Онкоген - це ген, який сприяє розвитку поділ клітин. Нормальні клітини діляться відповідно до клітинного циклу, контрольованого процесу, який координує ріст і розмноження клітин в живій тканині.
Після поділу клітини вона переходить у міжфазну стадію, під час якої вона може або підготуватися до нового поділу, або припинити ділення.
Онкогени є дефектний або мутовані гени що ведуть поділ клітин навіть тоді, коли це не потрібно.
Прото онкогени та нормальні клітини
У нормальній клітині називаються попередники онкогену прото онкогени контролювати ріст клітин, поки супресорні гени не дають клітинам ділитися, коли зростання не потрібен. Залежно від клітини, прото онкогени або активні, і клітина ділиться, або вимкнена, і клітина припиняє ділитися. Для таких процесів, як ріст або відновлення пошкодження тканин, клітини повинні швидко ділитися, і прото онкогени повинні бути активними.
Клітини типу клітини мозку є вузькоспеціалізованими і не розділяють. У цих клітинах знаходяться прото онкогени вимкнений.
Іноді прото онкоген пошкоджується або його ДНК відтворюється неправильно. Такі мутації можуть увімкнути його назавжди або можуть змінити, так що це стимулює поділ клітини більш інтенсивно. Ці змінені гени стають онкогенами, і за певних умов вони допомагають викликати ріст клітин, що втікають, що призводить до пухлин та раку.
На додаток до присутності онкогенів, для раку необхідні додаткові фактори, але онкогени є однією з основних причин.
Звичайний відділ клітин
В клітинний цикл, нормальні клітини діляться під час мітозу, а потім переходять у міжфазний етап. Під час інтерфази клітини або готуються до іншого поділу, або потрапляють у G0 фаза, в якій вони перестають ділитися.
Якщо клітина має ділитися, вона проходить інший клітинний цикл і виробляє дві однакові дочірні клітини. Звичайні прото онкогени активні і підтримують поділ клітини.
Цей вид поділу клітин важливий для заміщення загиблих клітин та для росту молодих організмів. Наприклад, клітини шкіри постійно ділять і замінюють клітини у зовнішніх шарах шкіри. Клітини немовлят швидко діляться і дозволяють дитині вирости дорослою людиною. Прото онкогени реагують на сигнали, які кажуть, що потрібні нові клітини або більше клітин, і вони утримують клітини, що діляться, щоб задовольнити сигналізовану потребу.
Онкогени та відділ клітин
Коли клітина завершує клітинний цикл, вона проходить три контрольні точки. У цих точках оцінюється стан клітини. Якщо все відбувається нормально, процес поділу клітини триває. Якщо є така проблема, як неправильна ДНК або недостатня кількість клітинного матеріалу для двох нових клітин, процес зупиняється.
Онкогени порушують роботу цих контрольних точок. Щоб перервати клітинний цикл, прото онкогени можуть деактивуватися або ген супресора може взяти верх. Якщо прото онкоген мутував в онкоген, це може сказати клітині продовжувати поділ, незважаючи на проблеми. Результатом може бути a маса дефектних клітин.
Онкогени, пошкодження ДНК та загибель клітин
Особливо важлива контрольна точка настає в кінці інтерфази перед тим, як клітина починає ділитися у фазі мітозу. На цьому етапі клітина перевіряє, чи ДНК повністю продубльована і чи немає помилок у ланцюгах ДНК. Типовими помилками є розриви ДНК або неправильно відтворені гени.
Якщо є пошкодження ДНК, відповідні прото онкогени повинні бути деактивовані, і клітина повинна зупинити процес поділу, коли вона намагається відновити свою ДНК. Якщо присутній онкоген, це може допомогти клітині ігнорувати сигнали зупинки і продовжувати поділ.
Нові клітини матимуть несправна ДНК і не зможе нормально функціонувати. У деяких випадках ріст клітин продовжуватиметься, і дочірні клітини утворюватимуть пухлину.
Іноді перевірки в контрольній точці виявляють, що пошкодження клітинної ДНК занадто серйозне, щоб їх відновити. У цьому випадку клітина повинна відмерти в процесі, який називається апоптоз. Коли присутні онкогени, вони можуть допомогти клітині обійти апоптоз і продовжувати ділитись. Нові клітини успадковують дефектну ДНК, а також онкогени і можуть продовжувати ділитися в необмеженому рості клітин.
Онкогени та ріст пухлин
Коли онкогени допомагають клітинам ділитися, незважаючи на наявність сигналів зупинки, клітини можуть дуже швидко перерости в невелику пухлину. Такі пухлини самі по собі не небезпечні, оскільки не мають самостійного кровопостачання, а пухлинні клітини не можуть мігрувати та вторгуватися в сусідні тканини. Зростання пухлини та міграція клітин, що спричиняють метастазування, потребують додаткових факторів.
На додаток до прото онкогенів, які допомагають регулювати ріст клітин, клітини також мають гени-супресори пухлини, які обмежують неконтрольований поділ клітин і непотрібний ріст судин. Викликається розвиток кровопостачання тканин, що ростуть ангіогенез.
Як прото онкогени, так і супресор пухлини гени контролюйте ангіогенез і переконайтесь, що він не підтримує необмежений ріст клітин. Коли прото онкогени мутують в онкогени, вони порушують дію генів супресорів пухлини, в той час як сприяють ангіогенезу. Тоді пухлина може збільшуватися за рахунок власного кровопостачання.
Іноді онкогени не тільки сприяють росту клітин, але й активізують певні функції клітин. Для метастазування щоб відбутися, клітини повинні мігрувати по кровоносних судинах до нових місць і починати там розмножуватися. Онкогени можуть активувати міграційну поведінку клітин.
Тепер пухлина може стати небезпечною і може спричинити зростання раку, оскільки вона має власне кровопостачання, а клітини пухлини можуть мігрувати по нових кровоносних судинах.
Приклади онкогенів
-
TRK: Ген кінази рецептора тропоміозину регулює поведінку клітин у нервовій системі. Коли відповідний онкоген активований, це впливає на ріст і рухливість клітин. Ці ефекти можуть сприяти зростанню раку.
- RAS: Сімейство білків RAS активує гени, які контролюють ріст клітин, їх диференціацію та виживання в організмі. Відповідні онкогени постійно включають активацію білка RAS, що призводить до неконтрольованого росту клітин.
- ERK: Позаклітинні кинази, регульовані сигналом, допомагають контролювати клітинний мітоз та функції клітин на початку інтерфази. Відповідні онкогени допомагають клітинам з реплікацією ДНК і іноді працюють разом з онкогенами RAS.
- MYC: Сімейство генів MYC є протооктогенами, які регулюють транскрипцію ДНК в РНК. При активації як онкогени вони включають багато генів, включаючи ті, що сприяють росту клітин, і вони можуть сприяти утворенню пухлини.
Формування ракових пухлин
Утворення онкогенів з мутованих прото онкогенів є лише одним із факторів утворення злоякісних ракових пухлин. Різні онкогени повинні працювати разом, щоб сприяти росту клітин та утворенню нової пухлини кровоносні судини.
Гени-супресори пухлини повинні бути або вимкнені, або вони самі можуть мутувати до такої форми, де вони сприяють росту пухлин. Нарешті, слід подолати природну загибель клітин або апоптоз клітин з пошкодженою ДНК.
Коли всі ці фактори поєднуються, онкогени спочатку допомагають дефектним клітинам перерости в невеликі пухлини. Потім вони сприяють утворенню кровоносних судин за допомогою ангіогенезу і дозволяють пухлині рости далі. На даний момент рак все ще локалізований і не поширився на сусідні тканини або по кровоносних судинах.
Для розвитку злоякісного раку пухлинні клітини включають свою міграційну функцію за допомогою відповідних онкогенів. Тепер клітини пухлини можуть мігрувати в сусідню тканину і метастазувати по всьому тілу, виробляючи нові пухлини. На цьому етапі онкогени допомогли створити випадок злоякісного раку.
Виникнення раку у людини
Онкогени людини можуть викликати рак через мутацію нормальних генів. До загальних видів раку належать рак легенів, рак молочної залози, колоректальний рак та рак передміхурової залози. Людські ракові клітини поширюються шляхом проліферації клітин, тоді як терапія раку намагається стримувати ріст пухлини та метастазування хіміотерапія і променеве лікування.
Дослідження раку зосереджені на персоналізації лікування для знищення певних ракових клітин пухлини пацієнта. Вивчення молекулярної біології на рівні ракових клітин і розгляд того, як експресія гена призводить до раку кожного окремого пацієнта дозволяє налаштувати лікування, специфічне для раку пацієнта, і зменшити побічні ефекти.
В результаті цих стратегій лікування рівень смертності від раку серед людей знизився, навіть коли рак людини стає все більш поширеним.