Онкоген је ген који промовише ћелијске деобе. Нормалне ћелије се деле у складу са ћелијским циклусом, контролисаним процесом који координира раст и умножавање ћелија у живом ткиву.
Након што се ћелија подели, она улази у фазу међуфазе током које се може или припремити за нову деобу или зауставити дељење.
Онкогени су неисправан или мутирани гени који покрећу дељење ћелија чак и када није потребно.
Прото Онкогени и нормалне ћелије
У нормалној ћелији онкогени прекурсори зову прото онкогени контролишу раст ћелија док гени супресори спречавају дељење ћелија када раст није потребан. Зависно од ћелије, прото онкогени су или активни и ћелија се дели, или је искључена и ћелија престаје да се дели. За процесе као што су раст или санација оштећења ткива, ћелије се морају брзо делити, а прото онкогени морају бити активни.
Ћелије као што су мождане ћелије су високо специјализовани и не деле се. У тим ћелијама су прото онкогени искључен.
Понекад је прото онкоген оштећен или се његова ДНК погрешно реплицира. Такве мутације могу га трајно укључити или променити тако да интензивније покреће деобу ћелија. Ови промењени гени постају онкогени и под одређеним условима помажу у изазивању раста одбеглих ћелија, што резултира туморима и раком.
Поред присуства онкогена, за рак су неопходни и додатни фактори, али онкогени су један од основних узрока.
Нормална ћелијска дивизија
У ћелијски циклус, нормалне ћелије се током митозе деле, а затим прелазе у интерфазна фаза. Током интерфазе, ћелије се или припремају за другу поделу или улазе у Г.0 фаза у којој престају да се деле.
Ако ћелија жели да се дели, она пролази кроз други ћелијски циклус и ствара две идентичне ћерке ћелије. Нормални прото онкогени су активни и задржавају дељење ћелија.
Ова врста деобе ћелија је важна за замену ћелија које су умрле и за раст младих организама. На пример, ћелије коже непрестано деле и замењују ћелије у спољним слојевима коже. Ћелије беба се брзо деле и омогућавају беби да израсте у одраслу особу. Прото онкогени реагују на сигнале који кажу да су потребне нове ћелије или више ћелија и задржавају ћелије да се деле како би удовољили сигналној потреби.
Онкогени и ћелијска дивизија
Како ћелија завршава ћелијски циклус, она пролази кроз три контролне тачке. У тим тачкама се процењује стање ћелије. Ако се све одвија нормално, процес деобе ћелија се наставља. Ако постоји проблем, попут нетачне ДНК или недовољног ћелијског материјала за две нове ћелије, процес се зауставља.
Онкогени ометају рад ових контролних тачака. Да би прекинули ћелијски циклус, прото онкогени се могу деактивирати или супресорски ген може преузети. Ако је прото онкоген мутирао у онкоген, ћелији ће можда рећи да настави да се дели и поред проблема. Резултат може бити а маса оштећених ћелија.
Онкогени, оштећења ДНК и ћелијска смрт
Нарочито важна контролна тачка долази на крају интерфазе пре него што ћелија почне да се дели у фази митозе. У овом тренутку ћелија проверава да ли је ДНК у потпуности дуплирана и да ли постоје грешке у ланцима ДНК. Типичне грешке су преломи ДНК или нетачно реплицирани гени.
Ако постоји оштећење ДНК, одговарајући прото онкогени треба да се деактивирају и ћелија треба да заустави процес деобе док покушава да поправи свој ДНК. Ако је присутан онкоген, то може помоћи ћелији да игнорише заустављање и настави са дељењем.
Нове ћелије ће имати неисправна ДНК и неће моћи правилно да функционише. У неким случајевима ћелијски раст ће се наставити, а ћерке ћелије ће створити тумор.
Понекад провере на контролној тачки откривају да је оштећење ћелијске ДНК сувише тешко да би се могло поправити. У овом случају ћелија треба да одумре у процесу тзв апоптоза. Када су присутни онкогени, они могу помоћи ћелији да заобиђу апоптозу и наставе да се деле. Нове ћелије наслеђују неисправну ДНК као и онкогене и могу да наставе да се деле у неограниченом расту ћелија.
Онкогени и раст тумора
Када онкогени помажу ћелијама да се поделе упркос присуству зауставних сигнала, ћелије могу врло брзо прерасти у мали тумор. Такви тумори сами по себи нису опасни јер немају независно снабдевање крвљу, а туморске ћелије не могу да мигрирају и нападају суседна ткива. Раст тумора и миграција ћелија узрокујући метастазе захтевају додатне факторе да би се наставило.
Поред прото онкогена који помажу у регулисању раста ћелија, ћелије имају и гене за супресију тумора који ограничавају неконтролисану поделу ћелија и непотребан раст крвних судова. Развијање снабдевања крвљу за растуће ткиво се назива ангиогенеза.
И прото онкогени и супресор тумора гени контролишите ангиогенезу и уверите се да не подржава неограничени раст ћелија. Када прото онкогени мутирају у онкогене, они поремете ефекте гена за супресију тумора, док промовишу ангиогенезу. Тумор тада може да расте већи сопственим снабдевањем крвљу.
Понекад онкогени не само да поспешују раст ћелија већ и активирају одређене функције ћелија. За метастазе да би се догодиле, ћелије морају да се мигрирају кроз крвне судове до нових места и тамо почну да се множе. Онкогени могу активирати миграционо понашање ћелија.
Сада тумор може постати опасан и може произвести раст карцинома, јер има сопствено снабдевање крвљу, а туморске ћелије могу мигрирати кроз нове крвне судове.
Примери онкогена
-
ТРК: Ген киназе рецептора за тропомиозин регулише понашање ћелија у нервном систему. Када се активира одговарајући онкоген, то утиче на раст и покретљивост ћелија. Ови ефекти могу допринети расту рака.
- РАС: Породица протеина РАС активира гене који контролишу раст, диференцијацију и преживљавање ћелија у целом телу. Одговарајући онкогени трајно укључују активацију РАС протеина, што доводи до неконтролисаног раста ћелија.
- ЕРК: Киназе регулисане ванстаничним сигналом помажу у контроли митозе ћелија и функција ћелија на почетку интерфазе. Одговарајући онкогени помажу ћелијама у репликацији ДНК и понекад раде заједно са РАС онкогенима.
- МИЦ: Породица гена МИЦ су прото октогени који регулишу транскрипцију ДНК у РНК. Када се активирају као онкогени, укључују многе гене, укључујући оне који поспешују раст ћелија, и могу допринети стварању тумора.
Формирање канцерогених тумора
Формирање онкогена из мутираних прото онкогена само је један фактор у настанку малигних канцерогених тумора. Различити онкогени морају заједно да раде на промоцији раста ћелија и стварања новог тумора крвни судови.
Гени за сузбијање тумора морају или да се искључе или могу сами да мутирају у облик у којем поспешују раст тумора. Коначно, мора се превазићи природна ћелијска смрт или апоптоза ћелија са оштећеном ДНК.
Када се сви ови фактори споје, онкогени прво помажу да оштећене ћелије прерасту у мале туморе. Затим промовишу стварање крвних судова кроз ангиогенезу и омогућавају даљи раст тумора. У овом тренутку рак је још увек локализован и није се проширио на суседно ткиво или кроз крвне судове.
Да би се малигни рак развио, туморске ћелије укључују своју миграциону функцију помоћу одговарајућих онкогена. Сада се ћелије тумора могу мигрирати у суседно ткиво и метастазирати у целом телу дајући нове туморе. У тој фази, онкогени су помогли да се створи случај малигног карцинома.
Појава људског рака
Људски онкогени могу изазвати рак мутацијом нормалних гена. Уобичајени карциноми укључују рак плућа, рак дојке, колоректални карцином и рак простате. Људске ћелије рака се шире пролиферацијом ћелија, док терапија карциномом покушава да заустави раст и метастазирање тумора хемотерапија и лечење зрачењем.
Истраживање рака фокусирано је на персонализовање третмана за убијање одређених ћелија карцинома пацијентовог тумора. Проучавајући молекуларну биологију на нивоу ћелија карцинома и гледајући како Експресија гена доводи до рака сваког појединачног пацијента омогућава прилагођавање третмана специфичног за карцином пацијента и смањење нежељених ефеката.
Као резултат ових стратегија лечења, смртност од карцинома код људи је опала чак и док су карциноми код људи све чешћи.