Geny supresorowe nowotworu wytwarzają białka regulujące wzrost komórek i odgrywają ważną rolę w zapobieganiu rozwojowi komórek nowotworowych .
Gdy geny supresorowe nowotworów są zmienione lub inaktywowane z powodu mutacji (obecnej przy urodzeniu lub występującej później w życiu), wytwarzają białka, które są mniej skuteczne w kontrolowaniu wzrostu komórek i/lub naprawy. Rezultatem jest niekontrolowany wzrost uszkodzonych lub nieprawidłowych komórek, co prowadzi do niekontrolowanego wzrostu i rozwoju guzów nowotworowych.
Geny supresorowe nowotworów znane są również jako antyonkogeny lub geny utraty funkcji.
Spis treści
Rodzaje genów supresorowych nowotworów
Geny supresorowe nowotworów występują w trzech głównych typach. Każdy typ ma inną funkcję:
- Nakazywanie komórkom, aby zwolniły i przestały się dzielić
- Naprawa uszkodzeń DNA komórkowego, które powstają w wyniku podziału i mogą prowadzić do raka
- Spowodowanie, że uszkodzone komórki rozpoczną proces zwany programowaną śmiercią komórki, czyli apoptozą
Onkogeny kontra geny supresorowe nowotworów
W rozwój raka zaangażowane są dwa główne typy genów: onkogeny i geny supresorowe nowotworów. Termin onkogeny dosłownie oznacza „geny nowotworowe”, a geny te powodują niekontrolowany wzrost komórek. (Protoonkogeny to geny, które pomagają komórkom rosnąć, a gdy ulegają mutacji, przez co działają słabo, nazywane są onkogenami).
Geny supresorowe nowotworu łatwiej opisać za pomocą analogii.
Analogia do jazdy samochodem: geny supresorowe nowotworów to hamulce
Coraz częściej badania nad rakiem zagłębiają się w immunoterapię z powodu „włączników i wyłączników” raka, które zostały odkryte. Może to być wysoce techniczne i mylące, więc pomocne może być myślenie o komórkach jak o samochodach.
Każda komórka ma akcelerator i hamulce. W normalnych samochodach oba działają dobrze. Wiele procesów zapewnia, że pozostają w równowadze, dzięki czemu samochód porusza się równomiernie, ale nie rozbija się.
Rak zaczyna się od serii mutacji w genach. Geny działają jak plan tworzenia białek o różnych funkcjach. Niektóre mutacje nie są niczym wielkim — przemieszczają się cicho i nie mieszają się z niczym. Nazywa się je mutacjami pasażerskimi.
Następnie przechodzimy do mutacji kierowcy. Kierowca może zdecydować, czy jechać za szybko, czy za wolno, a to właśnie te mutacje kierowcy napędzają wzrost komórek rakowych.
Rak może być związany z problemami z pedałem gazu lub hamulcami, ale często uszkodzenie onkogenów i genów supresorowych nowotworu następuje przed rozwojem raka. Innymi słowy, pedał gazu musi być przyklejony do podłogi, a hamulce muszą działać nieprawidłowo. Fakt, że rak często wymaga wielu różnych mutacji, jest częściowo powodem, dla którego rak jest częstszy u osób starszych. Więcej czasu pozwala na więcej mutacji.
W tej analogii samochodowej:
- Onkogeny to geny kontrolujące akcelerator
- Geny supresorowe nowotworu kontrolują hamulce
Stosując tę analogię w odniesieniu do różnych typów genów supresorowych nowotworu wymienionych powyżej:
- Niektóre typy odpowiadają za hamowanie
- Niektórzy naprawiają zepsute hamulce
- Inni odholowują samochód, którego nie da się naprawić
Dziedziczenie i onkogeny kontra geny supresorowe nowotworów
Pomiędzy onkogenami i genami supresorowymi nowotworów istnieje kilka istotnych różnic.
Ogólnie rzecz biorąc, onkogeny są dominujące . W naszych ciałach mamy dwa zestawy każdego z naszych chromosomów i dwa zestawy genów: po jednym od każdego z naszych rodziców. W przypadku genów dominujących, tylko jedna z dwóch kopii musi być zmutowana lub nieprawidłowa, aby wystąpił negatywny efekt.
Weźmy na przykład brązowe oczy. Jeśli ludzie odziedziczą jedną kopię genu brązowookiego i jedną kopię genu niebieskookiego, ich kolor oczu zawsze będzie brązowy. W analogii do samochodu, wystarczy jedna kopia zmutowanego genu kontrolującego akcelerator, aby samochód wymknął się spod kontroli (tylko jeden z dwóch protoonkogenów musi zostać zmutowany, aby stać się onkogenem).
Geny supresorowe nowotworu, przeciwnie, mają tendencję do bycia recesywnymi . Oznacza to, że tak jak potrzebujesz dwóch genów dla niebieskich oczu, aby mieć niebieskie oczy, tak dwa geny supresorowe muszą być uszkodzone, aby przyczynić się do raka.
Ważne jest, aby zauważyć, że relacja między onkogenami a genami supresorowymi nowotworów jest o wiele bardziej złożona, a te dwa elementy są często ze sobą powiązane. Na przykład mutacja w genie supresorowym może skutkować białkami, które nie są w stanie naprawić mutacji w onkogenie, a ta interakcja napędza proces do przodu.
Geny supresorowe nowotworów i „hipoteza 2 uderzeń”
Zrozumienie recesywnej natury genów supresorowych nowotworu może okazać się pomocne w zrozumieniu predyspozycji genetycznych i dziedzicznego raka .
Przykładami genów supresorowych nowotworów są geny BRCA1/BRCA2, inaczej zwane „genami raka piersi”. Osoby, u których występuje mutacja w jednym z tych genów, mają zwiększone ryzyko zachorowania na raka piersi (wśród innych nowotworów).
Jednak nie każda osoba z tym genem zachoruje na raka piersi. Pierwsza kopia tych genów jest zmutowana przy urodzeniu, ale dopiero po urodzeniu, gdy pojawi się kolejna mutacja (mutacja nabyta lub mutacja somatyczna), powstają nieprawidłowe białka naprawcze, które zwiększają ryzyko zachorowania na raka.
Należy zauważyć, że istnieje kilka genów związanych z rozwojem raka piersi (nie tylko geny BRCA), dla których dostępne są badania genetyczne, a wiele z nich uważa się za geny supresorowe.
Ta recesywna natura jest tym, co jest określane w „hipotezie 2 hitów” raka. Pierwsza kopia (w powyższym przykładzie odziedziczona kopia wadliwego genu) jest pierwszym hitem, a późniejsza mutacja w drugiej kopii genu w późniejszym okresie życia jest drugim hitem.
Należy zauważyć, że samo posiadanie „2 trafień” nie wystarczy, aby doprowadzić do raka. Następnie musi nastąpić uszkodzenie komórek DNA (ze środowiska lub z powodu normalnych procesów metabolicznych w komórkach), a razem dwie zmutowane kopie genu supresora nowotworu nie są w stanie wytworzyć skutecznych białek, aby naprawić uszkodzenie.
Geny supresorowe nowotworów i dziedziczny nowotwór
Według American Cancer Society, dziedziczne zespoły nowotworowe stanowią od 5% do 10% nowotworów, ale badania sugerują, że odsetek nowotworów, które można przypisać tym genom, może być znacznie wyższy. Badania genetyczne są obecnie dostępne dla kilku z tych zespołów, ale w wielu przypadkach predyspozycji genetycznych nie można znaleźć za pomocą testów. W takim przypadku bardzo pomocna jest współpraca z doradcą genetycznym , który może być w stanie lepiej zrozumieć ryzyko na podstawie historii rodzinnej.
Dwie podstawowe role genów supresorowych nowotworów: strażnicy i opiekunowie
Jak wspomniano wcześniej, geny supresorowe nowotworów mogą działać jako „hamulce” samochodu na trzy podstawowe sposoby, ale hamując wzrost komórek, naprawiając uszkodzone DNA lub powodując śmierć komórki. Tego typu geny supresorowe nowotworów można uważać za geny „strażników”.
Jednak niektóre geny supresorowe nowotworów pełnią bardziej rolę opiekuna. Geny te tworzą białka, które nadzorują i regulują wiele funkcji innych genów, aby utrzymać stabilność DNA.
W poniższych przykładach Rb, APC i p53 działają jako gatekeeperzy. Natomiast geny BRCA1/BRCA2 działają bardziej jako opiekunowie i regulują aktywność innych białek zaangażowanych we wzrost i naprawę komórek.
Przykłady
Zidentyfikowano już wiele różnych genów supresorowych nowotworów i prawdopodobnie w przyszłości zostanie ich zidentyfikowanych znacznie więcej.
Historia
Geny supresorowe guza zostały po raz pierwszy zidentyfikowane u dzieci z retinoblastomą. W przypadku retinoblastomy, w przeciwieństwie do wielu genów supresorowych guza, dziedziczony gen guza jest dominujący — i dlatego umożliwia rozwój nowotworów u małych dzieci. Jeśli jeden z rodziców jest nosicielem zmutowanego genu, 50 procent ich dzieci odziedziczy gen i będzie narażonych na ryzyko wystąpienia retinoblastomy.
Typowe przykłady
Oto kilka przykładów genów supresorowych związanych z rakiem:
- RB: Gen supresorowy odpowiedzialny za retinoblastomę
- Gen p53: Gen p53 tworzy białko p53, które reguluje naprawę genów w komórkach. Mutacje w tym genie są powiązane z około 50 procentami nowotworów. Dziedziczone mutacje w genie p53 są znacznie rzadsze niż mutacje nabyte i powodują dziedziczną chorobę znaną jako zespół Li-Fraumeni . P53 koduje białka, które mówią komórkom, aby umarły, jeśli zostaną uszkodzone w stopniu uniemożliwiającym naprawę, proces ten nazywany jest apoptozą.
- Geny BRCA1/BRCA2: Geny te odpowiadają za około 5–10 procent przypadków raka piersi, ale zarówno mutacje genu BRCA1, jak i BRCA2 wiążą się ze zwiększonym ryzykiem wystąpienia innych nowotworów. ( BRCA2 wiąże się również ze zwiększonym ryzykiem zachorowania na raka płuc u kobiet ).
- Gen APC: Geny te są powiązane ze zwiększonym ryzykiem raka jelita grubego u osób z rodzinną polipowatością gruczolakowatą.
- Gen PTEN: Gen PTEN jest jednym z genów innych niż BRCA, które mogą zwiększać ryzyko zachorowania kobiety na raka piersi (do 85 procent ryzyka w ciągu całego życia). Jest on związany zarówno z zespołem guza hamartoma PTEN, jak i zespołem Cowden. Gen koduje białka, które wspomagają wzrost komórek, ale także pomagają komórkom trzymać się razem. Gdy gen jest zmutowany, istnieje większe ryzyko, że komórki rakowe „oderwą się” lub dadzą przerzuty .
Obecnie zidentyfikowano ponad 1200 ludzkich genów supresorowych nowotworów. University of Texas ma bazę danych genów supresorowych nowotworów , która zawiera wiele z tych genów.
Geny supresorowe nowotworów i leczenie raka
Zrozumienie genów supresorowych nowotworów może również pomóc w wyjaśnieniu, dlaczego terapie, takie jak chemioterapia, nie leczą całkowicie raka. Niektóre metody leczenia raka działają w taki sposób, że pobudzają komórki do popełnienia samobójstwa. Ponieważ niektóre geny supresorowe nowotworów wyzwalają proces apoptozy (śmierci komórki), gdy nie działają prawidłowo, komórki rakowe mogą nie być w stanie przejść przez proces apoptozy, tak jak inne komórki.
Słowo od Health Life Guide
Poznanie funkcji genów supresorowych i onkogenów biorących udział w powstawaniu raka, a także charakterystyki komórek nowotworowych i tego, czym komórki nowotworowe różnią się od komórek normalnych , może pomóc naukowcom w opracowaniu nowych metod identyfikacji osób zagrożonych rakiem i leczenia już występujących nowotworów.
Eksperci wiedzą, że nie tylko zmiany w samych genomach mają znaczenie, ale modyfikacja sposobu ekspresji genów bez zmian genetycznych (znana jako epigenetyka) odgrywa rolę w raku. Możliwe, że zmiany w środowisku naszych tkanek mogą wpływać na „ekspresję” białek supresorowych nowotworu wytwarzanych przez te geny.
Na przykład w jednym badaniu skupiono się na roli, jaką zioła lecznicze mogą odgrywać w aktywacji cząsteczek supresorowych nowotworu, a kilka innych badań skupiło się na roli wzorców żywieniowych w aktywacji supresorów