Onkogén: Čo je to? & Ako ovplyvňuje bunkový cyklus?

Onkogén je gén, ktorý podporuje bunkové delenie. Normálne bunky sa delia podľa bunkového cyklu, riadeného procesu, ktorý koordinuje bunkový rast a množenie v živom tkanive.

Po rozdelení bunky vstúpi do fázy fázy, počas ktorej sa môže pripraviť na nové rozdelenie alebo prestať s delením.

Onkogény sú chybný alebo mutované gény ktoré riadia delenie buniek, aj keď to nie je potrebné.

V normálnej bunke sa nazývali prekurzory onkogénu proto onkogény kontrolovať rast buniek supresorové gény zabrániť deleniu buniek, keď rast nie je potrebný. V závislosti na bunke sú protoonkogény buď aktívne a bunka sa delí, alebo sa vypína a bunka sa prestáva deliť. Pri procesoch, ako je rast alebo oprava poškodenia tkaniva, sa bunky musia rýchlo deliť a protoonkogény musia byť aktívne.

Bunky ako napr mozgové bunky sú vysoko špecializované a nedelia sa. V týchto bunkách sú protoonkogény vypnutý.

Niekedy je protoonkogén poškodený alebo sa jeho DNA replikuje nesprávne. Takéto mutácie ho môžu natrvalo zapnúť alebo zmeniť tak, že intenzívnejšie riadi delenie buniek. Tieto zmenené gény sa stávajú onkogénmi a za určitých podmienok pomáhajú vyvolávať rast buniek, ktorý vedie k rakovine.

Okrem prítomnosti onkogénov sú pre rakovinu potrebné aj ďalšie faktory, ale onkogény sú jednou z hlavných príčin.

V bunkový cyklus, normálne bunky sa delia počas mitózy a potom prechádzajú do medzifáza etapa. Počas medzifázy sa bunky buď pripravujú na ďalšie delenie, alebo vstupujú do G₀ fáza, v ktorej sa prestanú deliť.

Ak sa má bunka rozdeliť, prechádza ďalším bunkovým cyklom a vytvára dve rovnaké dcérske bunky. Normálne proto onkogény sú aktívne a udržiavajú bunkové delenie.

Tento druh bunkového delenia je dôležitý pre nahradenie odumretých buniek a pre rast mladých organizmov. Napríklad, kožné bunky sa neustále delia a nahrádzajú bunky vo vonkajších vrstvách kože. Bunky detí sa rýchlo delia a umožňujú dieťaťu dorásť do dospelého. Protoonkogény reagujú na signály, ktoré hovoria, že sú potrebné nové bunky alebo viac buniek, a udržujú bunky v delení, aby uspokojili signalizovanú potrebu.

Keď bunka dokončí bunkový cyklus, prechádza tromi kontrolné body. V týchto bodoch sa hodnotí stav bunky. Ak všetko prebieha normálne, proces bunkového delenia pokračuje. Ak sa vyskytne problém, napríklad nesprávna DNA alebo nedostatok bunkového materiálu pre dve nové bunky, proces sa zastaví.

Onkogény narúšajú činnosť týchto kontrolných bodov. Aby sa prerušil bunkový cyklus, môžu sa protoonkogény deaktivovať alebo môže prevládať supresorový gén. Ak protoonkogén zmutoval na onkogén, môže to bunke povedať, aby sa aj napriek problémom ďalej delila. Výsledkom môže byť a hmotnosť chybných buniek.

Obzvlášť dôležitý kontrolný bod prichádza na konci interfázy predtým, ako sa bunka začne deliť vo fáze mitózy. V tomto okamihu bunka skontroluje, či je DNA úplne duplikovaná a či v reťazcoch DNA nie sú chyby. Typickými chybami sú zlomy v DNA alebo nesprávne replikované gény.

Ak dôjde k poškodeniu DNA, príslušné protoonkogény by sa mali deaktivovať a bunka by mala zastaviť proces delenia, keď sa pokúša opraviť svoje DNA. Ak je prítomný onkogén, môže to pomôcť bunke ignorovať zastavovacie signály a pokračovať v delení.

Nové bunky budú mať chybná DNA a nebude môcť správne fungovať. V niektorých prípadoch bude bunkový rast pokračovať a z dcérskych buniek sa vytvorí nádor.

Kontrolami v kontrolnom bode sa niekedy zistí, že poškodenie bunkovej DNA je príliš závažné na to, aby sa dalo opraviť. V takom prípade má bunka odumrieť v procese zvanom apoptóza. Ak sú prítomné onkogény, môžu pomôcť bunke obísť apoptózu a pokračovať v delení. Nové bunky dedia chybnú DNA aj onkogény a môžu sa ďalej deliť v neobmedzenom bunkovom raste.

Keď onkogény pomáhajú bunkám deliť sa aj napriek prítomnosti stop signálov, môžu bunky veľmi rýchlo prerásť do malého nádoru. Takéto nádory nie sú samy osebe nebezpečné, pretože nemajú nezávislé zásobovanie krvou a nádorové bunky nemôžu migrovať a napadnúť susedné tkanivá. Rast nádoru a migrácia buniek spôsobujúca metastázy si vyžadujú ďalšie faktory.

Okrem protoonkogénov, ktoré pomáhajú regulovať bunkový rast, majú bunky aj nádorové supresorové gény, ktoré obmedzujú nekontrolované delenie buniek a zbytočný rast krvných ciev. Vytvorenie prívodu krvi pre rastúce tkanivo sa nazýva angiogenéza.

Aj protoonkogény, aj supresor nádoru gény kontrolujte angiogenézu a uistite sa, že nepodporuje neobmedzený rast buniek. Keď protoonkogény mutujú na onkogény, narúšajú účinky tumor-supresorových génov, zatiaľ čo podporujú angiogenézu. Nádor potom môže zväčšovať svoj vlastný prívod krvi.

Niekedy onkogény nielen podporujú rast buniek, ale tiež aktivujú určité funkcie buniek. Pre metastázy na to, aby bunky prešli, musia migrovať krvnými cievami na nové miesta a začať sa tam množiť. Onkogény môžu aktivovať migračné správanie buniek.

Teraz sa nádor môže stať nebezpečným a môže spôsobiť rakovinový rast, pretože má vlastné zásobovanie krvou a nádorové bunky môžu migrovať cez nové krvné cievy.

• TRK: Gén pre tropomyozínový receptor kinázu reguluje správanie buniek v nervovom systéme. Keď je zodpovedajúci onkogén aktivovaný, ovplyvňuje to rast a mobilitu buniek. Tieto účinky môžu prispievať k rastu rakoviny.
  
• RAS: Rodina proteínov RAS aktivuje gény, ktoré riadia bunkový rast, diferenciáciu a prežitie v tele. Zodpovedajúce onkogény permanentne zapínajú aktiváciu proteínu RAS, čo vedie k nekontrolovanému bunkovému rastu.
• ERK: Extracelulárne signálne regulované kinázy pomáhajú riadiť bunkovú mitózu a bunkové funkcie na začiatku interfázy. Zodpovedajúce onkogény pomáhajú bunkám s replikáciou DNA a niekedy spolupracujú s RAS onkogénmi.
• MÔJ C: Génová rodina MYC sú proto oktogény, ktoré regulujú transkripciu DNA na RNA. Po aktivácii ako onkogény zapnú veľa génov vrátane tých, ktoré podporujú rast buniek, a môžu prispievať k tvorbe nádoru.

Tvorba onkogénov z mutovaných protoonkogénov je iba jedným faktorom pri vzniku malígnych rakovinových nádorov. Rôzne onkogény musia spolupracovať, aby podporili bunkový rast a tvorbu nového nádoru cievy.

Gény potlačujúce nádory musia byť buď vypnuté, alebo môžu samy mutovať do formy, ktorá podporuje rast nádorov. Nakoniec je potrebné prekonať prirodzenú bunkovú smrť alebo apoptózu buniek s poškodenou DNA.

Keď sa všetky tieto faktory spoja, onkogény najskôr pomôžu z defektných buniek prerásť do malých nádorov. Potom prostredníctvom angiogenézy podporujú tvorbu krvných ciev a umožňujú ďalšiemu rastu nádoru. V tomto okamihu je rakovina stále lokalizovaná a nerozšírila sa do susedného tkaniva alebo cez cievy.

Aby sa vyvinula zhubná rakovina, majú nádorové bunky zapnutú svoju migračnú funkciu zodpovedajúcimi onkogénmi. Teraz môžu nádorové bunky migrovať do susedného tkaniva a metastázovať v tele, aby vytvorili nové nádory. V tomto štádiu pomohli onkogény produkovať prípad malígnej rakoviny.

Ľudské onkogény môžu spôsobiť rakovinu mutáciou normálnych génov. Medzi bežné rakoviny patrí rakovina pľúc, rakovina prsníka, rakovina hrubého čreva a konečníka a rakovina prostaty. Ľudské rakovinové bunky sa šíria bunkovou proliferáciou, zatiaľ čo rakovinová terapia sa snaží potlačiť rast nádoru a metastázovať ďalej chemoterapia a radiačné ošetrenie.

Výskum rakoviny je zameraný na personalizáciu liečby s cieľom zabiť konkrétne rakovinové bunky nádoru pacienta. Štúdium molekulárnej biológie na úrovni rakovinových buniek a hľadanie toho, ako na to génová expresia vedie k rakovine každého jednotlivého pacienta umožňuje prispôsobenie liečby špecifickej pre rakovinu pacienta a zníženie vedľajších účinkov.

V dôsledku týchto liečebných stratégií poklesla úmrtnosť na rakovinu u ľudí, aj keď sa ľudské rakoviny vyskytujú čoraz častejšie.