Onkogēns ir gēns, kas veicina šūnu dalīšanās. Normālas šūnas dalās atbilstoši šūnu ciklam - kontrolētam procesam, kas koordinē šūnu augšanu un pavairošanu dzīvajos audos.
Pēc šūnas sadalīšanās tā nonāk starpfāžu stadijā, kuras laikā tā var vai nu sagatavoties jaunam sadalījumam, vai arī pārtraukt dalīšanos.
Onkogēni ir bojāts vai mutācijas gēni kas virza šūnu dalīšanos pat tad, kad tas nav vajadzīgs.
Protot onkogēnus un normālas šūnas
Normālā šūnā sauca onkogēna prekursorus proto onkogēni kontrolēt šūnu augšanu, kamēr nomācošie gēni neļauj šūnām dalīties, kad augšana nav nepieciešama. Atkarībā no šūnas proto onkogēni ir vai nu aktīvi, un šūna dalās, vai arī tiek izslēgta, un šūna pārtrauc dalīšanos. Šādiem procesiem, piemēram, augšanai vai audu bojājumu atjaunošanai, šūnām ir ātri jādalās, un proto onkogēniem jābūt aktīviem.
Šūnas, piemēram, smadzeņu šūnas ir ļoti specializēti un nedalās. Šajās šūnās ir proto onkogēni izslēgts.
Dažreiz protonkogēns tiek bojāts vai tā DNS tiek nepareizi atkārtots. Šādas mutācijas var to pastāvīgi ieslēgt vai mainīt tā, lai tas intensīvāk virzītu šūnu dalīšanos. Šie mainītie gēni kļūst par onkogēniem, un noteiktos apstākļos tie palīdz izraisīt aizbēgušu šūnu augšanu, kā rezultātā rodas audzēji un vēzis.
Papildus onkogēnu klātbūtnei vēzim ir nepieciešami papildu faktori, bet onkogēni ir viens no pamatcēloņiem.
Normāla šūnu dalīšanās
Iekš šūnu cikls, normālas šūnas mitozes laikā sadalās un pēc tam pāriet starpfāze posmā. Starpfāzes laikā šūnas vai nu sagatavojas citam dalījumam, vai arī nonāk G0 fāze, kurā viņi pārtrauc dalīties.
Ja šūnai jāsadalās, tā iziet citu šūnu ciklu un rada divas identiskas meitas šūnas. Normāli proto onkogēni ir aktīvi un uztur šūnu dalīšanos.
Šāda veida šūnu dalīšanās ir svarīga nomirušo šūnu aizstāšanai un jaunu organismu augšanai. Piemēram, ādas šūnas pastāvīgi dala un aizstāj šūnas ārējos ādas slāņos. Zīdaiņu šūnas ātri sadalās un ļauj mazulim izaugt par pieaugušo. Galvenie onkogēni reaģē uz signāliem, kas apgalvo, ka ir nepieciešamas jaunas vai vairāk šūnas, un tie uztur šūnas sadaloties, lai apmierinātu signalizēto vajadzību.
Onkogēni un šūnu dalīšanās
Kad šūna pabeidz šūnu ciklu, tā iet caur trim kontroles punkti. Šajos punktos tiek novērtēts šūnas stāvoklis. Ja viss norit normāli, šūnu dalīšanās process turpinās. Ja rodas kāda problēma, piemēram, nepareiza DNS vai nepietiekams šūnu materiāls divām jaunām šūnām, process apstājas.
Onkogēni izjauc šo kontrolpunktu darbību. Lai pārtrauktu šūnu ciklu, proto onkogēni var deaktivizēties vai pārņemt nomācošs gēns. Ja protonkogēns ir mutējis par onkogēnu, tas var likt šūnai turpināt dalīties, neskatoties uz problēmām. Rezultāts var būt a bojātu šūnu masa.
Onkogēni, DNS bojājumi un šūnu nāve
Īpaši svarīgs kontrolpunkts rodas starpfāzes beigās, pirms šūna sāk dalīties mitozes fāzē. Šajā brīdī šūna pārbauda, vai DNS ir pilnībā dublēta un vai DNS virknēs nav kļūdu. Tipiskas kļūdas ir DNS pārtraukumi vai nepareizi atkārtoti gēni.
Ja ir DNS bojājumi, attiecīgie proto onkogēni ir jāaktivizē un šūnai jāpārtrauc dalīšanās process, mēģinot labot savu DNS. Ja ir onkogēns, tas var palīdzēt šūnai ignorēt apstāšanās signālus un turpināt dalīšanos.
Jaunajām šūnām būs bojāta DNS un nevarēs pareizi darboties. Dažos gadījumos šūnu augšana turpināsies, un meitas šūnas veidos audzēju.
Dažreiz pārbaudes kontrolpunktā atklāj, ka šūnu DNS bojājumi ir pārāk smagi, lai tos labotu. Šajā gadījumā šūnai vajadzētu nomirt procesā, ko sauc apoptoze. Kad ir onkogēni, tie var palīdzēt šūnai apiet apoptozi un turpināt dalīšanos. Jaunās šūnas pārmanto bojāto DNS, kā arī onkogēnus un var turpināt dalīšanos neierobežotā šūnu augšanā.
Onkogēni un audzēja augšana
Kad onkogēni palīdz šūnām sadalīties, neskatoties uz apstāšanās signālu klātbūtni, šūnas ļoti ātri var izaugt par mazu audzēju. Šādi audzēji paši par sevi nav bīstami, jo tiem nav neatkarīgas asins piegādes, un audzēja šūnas nevar migrēt un iebrukt kaimiņu audos. Audzēja augšanai un šūnu migrācijai, kas izraisa metastāzes, ir nepieciešami papildu faktori.
Papildus proto onkogēniem, kas palīdz regulēt šūnu augšanu, šūnās ir arī audzēju nomācoši gēni, kas ierobežo nekontrolētu šūnu dalīšanos un nevajadzīgu asinsvadu augšanu. Tiek saukta asins piegāde audu audzēšanai angiogeneze.
Gan proto onkogēni, gan audzēju slāpētāji gēni kontrolēt angiogenēzi un pārliecināties, ka tā neatbalsta neierobežotu šūnu augšanu. Kad proto onkogēni mutējas par onkogēniem, tie izjauc audzēja nomācošo gēnu iedarbību, kamēr tie veicina angiogenēzi. Pēc tam audzējs var izaugt lielāks ar savu asins piegādi.
Dažreiz onkogēni ne tikai veicina šūnu augšanu, bet arī aktivizē noteiktas šūnu funkcijas. Priekš metastāze lai tas notiktu, šūnām ir jāpārceļas caur asinsvadiem uz jaunām vietām un jāsāk tur vairoties. Onkogēni var aktivizēt šūnu migrācijas uzvedību.
Tagad audzējs var kļūt bīstams un var izraisīt vēža augšanu, jo tam ir savs asins apgāde, un audzēja šūnas var migrēt pa jaunajiem asinsvadiem.
Onkogēnu piemēri
-
TRK: Tropomiozīna receptoru kināzes gēns regulē šūnu uzvedību nervu sistēmā. Kad tiek aktivizēts atbilstošais onkogēns, tas ietekmē šūnu augšanu un mobilitāti. Šīs sekas var veicināt vēža augšanu.
- RAS: RAS olbaltumvielu ģimene aktivizē gēnus, kas kontrolē šūnu augšanu, diferenciāciju un izdzīvošanu visā ķermenī. Atbilstošie onkogēni pastāvīgi ieslēdz RAS olbaltumvielu aktivāciju, izraisot nekontrolētu šūnu augšanu.
- ERK: Ārpusšūnu signālu regulētās kināzes palīdz kontrolēt šūnu mitozi un šūnu funkcijas starpfāzes sākumā. Atbilstošie onkogēni palīdz šūnām ar DNS replikāciju un dažreiz darbojas kopā ar RAS onkogēniem.
- MYC: MYC gēnu saime ir protoaktogēni, kas regulē DNS-RNS transkripciju. Aktivizējot kā onkogēnus, tie ieslēdz daudzus gēnus, ieskaitot tos, kas veicina šūnu augšanu, un tie var veicināt audzēja veidošanos.
Vēža audzēju veidošanās
Onkogēnu veidošanās no mutācijas proto onkogēniem ir tikai viens faktors ļaundabīgu vēža audzēju veidošanā. Dažādiem onkogēniem ir jāsadarbojas, lai veicinātu šūnu augšanu un jauna audzēja veidošanos asinsvadi.
Audzēja nomācošie gēni ir vai nu jāizslēdz, vai arī tie paši var mutēt tādā formā, ka tie veicina audzēju augšanu. Visbeidzot, jāpārvar šūnu dabiskā nāve vai apoptoze ar bojātu DNS.
Kad visi šie faktori apvienojas, onkogēni vispirms palīdz bojātām šūnām izaugt par maziem audzējiem. Pēc tam tie veicina asinsvadu veidošanos, izmantojot angiogenēzi, un ļauj audzējam augt tālāk. Šajā brīdī vēzis joprojām ir lokalizēts un nav izplatījies kaimiņu audos vai caur asinsvadiem.
Lai attīstītos ļaundabīgs vēzis, audzēja šūnu migrācijas funkciju ieslēdz atbilstošie onkogēni. Tagad audzēja šūnas var migrēt blakus audos un metastāzes visā ķermenī, lai radītu jaunus audzējus. Šajā posmā onkogēni ir palīdzējuši izraisīt ļaundabīgu vēzi.
Cilvēka vēža rašanās
Cilvēka onkogēni var izraisīt vēzi, izmantojot normālu gēnu mutāciju. Parasti vēzis ietver plaušu vēzi, krūts vēzi, kolorektālo vēzi un prostatas dziedzera vēzi. Cilvēka vēža šūnas izplatās šūnu proliferācijas laikā, kamēr vēža terapija mēģina ierobežot audzēja augšanu un metastāzes ķīmijterapija un staru ārstēšana.
Vēža pētījumi ir vērsti uz ārstēšanas personalizēšanu, lai iznīcinātu pacienta audzēja konkrētās vēža šūnas. Pētot molekulāro bioloģiju vēža šūnu līmenī un aplūkojot, kā gēnu ekspresija katra pacienta vēzis ļauj pielāgot pacienta vēzim raksturīgo ārstēšanu un samazināt blakusparādības.
Šo ārstēšanas stratēģiju rezultātā cilvēku vēža mirstības rādītāji ir samazinājušies, pat ja cilvēku vēzis kļūst arvien izplatītāks.