich ein bösartiger Krebs entwickeln kann, wird die Migrationsfunktion der Tumorzellen durch die entsprechenden Onkogene eingeschaltet. Jetzt können Tumorzellen in benachbartes Gewebe einwandern und im ganzen Körper metastasieren, um neue Tumore zu produzieren. In diesem Stadium haben die Onkogene dazu beigetragen, einen Fall von bösartigem Krebs zu erzeugen.

Menschliche Onkogene können durch die Mutation normaler Gene Krebs verursachen. Häufige Krebsarten sind Lungenkrebs, Brustkrebs, Darmkrebs und Prostatakrebs. Menschliche Krebszellen verbreiten sich durch Zellproliferation, während die Krebstherapie versucht, das Tumorwachstum und die Metastasierung durch Chemotherapie und Bestrahlungstherapie.

Die Krebsforschung konzentriert sich auf die Personalisierung der Behandlung, um die bestimmten Krebszellen des Tumors des Patienten abzutöten. Molekularbiologie auf Krebszellebene studieren und schauen, wie Genexpression zur Krebserkrankung jedes einzelnen Patienten führt, ermöglicht die individuelle Anpassung der Behandlung an die Krebserkrankung des Patienten und die Reduzierung von Nebenwirkungen.

Als Ergebnis dieser Behandlungsstrategien sind die Krebssterblichkeitsraten beim Menschen gesunken, obwohl Krebserkrankungen beim Menschen häufiger geworden sind.