Що таке мутація раку?

Мутації раку - це шкідлива зміна ДНК, яка спричиняє втрату контролю над діленням клітин. В результаті такого пошкодження генетичного матеріалу клітини надмірно розмножуються і не диференціюються. Вони також втрачають здатність до смерті, як було заплановано. Через це пошкодження тканини з мутантних клітин надмірно ростуть - так виникають ракові пухлини.

Зміст

1. Що таке клітинний цикл?
2. Як мутації впливають на хід клітинного циклу?
3. Що таке антионкогени?
4. Що таке протоонкогени?
5. Які фактори можуть спровокувати онкогенез?
6. Чи кожна мутація раку призводить до раку?
7. Коли неопластичні мутації призводять до новоутворень?
8. Спадкові мутації пухлини

Мутація раку призводить до втрати механізмів, що блокують надмірне розмноження клітин. Процес планової загибелі клітин, тобто апоптоз, також пошкоджений. Слід пам’ятати, що не кожна мутація ДНК є раковою. Щоб пошкодження, що призводять до пухлини, мали відбутися в генах, які контролюють клітинний цикл.

Що таке клітинний цикл?

Клітинний цикл - це ряд процесів, що призводять до поділу клітини. В основному його можна розділити на міжфазний та поділовий. Інтерфаза обслуговує ріст, синтез ДНК та накопичення речовин клітиною. Правильний поділ соматичної клітини, тобто клітини, яка будує тіло, призводить до утворення двох генетично однакових клітин.

Цикл контролюється спеціальними білками, що належать до груп циклінів та кіназ. Ці речовини відповідають за сповіщення про перехід до наступної фази циклу і початок ділення. Це повідомлення може надходити з ядра або ззовні, з інших тканин організму.

В організмі більшість клітин перебувають у режимі G0 або фазі спокою. Цикл поділу відбувається, коли вони отримують відповідний стимулюючий сигнал.

Як мутації впливають на хід клітинного циклу?

Якщо гени, що містять інформацію, необхідну для синтезу білків, що контролюють клітинний цикл, пошкоджені, клітина може безконтрольно ділитися. Ця зміна називається раковою мутацією. Отже, клітина нечутлива до сигналів, що вимагають від неї припинення ділення.

Гени, відповідальні за контроль клітинного циклу, що зазнають мутацій, можна розділити на прото-онкогени та анти-онкогени.

Що таке антионкогени?

Антионкогени - це гени, що відповідають за пригнічення ділення клітин. Інша назва їх - супресорні гени. Ця категорія включає, серед іншого:

• Ген TP53 - "охоронець геному", бере участь у ініціюванні запрограмованої загибелі пошкоджених клітин. Мутація цього гена відбувається у 50% пухлинних уражень
• RB1 - рак сітківки часто асоціюється з пошкодженням цього гена
• Мутації BRCA1- цього гена можуть спричинити рак молочної залози
• BRCA2 - рак молочної залози та яєчників може бути пов'язаний з мутацією цього гена
• ген APC - мутація може спричинити рак товстої кишки

Білки, кодовані цими генами, захищають від розвитку раку. Антонкогени також беруть участь у відновленні ДНК та контролі розвитку нервової системи. Вони контролюють просування клітини до наступних стадій циклу.

Якщо ДНК пошкоджена, білки, кодовані антионкогенами, блокують перехід до наступної фази процесу поділу. Це робить їх генами-охоронцями, які охороняють стабільність ДНК клітин організму.

Якщо є мутація, тобто зміна інформації, що міститься в антионкогенах, поділ клітин не гальмується. В результаті клітини з пошкодженою ДНК зазнають подальшого поділу. Це означає неконтрольоване множення, незважаючи на його дефектність. Це шлях до формування неопластичних змін.

Що таке протоонкогени?

Протоонкоген - це ген, що міститься у здоровій клітині, який завдяки мутації може перетворитися на ген раку. Цей пошкоджений ген ми називаємо онкогеном. До цієї групи належать гени:

• SIS
• HST
• RET
• ерб А
• N-myc
• Ров
• Авель
• H-RAS

Протонкогени виконують численні функції в здоровій клітині. До цієї групи належать гени, необхідні для синтезу фактора росту, рецепторних і регуляторних білків. Їх роль полягає в ініціюванні та контролі поділу клітин. Вони також беруть участь у процесі апоптозу.

Перетворення прото-онкогену в онкоген часто пов'язане з хромосомною мутацією. Це означає, наприклад, перенесення фрагмента однієї хромосоми в іншу або продублювання фрагмента вмісту, що міститься в ній. Прикладом може служити Філадельфійська хромосома, яку виявляють у 90% пацієнтів із хронічним мієлоїдним лейкозом.

Процес перетворення прото-онкогену в онкоген називається онкогенезом. Антитикогени - це гени, які інгібують цей процес.

Які фактори можуть спровокувати онкогенез?

Онкогенез може бути викликаний хромосомною або точковою мутацією, тобто такою, яка впливає на один ген. Така зміна також може бути результатом включення ДНК онкогенного вірусу в клітину.

Фактори, що викликають онкогенез, можна розділити на хімічні, фізичні та біологічні.

• Хімічні фактори, що викликають онкогенез

Хімічні агенти - це різні типи речовин з мутагенними властивостями. Ці речовини відомі як канцерогени. Вони поділяються на дві групи: ініціатори та промотори канцерогенезу. Промотори включають ендогенні речовини, що стимулюють розвиток новоутворень, таких як естрогени або цитокіни.

Ініціатори - це речовини, що викликають мутації в ДНК, що призводять до ракових уражень. Прикладами речовин є:

• миш'як
• азбест
• бензол
• нікель
• алкоголь
• алкілуючі препарати
• афлатоксин - токсична речовина, що виробляється цвіллю
• продукти, отримані в результаті згоряння тютюну
• діоксини
• радикали

• Фізичні канцерогени

До цієї категорії факторів належать іонізуюче випромінювання та УФ-випромінювання.

• Біологічні канцерогени

Онкогенні віруси класифікуються як біологічні канцерогени. Всі віруси розмножуються, вводячи свою ДНК в генетичний матеріал хазяїна. Деякі з них вводять з ним гени, що викликають неконтрольований ріст і розмноження зараженої клітини. Таким чином, вони призводять до формування новоутвореного ураження. Вважається, що 15% злоякісних пухлин людини спричинені пухлинними мутаціями, спричиненими дією онковірусів.

Прикладом онкогенного вірусу є ВПЛ, який збільшує ризик розвитку раку шийки матки. Зараз доступна вакцина проти ВПЛ для захисту від цього канцерогену.

Інші онковіруси:

• HHV -8 - герпесвірус 8 (вірус саркоми Капоші)
• ВГВ - вірус гепатиту В.
• ВГС - вірус гепатиту С.
• EBV - вірус Епштейна-Барра

Чи кожна мутація раку призводить до раку?

Зміни ДНК відбуваються досить часто. Вони виникають стихійно або в результаті дії канцерогенних факторів. Більша частина пошкоджень усувається за допомогою внутрішньоклітинних механізмів відновлення.

Якщо зміни занадто серйозні, клітина спрямовується на апоптоз, тобто запрограмовану суїцидальну смерть. Метою цього процесу є видалення дефектних клітин. Якщо цей механізм не спрацює, розвинеться неопластичний процес.

Коли неопластичні мутації призводять до новоутворень?

Коли мутація впливає на гени, що кодують білки, що відповідають за відновлення ДНК і стабільність геному, у генетичному матеріалі відбувається багато нових пошкоджень. У такій ситуації виникає багато різних мутацій пухлини.

У такій зміненій клітині порушені механізми, що контролюють цикл поділу, а також механізм запрограмованої смерті. Нестабільність геному зростає при послідовних мутаціях, а це означає, що нові вогнища з’являються швидше.

Ситуація призводить до втрати гомеостазу, а також набуття рис неопластичного фенотипу. Це означає, що пошкоджені клітини виглядають інакше, ніж здорові клітини, і перестають виконувати фізіологічні функції в організмі.

Новоутворення - це мультигенні захворювання. Це означає, що одинична мутація безпосередньо не викликає новоутворення. Патологічні процеси в клітинах і тканинах відбуваються, коли в результаті ініціюючої мутації виникають наступні мутації, які в сукупності призводять до втрати контролю над розмноженням та запрограмованої смерті.

Спадкові мутації пухлини

Підраховано, що 5-10% усіх випадків раку пов'язані із спадковою генетичною схильністю. Це пов’язано з тим, що мутації можуть передаватися поколінням. Наявність дефектного гена лише збільшує ймовірність розвитку хвороби, оскільки рак є мультигенними захворюваннями.

Прикладом є пошкоджений ген BRCA1, що збільшує ризик розвитку раку молочної залози.

Інший приклад - аномальний РБ, асоційований з ретинобластомою. Однак це не означає, що ми маємо справу зі спадковою формою раку.

Рак викликає багато мутацій, що перекриваються, а не один пошкоджений ген.

Література

1. Радзіслав Кордек (ред.): Онкологія. Підручник для студентів та лікарів. Гданськ: VIA MEDICA, 2007.
2. Шеффнер та співавт. (1990). Онкопротеїн Е6, кодований вірусом папіломи людини типів 16 і 18, сприяє деградації. 53. Клітина 63: 1129-1136., Он-лайн доступ
3. Перемислав Копчинський, Мацей Р. Кравчинський, "Роль онкогенів і генів придушення пухлини в онкогенезі" Nowiny Lekarskie 2012, 81, 6, 679–681, он-лайн доступ
4. "Молекулярна біологія раку" Януш А. Седлецький, Основи клінічної онкології

Про автора

Сара Яновська, магістр, докторант міждисциплінарних докторських студій у галузі фармацевтичних та біомедичних наук Люблінського медичного університету та Інституту біотехнологій у Білостоці. Вона здобула ступінь магістра, захистивши дисертацію у галузі фармацевтичної ботаніки щодо антиоксидантних властивостей екстрактів, отриманих із двадцяти видів мохів. В даний час у своїй дослідницькій роботі він займається синтезом нових протиракових речовин та вивченням їх властивостей на клітинних лініях раку. Два роки вона працювала магістром фармації у відкритій аптеці.

Інші статті цього автора