Ογκογόνο: Τι είναι αυτό; & Πώς επηρεάζει τον κύκλο κυττάρων;

Ένα ογκογόνο είναι ένα γονίδιο που προάγει κυτταρική διαίρεση. Τα φυσιολογικά κύτταρα διαιρούνται σύμφωνα με τον κυτταρικό κύκλο, μια ελεγχόμενη διαδικασία που συντονίζει την ανάπτυξη και τον πολλαπλασιασμό των κυττάρων στον ζωντανό ιστό.

Αφού διαχωριστεί ένα κελί, μπαίνει στο στάδιο της φάσης κατά την οποία μπορεί είτε να προετοιμαστεί για μια νέα διαίρεση είτε να σταματήσει να διαιρείται.

Τα ογκογόνα είναι ελαττωματικό ή μεταλλαγμένα γονίδια που οδηγούν τη διαίρεση των κυττάρων ακόμη και όταν δεν είναι απαραίτητο.

Σε ένα κανονικό κύτταρο, ονομάστηκαν πρόδρομοι ογκογονιδίων πρωτο ογκογονίδια ελέγχουν την ανάπτυξη των κυττάρων ενώ κατασταλτικά γονίδια Κρατήστε τα κύτταρα από το διαχωρισμό όταν δεν απαιτείται ανάπτυξη. Ανάλογα με το κύτταρο, τα πρωτόγονα ογκογόνα είναι είτε ενεργά και το κύτταρο διαιρείται, είτε απενεργοποιείται και το κύτταρο σταματά να διαιρείται. Για διαδικασίες όπως η ανάπτυξη ή η επιδιόρθωση βλάβης στους ιστούς, τα κύτταρα πρέπει να διαιρούνται γρήγορα και τα πρωτόγονα ογκογόνα πρέπει να είναι ενεργά.

Κύτταρα όπως εγκεφαλικά κύτταρα είναι πολύ εξειδικευμένοι και δεν διαιρούνται. Σε αυτά τα κύτταρα είναι τα πρωτο ογκογόνα απενεργοποιημένο.

Μερικές φορές ένα πρωτόγονο ογκογόνο είναι κατεστραμμένο ή το DNA του αντιγράφεται εσφαλμένα. Τέτοιες μεταλλάξεις μπορεί να την ενεργοποιήσουν μόνιμα ή να την αλλάξουν έτσι ώστε να οδηγεί εντονότερα στην κυτταρική διαίρεση. Αυτά τα αλλαγμένα γονίδια γίνονται ογκογόνα, και υπό ορισμένες συνθήκες, βοηθούν στην πρόκληση διαφυγής κυτταρικής ανάπτυξης, με αποτέλεσμα όγκους και καρκίνο.

Εκτός από την παρουσία ογκογόνων, επιπλέον παράγοντες είναι απαραίτητοι για τον καρκίνο, αλλά τα ογκογόνα είναι μία από τις βασικές αιτίες.

Στο κυτταρικός κύκλος, τα φυσιολογικά κύτταρα διαιρούνται κατά τη διάρκεια της μίτωσης και μετά περνούν στο ενδιάμεση φάση στάδιο. Κατά τη διάρκεια της ενδιάμεσης φάσης, τα κύτταρα είτε προετοιμάζονται για άλλη διαίρεση είτε εισέρχονται στο G₀ φάση κατά την οποία σταματούν να διαιρούνται.

Εάν το κελί πρόκειται να διαιρεθεί, περνά από έναν άλλο κύκλο κυττάρων και παράγει δύο πανομοιότυπα θυγατρικά κύτταρα. Τα φυσιολογικά πρωτόγονα ογκογόνα είναι ενεργά και διατηρούν το κύτταρο διαχωρισμένο.

Αυτό το είδος κυτταρικής διαίρεσης είναι σημαντικό για την αντικατάσταση κυττάρων που έχουν πεθάνει και για την ανάπτυξη νεαρών οργανισμών. Για παράδειγμα, κύτταρα του δέρματος διαιρούν συνεχώς και αντικαθιστούν τα κύτταρα στα εξωτερικά στρώματα του δέρματος. Τα κύτταρα των μωρών χωρίζονται γρήγορα και επιτρέπουν στο μωρό να μεγαλώσει σε ενήλικα. Τα πρωτόγονα ογκογόνα αντιδρούν σε σήματα που λένε ότι χρειάζονται νέα κύτταρα ή περισσότερα κύτταρα και διατηρούν τα κύτταρα χωρισμένα για να καλύψουν την σηματοδοτημένη ανάγκη.

Καθώς το κελί ολοκληρώνει έναν κύκλο κυττάρων, περνά μέσα από τρεις σημεία ελέγχου. Σε αυτά τα σημεία, αξιολογείται η κατάσταση του κυττάρου. Εάν όλα πάνε κανονικά, η διαδικασία διαίρεσης κυττάρων συνεχίζεται. Εάν υπάρχει πρόβλημα, όπως λανθασμένο DNA ή ανεπαρκές κυτταρικό υλικό για δύο νέα κύτταρα, η διαδικασία σταματά.

Τα ογκογόνα διαταράσσουν τη λειτουργία αυτών των σημείων ελέγχου. Για τη διακοπή του κυτταρικού κύκλου, τα πρωτο ογκογόνα μπορεί να απενεργοποιηθούν ή να καταλάβει ένα κατασταλτικό γονίδιο. Εάν ένα πρωτότυπο ογκογόνο έχει μεταλλαχθεί σε ογκογόνο, μπορεί να πει στο κύτταρο να συνεχίσει να διαιρείται παρά τα προβλήματα. Το αποτέλεσμα μπορεί να είναι μάζα ελαττωματικών κυττάρων.

Ένα ιδιαίτερα σημαντικό σημείο ελέγχου έρχεται στο τέλος της ενδιάμεσης φάσης προτού το κύτταρο αρχίσει να διαιρείται στη φάση μίτωσης. Σε αυτό το σημείο, το κελί ελέγχει για να βεβαιωθεί ότι το DNA έχει αναπαραχθεί πλήρως και ότι δεν υπάρχουν σφάλματα στους κλώνους του DNA. Τα τυπικά σφάλματα είναι διαλείμματα στο DNA ή αναπαραγόμενα εσφαλμένα γονίδια.

Εάν υπάρχει βλάβη στο DNA, τα αντίστοιχα πρωτόγονα ογκογόνα θα πρέπει να απενεργοποιηθούν και το κύτταρο θα πρέπει να σταματήσει τη διαδικασία διαίρεσης καθώς προσπαθεί να επιδιορθώσει DNA. Εάν υπάρχει ογκογόνο, μπορεί να βοηθήσει το κελί να αγνοήσει τα σήματα διακοπής και να συνεχίσει να διαιρείται.

Τα νέα κελιά θα έχουν ελαττωματικό DNA και δεν θα είναι σε θέση να λειτουργήσει σωστά. Σε μερικές περιπτώσεις η ανάπτυξη των κυττάρων θα συνεχιστεί και τα θυγατρικά κύτταρα θα σχηματίσουν έναν όγκο.

Μερικές φορές οι έλεγχοι στο σημείο ελέγχου διαπιστώνουν ότι η βλάβη του DNA των κυττάρων είναι πολύ σοβαρή για να αποκατασταθεί. Σε αυτήν την περίπτωση το κελί υποτίθεται ότι θα εξαφανιστεί σε μια διαδικασία που ονομάζεται απόπτωση. Όταν υπάρχουν ογκογόνα, μπορούν να βοηθήσουν την απόπτωση παράκαμψης των κυττάρων και να συνεχίσουν να διαιρούνται. Τα νέα κύτταρα κληρονομούν το ελαττωματικό DNA καθώς και τα ογκογόνα και μπορούν να συνεχίσουν να διαιρούνται σε απεριόριστη ανάπτυξη κυττάρων.

Όταν τα ογκογόνα βοηθούν τα κύτταρα να διαιρεθούν παρά την παρουσία σημάτων διακοπής, τα κύτταρα μπορούν να αναπτυχθούν σε μικρό όγκο πολύ γρήγορα. Αυτοί οι όγκοι δεν είναι επικίνδυνοι από μόνοι τους επειδή δεν έχουν ανεξάρτητη παροχή αίματος και τα καρκινικά κύτταρα δεν μπορούν να μεταναστεύσουν και να εισβάλουν σε γειτονικούς ιστούς. Η ανάπτυξη του όγκου και η μετανάστευση των κυττάρων που προκαλούν μετάσταση απαιτούν επιπλέον παράγοντες για να προχωρήσουν.

Εκτός από τα πρωτο ογκογόνα που βοηθούν στη ρύθμιση της ανάπτυξης των κυττάρων, τα κύτταρα έχουν επίσης γονίδια καταστολής όγκων που περιορίζουν την ανεξέλεγκτη διαίρεση των κυττάρων και την περιττή ανάπτυξη των αιμοφόρων αγγείων. Η ανάπτυξη της παροχής αίματος για την ανάπτυξη ιστού ονομάζεται αγγειογένεση.

Τόσο πρωτο ογκογόνα όσο και καταστολέα όγκου γονίδια ελέγχετε την αγγειογένεση και βεβαιωθείτε ότι δεν υποστηρίζει απεριόριστη ανάπτυξη κυττάρων. Όταν τα πρωτο ογκογόνα μεταλλάσσονται σε ογκογόνα, διαταράσσουν τις επιδράσεις των γονιδίων καταστολής του όγκου ενώ προάγουν την αγγειογένεση. Ο όγκος μπορεί στη συνέχεια να μεγαλώσει με τη δική του παροχή αίματος.

Μερικές φορές τα ογκογόνα όχι μόνο προάγουν την ανάπτυξη των κυττάρων αλλά επίσης ενεργοποιούν ορισμένες κυτταρικές λειτουργίες. Για μετάσταση Για να πραγματοποιηθεί, τα κύτταρα πρέπει να μεταναστεύσουν μέσω αιμοφόρων αγγείων σε νέες τοποθεσίες και να αρχίσουν να πολλαπλασιάζονται εκεί. Τα ογκογόνα μπορούν να ενεργοποιήσουν την κυτταρική μεταναστευτική συμπεριφορά

Τώρα ο όγκος μπορεί να γίνει επικίνδυνος και μπορεί να προκαλέσει καρκινική ανάπτυξη επειδή έχει τη δική του παροχή αίματος και τα καρκινικά κύτταρα μπορούν να μεταναστεύσουν μέσω των νέων αιμοφόρων αγγείων.

• TRK: Το γονίδιο κινάσης υποδοχέα τροπομυοσίνης ρυθμίζει τη συμπεριφορά των κυττάρων στο νευρικό σύστημα. Όταν ενεργοποιείται το αντίστοιχο ογκογόνο, επηρεάζει την ανάπτυξη και την κινητικότητα των κυττάρων. Αυτά τα αποτελέσματα μπορούν να συμβάλουν στην ανάπτυξη του καρκίνου.
  
• RAS: Η οικογένεια πρωτεϊνών RAS ενεργοποιεί γονίδια που ελέγχουν την ανάπτυξη των κυττάρων, τη διαφοροποίηση και την επιβίωση σε όλο το σώμα. Τα αντίστοιχα ογκογόνα ενεργοποιούν μόνιμα την ενεργοποίηση της πρωτεΐνης RAS, οδηγώντας σε ανεξέλεγκτη ανάπτυξη κυττάρων.
• ERK: Οι εξωκυτταρικές κινάσες που ρυθμίζονται από το σήμα βοηθούν στον έλεγχο της μιτώσεως των κυττάρων και των κυτταρικών λειτουργιών στην αρχή της ενδιάμεσης φάσης. Τα αντίστοιχα ογκογόνα βοηθούν τα κύτταρα με αναπαραγωγή DNA και μερικές φορές συνεργάζονται με τα ογκογόνα RAS.
• MYC: Η οικογένεια γονιδίων MYC είναι πρωτότυπα οκτογόνα που ρυθμίζουν τη μεταγραφή DNA-σε-RNA. Όταν ενεργοποιούνται ως ογκογόνα, ενεργοποιούν πολλά γονίδια, συμπεριλαμβανομένων εκείνων που προάγουν την ανάπτυξη των κυττάρων και μπορούν να συμβάλουν στο σχηματισμό όγκων.

Ο σχηματισμός ογκογόνων από μεταλλαγμένα πρωτόκονα ογκογόνα είναι ένας μόνο παράγοντας στο σχηματισμό κακοήθων καρκινικών όγκων. Διαφορετικά ογκογόνα πρέπει να συνεργαστούν για την προώθηση της ανάπτυξης των κυττάρων και του σχηματισμού νέου όγκου αιμοφόρα αγγεία.

Τα γονίδια καταστολής όγκων πρέπει είτε να απενεργοποιηθούν είτε να μεταλλαχθούν από μόνα τους σε μια μορφή όπου προάγουν την ανάπτυξη όγκων. Τέλος, πρέπει να ξεπεραστεί ο φυσικός κυτταρικός θάνατος ή απόπτωση κυττάρων με κατεστραμμένο DNA.

Όταν όλοι αυτοί οι παράγοντες συγκεντρώνονται, τα ογκογόνα βοηθούν πρώτα τα ελαττωματικά κύτταρα να αναπτυχθούν σε μικρούς όγκους. Στη συνέχεια προάγουν το σχηματισμό αιμοφόρων αγγείων μέσω αγγειογένεσης και επιτρέπουν στον όγκο να αναπτυχθεί περαιτέρω. Σε αυτό το σημείο ο καρκίνος εξακολουθεί να εντοπίζεται και δεν έχει εξαπλωθεί σε γειτονικό ιστό ή μέσω των αιμοφόρων αγγείων.

Για να αναπτυχθεί κακοήθης καρκίνος, τα καρκινικά κύτταρα έχουν ενεργοποιήσει τη λειτουργία μετανάστευσής τους από τα αντίστοιχα ογκογόνα. Τώρα τα καρκινικά κύτταρα μπορούν να μεταναστεύσουν σε παρακείμενο ιστό και να μετασταθούν σε όλο το σώμα για να παράγουν νέους όγκους. Σε αυτό το στάδιο, τα ογκογόνα συνέβαλαν στην εμφάνιση κακοήθους καρκίνου.

Τα ανθρώπινα ογκογόνα μπορούν να προκαλέσουν καρκίνο μέσω της μετάλλαξης φυσιολογικών γονιδίων. Οι συνήθεις καρκίνοι περιλαμβάνουν καρκίνο του πνεύμονα, καρκίνο του μαστού, καρκίνο του παχέος εντέρου και καρκίνο του προστάτη. Τα ανθρώπινα καρκινικά κύτταρα εξαπλώνονται μέσω του πολλαπλασιασμού των κυττάρων, ενώ η θεραπεία με καρκίνο προσπαθεί να περιορίσει την ανάπτυξη όγκων και να μετασταθεί χημειοθεραπεία και επεξεργασία ακτινοβολίας.

Η έρευνα για τον καρκίνο εστιάζεται στην εξατομίκευση της θεραπείας για τη θανάτωση των συγκεκριμένων καρκινικών κυττάρων του όγκου του ασθενούς. Μελετώντας τη μοριακή βιολογία στο επίπεδο των καρκινικών κυττάρων και εξετάζοντας πώς γονιδιακή έκφραση οδηγεί στον καρκίνο του κάθε ασθενούς επιτρέπει την προσαρμογή της θεραπείας ειδικά για τον καρκίνο του ασθενούς και τη μείωση των παρενεργειών.

Ως αποτέλεσμα αυτών των στρατηγικών θεραπείας, τα ποσοστά θνησιμότητας του καρκίνου στον άνθρωπο έχουν μειωθεί ακόμη και όταν οι καρκίνοι στον άνθρωπο γίνονται πιο συνηθισμένοι.