Tumorsuppressorgene produzieren Proteine, die das Zellwachstum regulieren, und sie spielen eine wichtige Rolle bei der Verhinderung der Entwicklung von Krebszellen .
Wenn Tumorsuppressorgene aufgrund einer Mutation (entweder eine, die bei der Geburt vorhanden ist oder eine, die später im Leben auftritt) verändert oder inaktiviert werden, produzieren sie Proteine, die das Zellwachstum und/oder die Zellreparatur weniger effektiv kontrollieren können. Das Ergebnis ist ein unkontrolliertes Wachstum beschädigter oder abnormaler Zellen, was zu unkontrolliertem Wachstum und der Entwicklung von Krebstumoren führt.
Tumorsuppressorgene werden auch als Antionkogene oder Funktionsverlustgene bezeichnet.
Inhaltsverzeichnis
Arten von Tumorsuppressorgenen
Tumorsuppressorgene gibt es in drei Haupttypen. Jeder Typ hat eine andere Funktion:
- Zellen anweisen, langsamer zu werden und sich nicht mehr zu teilen
- Reparatur von Schäden an der Zell-DNA, die durch die Zellteilung entstehen und zu Krebs führen können
- Beschädigte Zellen lösen einen Prozess aus, 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 unkontrolliertem Zellwachstum. (Proto-Onkogene sind die Gene, die das Zellwachstum fördern. Wenn sie mutiert sind und ihre Funktion beeinträchtigt ist, werden sie als Onkogene bezeichnet.)
Tumorsuppressorgene lassen sich anhand einer Analogie leichter beschreiben.
Analogie zum Autofahren: Tumorsuppressorgene sind die Bremsen
Die Krebsforschung befasst sich immer mehr mit Immuntherapien , da inzwischen „An- und Ausschalter“ für Krebs entdeckt wurden. Das kann sehr technisch und verwirrend sein, daher kann es hilfreich sein, sich Zellen als Autos vorzustellen.
Jede Zelle verfügt über ein Gaspedal und eine Bremse. In normalen Autos funktionieren beide einwandfrei. Mehrere Prozesse sorgen dafür, dass sie im Gleichgewicht bleiben, sodass das Auto gleichmäßig fährt, aber nicht abstürzt.
Krebs beginnt mit einer Reihe von Mutationen in Genen. Gene fungieren als Blaupause für die Herstellung von Proteinen mit unterschiedlichen Funktionen. Manche Mutationen sind keine große Sache – sie passieren unbemerkt und stören nichts. Sie werden als Passagiermutationen bezeichnet.
Dann kommen wir zu den Treibermutationen. Der Treiber kann entscheiden, zu schnell oder zu langsam zu sein, und es sind diese Treibermutationen, die das Wachstum von Krebszellen vorantreiben.
Krebs kann mit Problemen mit dem Gaspedal oder den Bremsen zusammenhängen, aber oft treten Schäden an Onkogenen und Tumorsuppressorgenen auf, bevor sich Krebs entwickelt. Mit anderen Worten: Das Gaspedal muss bis zum Boden durchgedrückt sein UND die Bremsen müssen versagen. Die Tatsache, dass Krebs oft eine Reihe verschiedener Mutationen erfordert, ist einer der Gründe, 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 Bremse
Verwenden wir diese Analogie in Bezug auf die oben aufgeführten verschiedenen Arten von Tumorsuppressorgenen:
- Einige Typen sind für das Bremsen verantwortlich
- Einige reparieren kaputte Bremsen
- Andere schleppen das Auto ab, wenn es nicht repariert werden kann
Vererbung und Onkogene vs. Tumorsuppressorgene
Bei Krebs gibt es mehrere wichtige Unterschiede zwischen Onkogenen und Tumorsuppressorgenen.
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 wir zum Beispiel braune Augen. Wenn Menschen eine Kopie des Gens für braune Augen und eine Kopie des Gens für blaue Augen erben, wird ihre Augenfarbe immer braun sein. In der Analogie zum Auto genügt eine Kopie eines mutierten Gens, das das Gaspedal steuert, damit das Auto außer Kontrolle gerät (nur eines der beiden Proto-Onkogene muss mutiert sein, um zu einem Onkogen zu werden).
Tumorsuppressorgene hingegen neigen dazu, rezessiv zu sein . Das heißt, so wie man zwei Gene für blaue Augen braucht, um blaue Augen zu haben, müssen zwei Suppressorgene beide beschädigt sein, um zur Krebsentstehung beizutragen.
Es ist wichtig zu beachten, dass die Beziehung zwischen Onkogenen und Tumorsuppressorgenen viel komplexer ist und die beiden oft miteinander verflochten sind. Beispielsweise kann eine Mutation in einem Suppressorgen zu Proteinen führen, die Mutationen in einem Onkogen nicht reparieren können, und diese Interaktion treibt den Prozess voran.
Tumorsuppressorgene und die „2-Treffer-Hypothese“
Das Verständnis der rezessiven Natur von Tumorsuppressorgenen kann zum Verständnis genetischer Prädispositionen und erblichem Krebs hilfreich sein .
Beispiele für Tumorsuppressorgene sind die Gene BRCA1/BRCA2, auch bekannt als „Brustkrebsgene“. Menschen, die eine Mutation in einem dieser Gene haben, haben ein erhöhtes Risiko, an Brustkrebs (und anderen Krebsarten) zu erkranken.
Allerdings entwickelt nicht jede Person mit diesem 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 somatische Mutation), werden abnormale Reparaturproteine gebildet, die das Krebsrisiko erhöhen.
Es ist wichtig zu wissen, dass es mehrere Gene gibt, die mit der Entstehung von Brustkrebs in Zusammenhang stehen (nicht nur BRCA-Gene), für die genetische Tests verfügbar sind, und dass es sich bei vielen davon vermutlich um Tumorsuppressorgene handelt.
Diese rezessive Natur ist das, was in der „2-Treffer-Hypothese“ von Krebs zum Ausdruck kommt. Die erste Kopie (im obigen Beispiel die geerbte Kopie des defekten Gens) ist der erste Treffer, und eine spätere Mutation in der anderen Kopie des Gens im späteren Leben ist der zweite Treffer.
Bemerkenswert ist, dass „2 Treffer“ allein nicht ausreichen, um Krebs auszulösen. Es müssen Schäden an der DNA der Zellen auftreten (aus der Umwelt oder aufgrund normaler Stoffwechselprozesse in Zellen), und zusammen sind die beiden mutierten Kopien des Tumorsuppressorgens nicht in der Lage, wirksame Proteine zu produzieren, um den Schaden zu reparieren.
Tumorsuppressorgene und erblicher Krebs
Laut der American Cancer Society sind vererbte Krebssyndrome für 5 bis 10 % aller Krebserkrankungen verantwortlich. Studien deuten jedoch darauf hin, dass der Prozentsatz der Krebserkrankungen, die auf diese Gene zurückgeführt werden können, möglicherweise viel höher ist. genetischen Berater zusammenzuarbeiten, der möglicherweise mehr über das Risiko auf Grundlage der Familiengeschichte erfahren kann.
Zwei grundlegende Rollen von Tumorsuppressorgenen: Gatekeeper und Caretaker
Wie bereits erwähnt, können Tumorsuppressorgene auf dreierlei Weise als „Bremsen“ des Autos fungieren: Sie hemmen das Zellwachstum, reparieren beschädigte DNA oder verursachen den Tod einer Zelle. Diese Arten von Tumorsuppressorgenen kann man sich als „Torwächter“-Gene vorstellen.
Einige Tumorsuppressorgene haben jedoch eher eine Art Wächterfunktion. 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 Torwächter. Im Gegensatz dazu fungieren die Gene BRCA1/BRCA2 eher als Wächter und regulieren die Aktivität anderer Proteine, die am Zellwachstum und der Zellreparatur beteiligt sind.
Beispiele
Es wurden bereits viele verschiedene Tumorsuppressorgene identifiziert und es ist wahrscheinlich, dass in Zukunft noch viele weitere entdeckt werden.
Geschichte
Tumorsuppressorgene wurden erstmals bei Kindern mit Retinoblastom entdeckt. Im Gegensatz zu vielen anderen Tumorsuppressorgenen ist das vererbte Tumorgen beim Retinoblastom dominant – und kann daher bei kleinen Kindern Krebs verursachen. Wenn ein Elternteil das mutierte Gen trägt, erben 50 Prozent ihrer Kinder das Gen und sind gefährdet, an Retinoblastom zu erkranken.
Häufige Beispiele
Einige Beispiele für Tumorsuppressorgene, die mit Krebs in Verbindung stehen, sind:
- 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 etwa 50 Prozent aller Krebserkrankungen beteiligt. Vererbte Mutationen im p53-Gen sind viel seltener als erworbene Mutationen und führen zu der Erbkrankheit, die als Li-Fraumeni-Syndrom bekannt ist . Das p53 kodiert für Proteine, die Zellen zum Absterben veranlassen, wenn sie irreparabel geschädigt sind, ein Prozess, der als Apoptose bezeichnet wird.
- BRCA1/BRCA2-Gene: Diese Gene sind für etwa 5 bis 10 Prozent aller Brustkrebserkrankungen verantwortlich, aber sowohl BRCA1-Genmutationen als auch BRCA2-Genmutationen sind auch mit einem erhöhten Risiko für andere Krebsarten verbunden. ( BRCA2 ist außerdem mit einem erhöhten Lungenkrebsrisiko bei Frauen verbunden .)
- APC-Gen: Diese Gene werden mit einem erhöhten Risiko für Dickdarmkrebs bei Menschen mit familiärer adenomatöser Polyposis in Verbindung gebracht.
- PTEN-Gen: Das PTEN-Gen ist eines der Nicht-BRCA-Gene, die das Brustkrebsrisiko einer Frau erhöhen können (bis zu 85 Prozent Lebenszeitrisiko). Es wird sowohl mit dem PTEN-Hamartom-Tumor-Syndrom als auch mit dem Cowden-Syndrom in Verbindung gebracht. Das Gen kodiert für Proteine, die das Zellwachstum unterstützen, aber auch dazu beitragen, dass Zellen zusammenkleben. Wenn das Gen mutiert, besteht ein höheres Risiko, dass Krebszellen „abbrechen“ oder Metastasen bilden .
Derzeit sind mehr als 1200 menschliche Tumorsuppressorgene identifiziert worden. Die University of Texas verfügt über eine Tumorsuppressorgen-Datenbank , in der viele dieser Gene aufgeführt sind.
Tumorsuppressorgene und Krebsbehandlungen
Das Verständnis von Tumorsuppressorgenen kann auch ein wenig erklären, warum Therapien wie Chemotherapie Krebs nicht vollständig heilen. Einige Krebsbehandlungen stimulieren Zellen zum Selbstmord. Da einige Tumorsuppressorgene den Prozess der Apoptose (Zelltod) auslösen, können die Krebszellen den Prozess der Apoptose möglicherweise nicht wie andere Zellen durchlaufen, wenn sie nicht richtig funktionieren.
Ein Wort von Health Life Guide
Erkenntnisse über die Funktion von Tumorsuppressorgenen und Onkogenen, die an der Entstehung von Krebs beteiligt sind, sowie über die Eigenschaften von Krebszellen und die Unterschiede zwischen Krebszellen und normalen Zellen können Forschern dabei helfen, neue Wege zu finden, um sowohl Menschen mit Krebsrisiko zu identifizieren als auch auftretende Krebserkrankungen zu behandeln.
Experten wissen, dass es nicht nur auf die Veränderungen im Genom selbst ankommt, sondern dass 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 produziert werden.
Eine Studie untersuchte beispielsweise die Rolle, die Heilkräuter bei der Aktivierung von Tumorsuppressormolekülen spielen können, und mehrere andere Studien untersuchten die Rolle von Ernährungsgewohnheiten bei der Aktivierung von Tumorsuppressoren.