Onkogen je gen koji promovira dijeljenje stanica. Normalne stanice dijele se prema staničnom ciklusu, kontroliranom procesu koji koordinira rast i umnožavanje stanica u živom tkivu.
Nakon što se stanica podijeli, ulazi u fazu međufaze tijekom koje se može pripremiti za novu diobu ili prestati dijeliti.
Onkogeni su neispravan ili mutirani geni koji pokreću diobu stanica čak i kada nije potrebna.
Proto Onkogeni i normalne stanice
U normalnoj ćeliji prekurzori onkogenoga nazvani proto onkogeni kontrolirati rast stanica dok geni supresori spriječiti dijeljenje stanica kad rast nije potreban. Ovisno o stanici, proto onkogeni su ili aktivni i stanica se dijeli ili je isključena i stanica se prestaje dijeliti. Za procese kao što su rast ili popravak oštećenja tkiva, stanice se moraju brzo dijeliti, a proto onkogeni moraju biti aktivni.
Stanice kao što su moždane stanice visoko su specijalizirani i ne dijele se. U tim stanicama su proto onkogeni isključen.
Ponekad je proto onkogen oštećen ili se njegova DNK pogrešno replicira. Takve mutacije mogu ga trajno uključiti ili promijeniti, tako da intenzivnije pokreće diobu stanica. Ovi promijenjeni geni postaju onkogeni i pod određenim uvjetima pomažu u uzrokovanju rasta odbjeglih stanica, što rezultira tumorima i rakom.
Uz prisutnost onkogena, za karcinom su neophodni i dodatni čimbenici, ali onkogeni su jedan od temeljnih uzroka.
Podjela normalnih stanica
U stanični ciklus, normalne stanice se dijele tijekom mitoze, a zatim prelaze u međufazni pozornica. Tijekom interfaze, stanice se ili pripremaju za drugu diobu ili ulaze u G0 faza u kojoj se prestaju dijeliti.
Ako se stanica želi dijeliti, ona prolazi kroz drugi stanični ciklus i stvara dvije identične stanice kćeri. Uobičajeni proto onkogeni su aktivni i zadržavaju stanicu da se dijeli.
Ova vrsta diobe stanica važna je za nadomještanje umrlih stanica i za rast mladih organizama. Na primjer, stanice kože neprestano dijele i zamjenjuju stanice u vanjskim slojevima kože. Stanice beba brzo se dijele i omogućuju bebi da izraste u odraslu osobu. Proto onkogeni reagiraju na signale koji kažu da su potrebne nove stanice ili više stanica i zadržavaju stanice da se dijele kako bi udovoljili signalnoj potrebi.
Onkogeni i stanični odjel
Kako stanica završava stanični ciklus, ona prolazi kroz tri kontrolne točke. U tim se točkama procjenjuje stanje stanice. Ako se sve odvija normalno, postupak diobe stanica se nastavlja. Ako postoji problem, poput netočne DNA ili nedostatka staničnog materijala za dvije nove stanice, postupak se zaustavlja.
Onkogeni ometaju rad ovih kontrolnih točaka. Da bi prekinuli stanični ciklus, proto onkogeni se mogu deaktivirati ili supresorski gen možda preuzeti. Ako je proto onkogen mutirao u onkogen, možda će reći stanici da se nastavi dijeliti unatoč problemima. Rezultat može biti a masa neispravnih stanica.
Onkogeni, oštećenja DNA i stanična smrt
Naročito važna kontrolna točka dolazi na kraju interfaze prije nego što se stanica počne dijeliti u fazi mitoze. U ovom trenutku stanica provjerava je li DNK u potpunosti duplicirana i nema li pogrešaka u lancima DNA. Tipične pogreške su prekidi u DNA ili pogrešno replicirani geni.
Ako postoji oštećenje DNA, odgovarajući proto onkogeni trebaju se deaktivirati, a stanica treba zaustaviti proces diobe dok pokušava popraviti svoj DNA. Ako je prisutan onkogen, to može pomoći stanici da zanemari zaustavljanje i nastavi dijeliti.
Nove će stanice imati neispravna DNA i neće moći pravilno funkcionirati. U nekim će se slučajevima rast stanica nastaviti, a stanice kćeri će stvoriti tumor.
Ponekad provjere na kontrolnoj točki otkriju da je oštećenje stanične DNA prekomjerno za popravak. U ovom bi slučaju stanica trebala odumrijeti u procesu tzv apoptoza. Kad su prisutni onkogeni, oni mogu pomoći stanici da zaobiđe apoptozu i nastavi dijeljenje. Nove stanice nasljeđuju neispravnu DNA kao i onkogene i mogu se nastaviti dijeliti u neograničenom rastu stanica.
Onkogeni i rast tumora
Kad onkogeni pomažu stanicama da se dijele unatoč prisutnosti zaustavnih signala, stanice vrlo brzo mogu prerasti u mali tumor. Takvi tumori sami po sebi nisu opasni jer nemaju neovisnu opskrbu krvlju, a stanice tumora ne mogu migrirati i napadati susjedna tkiva. Rast tumora i migracija stanica uzrokujući metastaze zahtijevaju dodatne čimbenike za nastavak.
Uz proto onkogene koji pomažu u regulaciji rasta stanica, stanice imaju i gene za supresiju tumora koji ograničavaju nekontroliranu diobu stanica i nepotreban rast krvnih žila. Razvijanje opskrbe krvlju za rastuće tkivo naziva se angiogeneza.
I proto onkogeni i supresor tumora geni kontrolirati angiogenezu i osigurati da ne podržava neograničeni rast stanica. Kada proto onkogeni mutiraju u onkogene, oni poremete učinke gena za supresiju tumora dok promiču angiogenezu. Tada tumor može rasti veći vlastitom opskrbom krvlju.
Ponekad onkogeni ne samo da potiču rast stanica već i aktiviraju određene funkcije stanica. Za metastaza da bi se dogodile, stanice moraju migrirati kroz krvne žile na nova mjesta i tamo se početi množiti. Onkogeni mogu aktivirati migracijsko ponašanje stanica.
Sada tumor može postati opasan i može proizvesti rast karcinoma jer ima vlastitu opskrbu krvlju, a stanice tumora mogu migrirati kroz nove krvne žile.
Primjeri onkogena
-
TRK: Gen kinaze receptora za tropomiozin regulira ponašanje stanica u živčanom sustavu. Kada se aktivira odgovarajući onkogen, to utječe na rast i pokretljivost stanica. Ti učinci mogu pridonijeti rastu raka.
- RAS: Obitelj proteina RAS aktivira gene koji kontroliraju rast, diferencijaciju i preživljavanje stanica u cijelom tijelu. Odgovarajući onkogeni trajno uključuju aktivaciju RAS proteina, što dovodi do nekontroliranog rasta stanica.
- ERK: Kinaze regulirane izvanstaničnim signalima pomažu u kontroli mitoze stanica i funkcija stanica na početku interfaze. Odgovarajući onkogeni pomažu stanicama u replikaciji DNA i ponekad rade zajedno s onkogenima RAS.
- MYC: Obitelj gena MYC protooktogeni su koji reguliraju transkripciju DNA u RNA. Kada se aktiviraju kao onkogeni, uključuju mnoge gene, uključujući one koji potiču rast stanica, i mogu pridonijeti stvaranju tumora.
Stvaranje kanceroznih tumora
Stvaranje onkogena iz mutiranih proto onkogena samo je jedan faktor u nastanku malignih tumora karcinoma. Različiti onkogeni moraju surađivati na promicanju rasta stanica i stvaranju novog tumora krvne žile.
Geni za suzbijanje tumora moraju se ili isključiti ili mogu sami mutirati u oblik u kojem potiču rast tumora. Konačno, mora se prevladati prirodna stanična smrt ili apoptoza stanica s oštećenom DNA.
Kad se svi ti čimbenici spoje, onkogeni prvo pomažu da oštećene stanice izrastu u male tumore. Zatim promiču stvaranje krvnih žila kroz angiogenezu i omogućuju daljnji rast tumora. U ovom trenutku rak je još uvijek lokaliziran i nije se proširio na susjedno tkivo ili kroz krvne žile.
Da bi se maligni karcinom mogao razviti, tumorske stanice uključuju svoju migracijsku funkciju odgovarajućim onkogenima. Sada se tumorske stanice mogu migrirati u susjedno tkivo i metastazirati u cijelom tijelu dajući nove tumore. U toj su fazi onkogeni pomogli stvoriti slučaj zloćudnog karcinoma.
Pojava ljudskog raka
Ljudski onkogeni mogu uzrokovati rak mutacijom normalnih gena. Uobičajeni karcinomi uključuju rak pluća, rak dojke, kolorektalni karcinom i rak prostate. Ljudske stanice raka šire se staničnom proliferacijom, dok terapija karcinomom pokušava obuzdati rast i metastaziranje tumora kemoterapija i zračenje.
Istraživanje raka usredotočeno je na personaliziranje liječenja radi ubijanja određenih stanica karcinoma pacijentovog tumora. Proučavajući molekularnu biologiju na razini stanica raka i gledajući kako ekspresija gena dovodi do raka svakog pojedinog pacijenta omogućuje prilagođavanje tretmana specifičnog za karcinom pacijenta i smanjenje nuspojava.
Kao rezultat ovih strategija liječenja, smrtnost od karcinoma kod ljudi pala je čak i dok su karcinomi kod ljudi sve češći.
