Warum Tumorsuppressorgene bei Krebs wichtig sind

Inhalt

• Arten von Tumorsuppressorgenen
• Onkogene vs. Tumorsuppressorgene
• Vererbung und Onkogene vs. Tumorsuppressorgene
• Tumorsuppressorgene und die "2-Treffer-Hypothese"
• Beispiele

Tumorsuppressorgene bilden Proteine, die das Wachstum von Zellen regulieren, und sie spielen eine wichtige Rolle bei der Verhinderung der Entwicklung von Krebszellen.

Wenn Tumorsuppressorgene aufgrund einer Mutation verändert oder inaktiviert werden (entweder eine, die bei der Geburt vorhanden ist oder eine, die später im Leben auftritt), bilden sie Proteine, die das Zellwachstum und / oder die Reparatur weniger wirksam steuern. Das Ergebnis ist ein unkontrolliertes Wachstum beschädigter oder abnormaler Zellen, was zu unkontrolliertem Wachstum und zur Entwicklung von Krebstumoren führt.

Tumorsuppressorgene sind auch als Antionkogene oder Funktionsverlustgene bekannt.

Arten von Tumorsuppressorgenen

Tumorsuppressorgene gibt es in drei Haupttypen. Jeder Typ hat eine andere Funktion:

1. Den Zellen sagen, sie sollen langsamer werden und sich nicht mehr teilen
2. Reparatur von Schäden an zellulärer DNA, die durch Teilung entstehen und zu Krebs führen können
3. Verursachen, dass beschädigte Zellen einen Prozess starten, der als programmierter Zelltod oder Apoptose bezeichnet wird

Onkogene vs. Tumorsuppressorgene

Zwei Haupttypen von Genen sind an der Entstehung von Krebs beteiligt: ​​Onkogene und Tumorsuppressorgene. Der Begriff Onkogene bedeutet wörtlich "Krebsgene", und diese Gene führen zu einem unkontrollierten Wachstum von Zellen. (Protoonkogene sind die Gene, die das Wachstum von Zellen unterstützen. Wenn sie mutiert sind und schlecht funktionieren, werden sie als Onkogene bezeichnet.)

Tumorsuppressorgene lassen sich anhand einer Analogie leichter beschreiben.

Onkogene: Typen, Beispiele und Rolle bei Krebs

Analogie zum Fahren: Tumorsuppressorgene sind die Bremsen

Die Krebsforschung befasst sich immer mehr mit Immuntherapie, weil "Ein- und Ausschalter" für Krebs entdeckt wurden. Es kann sehr technisch und verwirrend werden, daher kann es hilfreich sein, sich Zellen als Autos vorzustellen.

Jede Zelle hat ein Gaspedal und Bremsen. In normalen Autos funktionieren beide gut. Mehrere Prozesse stellen sicher, dass sie im Gleichgewicht bleiben, damit sich das Auto stetig bewegt, aber nicht abstürzt.

Krebs beginnt mit einer Reihe von Mutationen in Genen. Gene fungieren als Blaupause für die Herstellung von Proteinen mit unterschiedlichen Funktionen. Einige Mutationen sind keine große Sache - sie fahren leise mit und spielen mit nichts. Sie werden Passagiermutationen genannt.

Dann kommen wir zu Fahrermutationen. Der Fahrer kann entscheiden, ob er zu schnell oder zu langsam fährt, und es sind diese Treibermutationen, die das Wachstum von Krebszellen antreiben.

Krebs kann mit Problemen mit dem Gaspedal oder den Bremsen zusammenhängen, aber häufig treten Schäden sowohl an Onkogenen als auch an Tumorsuppressorgenen auf, bevor sich Krebs entwickelt. Mit anderen Worten, das Gaspedal muss am Boden hängen bleiben UND die Bremsen müssen versagen. Die Tatsache, dass Krebs häufig eine Reihe verschiedener Mutationen erfordert, ist teilweise der Grund, warum Krebs bei älteren Menschen häufiger auftritt. Mehr Zeit ermöglicht mehr Mutationen.

In dieser Auto-Analogie:

• Onkogene sind die Gene, die den Beschleuniger steuern
• Tumorsuppressorgene steuern die Bremsen

Verwendung dieser Analogie in Bezug auf die verschiedenen oben aufgeführten Arten von Tumorsuppressorgenen:

• Einige Typen sind für das Bremsen verantwortlich
• Einige reparieren defekte Bremsen
• Andere schleppen das Auto weg, wenn es nicht repariert werden kann

Vererbung und Onkogene vs. Tumorsuppressorgene

Es gibt mehrere wichtige Unterschiede zwischen Onkogenen und Tumorsuppressorgenen bei Krebs.

Im Allgemeinen sind Onkogene Dominant. In unserem Körper haben wir zwei Sätze von jedem unserer Chromosomen und zwei Sätze von Genen: einen von jedem unserer Eltern. Bei dominanten Genen muss nur eine der beiden Kopien mutiert oder abnormal sein, damit ein negativer Effekt auftritt.

Nehmen Sie zum Beispiel braune Augen. Wenn Menschen eine Kopie des braunäugigen Gens und eine Kopie des blauäugigen Gens erben, ist ihre Augenfarbe immer braun. In der Autoanalogie wird nur eine Kopie eines mutierten Gens benötigt, das den Beschleuniger steuert, damit das Auto außer Kontrolle gerät (nur eines der beiden Protoonkogene muss mutiert werden, um ein Onkogen zu werden).

Tumorsuppressorgene hingegen neigen dazu rezessiv. Das heißt, genau wie Sie zwei Gene für blaue Augen benötigen, um blaue Augen zu haben, müssen zwei Suppressorgene beschädigt werden, um zu Krebs beizutragen.

Es ist wichtig anzumerken, dass die Beziehung zwischen Onkogenen und Tumorsuppressorgenen viel komplexer ist als diese, und die beiden sind oft miteinander verflochten. Beispielsweise kann eine Mutation in einem Suppressorgen zu Proteinen führen, die Mutationen in einem Onkogen nicht reparieren können, und diese Wechselwirkung treibt den Prozess voran.

Tumorsuppressorgene und die "2-Treffer-Hypothese"

Das Verständnis der rezessiven Natur von Tumorsuppressorgenen kann hilfreich sein, um genetische Veranlagungen und Erbkrebs zu verstehen.

Beispiele für Tumorsuppressorgene sind die BRCA1 / BRCA2-Gene, die auch als "Brustkrebsgene" bekannt sind. Menschen, die eine Mutation in einem dieser Gene haben, haben ein erhöhtes Risiko, an Brustkrebs zu erkranken (unter anderem an Krebs).

Allerdings entwickelt nicht jeder mit dem Gen Brustkrebs. Die erste Kopie dieser Gene ist bei der Geburt mutiert, aber erst wenn nach der Geburt eine weitere Mutation auftritt (eine erworbene Mutation oder eine somatische Mutation), werden abnormale Reparaturproteine ​​hergestellt, die das Krebsrisiko erhöhen.

Es ist wichtig anzumerken, dass es mehrere Gene gibt, die mit der Entwicklung von Brustkrebs assoziiert sind (nicht nur BRCA-Gene), für die Gentests verfügbar sind, und viele davon werden als Tumorsuppressorgene angesehen.

Nicht-BRCA-Gene, die das Brustkrebsrisiko erhöhen

Diese rezessive Natur wird in der "2-Treffer-Hypothese" von Krebs erwähnt. Die erste Kopie (im obigen Beispiel die vererbte Kopie des defekten Gens) ist der erste Treffer, und eine spätere Mutation in der anderen Kopie des Gens später im Leben ist der zweite Treffer.

Bemerkenswert ist, dass "2 Treffer" allein nicht ausreichen, um zu Krebs zu führen. Dann müssen DNA-Zellen (aus der Umwelt oder aufgrund normaler Stoffwechselprozesse in Zellen) geschädigt werden, und zusammen können die beiden mutierten Kopien des Tumorsuppressor-Gens keine wirksamen Proteine ​​zur Reparatur des Schadens erzeugen.

Tumorsuppressorgene und Erbkrebs

Nach Angaben der American Cancer Society machen vererbte Krebssyndrome zwischen 5% und 10% der Krebserkrankungen aus. Studien deuten jedoch darauf hin, dass der Prozentsatz der Krebserkrankungen, die diesen Genen zugeschrieben werden können, möglicherweise viel höher ist Einige dieser Syndrome, aber in vielen Fällen kann beim Testen keine genetische Veranlagung gefunden werden. In diesem Fall ist es für Menschen sehr hilfreich, mit einem genetischen Berater zusammenzuarbeiten, der möglicherweise mehr über das Risiko auf der Grundlage der Familiengeschichte verstehen kann.

Zwei grundlegende Rollen von Tumorsuppressorgenen: Gatekeeper und Hausmeister

Wie bereits erwähnt, können Tumorsuppressorgene auf drei primäre Arten als "Bremsen" des Autos fungieren, jedoch das Zellwachstum hemmen, gebrochene DNA reparieren oder das Absterben einer Zelle verursachen. Diese Arten von Tumorsuppressorgenen können als "Gatekeeper" -Gene angesehen werden.

Einige Tumorsuppressorgene spielen jedoch eher eine Rolle als Hausmeister. Diese Gene erzeugen Proteine, die viele Funktionen anderer Gene überwachen und regulieren, um die Stabilität der DNA aufrechtzuerhalten.

In den folgenden Beispielen fungieren Rb, APC und p53 als Gatekeeper. Im Gegensatz dazu fungieren BRCA1 / BRCA2-Gene eher als Verwalter und regulieren die Aktivität anderer Proteine, die am Zellwachstum und der Zellreparatur beteiligt sind.

Beispiele

Es wurden viele verschiedene Tumorsuppressorgene identifiziert, und es ist wahrscheinlich, dass in Zukunft noch viele weitere identifiziert werden.

Geschichte

Tumorsuppressorgene wurden erstmals bei Kindern mit Retinoblastom identifiziert. Beim Retinoblastom ist im Gegensatz zu vielen Tumorsuppressorgenen das vererbte Tumorgen dominant - und ermöglicht daher die Entwicklung von Krebs bei kleinen Kindern. Wenn ein Elternteil das mutierte Gen trägt, erben 50 Prozent seiner Kinder das Gen und sind einem Retinoblastom-Risiko ausgesetzt.

Allgemeine Beispiele

Einige Beispiele für Tumorsuppressorgene, die mit Krebs assoziiert sind, umfassen:

• RB: Das Suppressorgen, das für das Retinoblastom verantwortlich ist
• p53-Gen: Das p53-Gen erzeugt das Protein p53, das die Genreparatur in Zellen reguliert. Mutationen in diesem Gen sind an rund 50 Prozent der Krebserkrankungen beteiligt. Vererbte Mutationen im p53-Gen sind viel seltener als erworbene Mutationen und führen zu dem als Li-Fraumeni-Syndrom bekannten Erbzustand. Das p53 kodiert für Proteine, die den Zellen sagen, dass sie sterben sollen, wenn sie irreparabel beschädigt werden. Dieser Vorgang wird als Apoptose bezeichnet.
• BRCA1 / BRCA2-Gene: Diese Gene sind für etwa 5 bis 10 Prozent der Brustkrebserkrankungen verantwortlich, aber sowohl BRCA1-Genmutationen als auch BRCA2-Genmutationen sind mit einem erhöhten Risiko für andere Krebsarten verbunden. (BRCA2 ist auch mit einem erhöhten Lungenkrebsrisiko bei Frauen verbunden.)
• APC-Gen: Diese Gene sind bei Menschen mit familiärer adenomatöser Polyposis mit einem erhöhten Risiko für Darmkrebs verbunden.
• PTEN-Gen: Das PTEN-Gen ist eines der Nicht-BRCA-Gene, die das Risiko einer Frau, an Brustkrebs zu erkranken, erhöhen können (bis zu 85 Prozent Lebenszeitrisiko). Es ist sowohl mit dem PTEN-Hamartom-Tumorsyndrom als auch mit dem Cowden-Syndrom assoziiert. Das Gen kodiert für Proteine, die das Zellwachstum unterstützen, aber auch das Zusammenhalten der Zellen unterstützen. Wenn das Gen mutiert ist, besteht ein höheres Risiko, dass Krebszellen "abbrechen" oder metastasieren.

Gegenwärtig wurden mehr als 1200 humane Tumorsuppressorgene identifiziert. Die University of Texas verfügt über eine Tumorsuppressor-Gendatenbank, in der viele dieser Gene aufgelistet sind.

Tumorsuppressorgene und Krebsbehandlungen

Das Verständnis der Tumorsuppressorgene kann auch ein wenig erklären, warum Therapien wie die Chemotherapie Krebs nicht vollständig heilen. Einige Krebsbehandlungen stimulieren die Zellen zum Selbstmord. Da einige Tumorsuppressorgene den Apoptoseprozess (Zelltod) auslösen, können die Krebszellen, wenn sie nicht richtig funktionieren, den Apoptoseprozess möglicherweise nicht wie andere Zellen durchlaufen.

Ein Wort von Verywell

Das Erlernen der Funktion von Tumorsuppressorgenen und Onkogenen, die an der Entstehung von Krebs beteiligt sind, sowie der Eigenschaften von Krebszellen und der Unterschiede zwischen Krebszellen und normalen Zellen kann Forschern dabei helfen, neue Wege zu finden, um sowohl krebsgefährdete als auch krebsgefährdete Personen zu identifizieren Krebserkrankungen zu behandeln, die auftreten.

Experten wissen, dass nicht nur die Veränderungen im Genom selbst eine Rolle spielen, sondern auch die Veränderung der Art und Weise, wie Gene ohne genetische Veränderungen exprimiert werden (bekannt als Epigenetik), bei Krebs eine Rolle spielt. Es ist möglich, dass Veränderungen in der Umgebung unseres Gewebes die "Expression" von Tumorsuppressorproteinen beeinflussen, die von diesen Genen hergestellt werden.

In einer Studie wurde beispielsweise untersucht, welche Rolle Heilkräuter bei der Aktivierung von Tumorsuppressormolekülen spielen können, und in mehreren anderen Studien wurde die Rolle von Ernährungsmustern bei der Aktivierung von Tumorsuppressoren untersucht.

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