Warum sind Tumorsuppressorgene bei Krebs wichtig?

Tumorsuppressorgene sind Gene, die für Proteine kodieren, die das Wachstum von Zellen regulieren und eine wichtige Rolle bei der Verhinderung der Entwicklung von Krebszellen spielen. Diese Gene können auf unterschiedliche Weise dazu beitragen, dass sich die Zellen nicht mehr teilen, beschädigte DNA in Zellen reparieren, die zu Krebs führen könnten, oder dass Zellen entfernt werden, in denen die beschädigte DNA nicht repariert werden kann. Wenn Tumorsuppressorgene aufgrund einer Mutation (entweder bei der Geburt vorhanden oder später im Leben) verändert oder inaktiviert werden, bilden sie Proteine, die das Zellwachstum und / oder die Zellreparatur weniger wirksam steuern. Das daraus resultierende unkontrollierte Wachstum geschädigter oder abnormaler Zellen führt zu unkontrolliertem Wachstum und der Entwicklung eines Krebstumors.
Tumorsuppressorgene werden auch als Antionkogene oder Funktionsverlustgene bezeichnet.

Arten von Tumorsuppressorgenen

Es gibt 3 Haupttypen von Tumorsuppressorgenen:

Ein Typ weist die Zellen an, langsamer zu werden und die Teilung zu beenden.
Ein anderer Typ ist für die Reparatur von Schäden in der DNA verantwortlich, die auftreten können, wenn sich Zellen teilen (DNA-Reparaturgene oder Mutatorgene)..
Ein dritter Typ ist dafür verantwortlich, Zellen zu sagen, wann sie sterben sollen, ein Prozess, der als Apoptose oder programmierter Zelltod bezeichnet wird.

Onkogene vs Tumorsuppressorgene

Es gibt zwei Haupttypen von Genen, die an der Entwicklung von Krebs beteiligt sind, 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 der Zellen unterstützen. Wenn sie so mutiert sind, dass sie schlecht funktionieren, werden sie als Onkogene bezeichnet.).
Tumorsuppressorgene lassen sich mit einer Analogie leichter beschreiben.

Analogie zum Fahren: Tumorsuppressorgene sind die Bremsen

Bei all den Neuigkeiten über Immuntherapie und dem Hören von Hin- und Herbewegungen bei Krebs kann es hilfreich sein, Zellen sehr vereinfacht als ein Auto zu betrachten. In jeder Zelle gibt es ein Gaspedal und Bremsen. In normalen Autos funktionieren beide einwandfrei. Mehrere Prozesse stellen sicher, dass sie im Gleichgewicht bleiben, damit sich das Auto gleichmäßig 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 - wir bezeichnen sie als Passagiermutationen. Die Problemmutationen betreffen den Fahrer. Der Fahrer kann entscheiden, ob er zu schnell oder zu langsam fährt. Sie können von diesen als "Fahrermutationen" hören, nicht weil sie ein Auto fahren, sondern weil sie das Wachstum von Krebszellen vorantreiben.
Krebs kann mit Problemen entweder mit dem Gaspedal oder mit den Bremsen zusammenhängen, aber häufig tritt eine Schädigung sowohl der Onkogene als auch der Tumorsuppressorgene auf, bevor sich ein Krebs entwickelt. Mit anderen Worten, das Gaspedal muss am Boden hängen bleiben UND die Bremsen müssen defekt sein. Die Tatsache, dass Krebs häufig eine Reihe verschiedener Mutationen erfordert, ist einer der Gründe, warum Krebs bei älteren Menschen häufiger auftritt.
In dieser Auto-Analogie:

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

Unter Verwendung dieser Analogie in Bezug auf die verschiedenen Typen von Tumorsuppressorgenen, die oben erwähnt wurden, sind einige Typen dafür verantwortlich, die Bremsen zu betätigen, einige defekte Bremsen zu reparieren und andere das Auto abzuschleppen, 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. Eine Analogie sind braune Augen. Wenn Menschen eine Kopie des braunäugigen Gens und eine Kopie des blauäugigen Gens erben, ist ihre Augenfarbe immer braun. In der Auto-Analogie ist nur eine Kopie eines mutierten Gens erforderlich, 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 ein blauäugiges Baby zu bekommen, müssen zwei Suppressorgene beschädigt sein, um zu Krebs beizutragen.
Es ist wichtig anzumerken, dass die Beziehung zwischen Onkogenen und Tumorsuppressorgenen viel komplexer ist als diese 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.

Tumorsuppressorgene und die "2-Treffer-Hypothese"

Das Verständnis der rezessiven Natur von Tumorsuppressorgenen kann hilfreich sein, um genetische Veranlagungen und Erbkrebs zu verstehen.
Ein Beispiel für Tumorsuppressorgene sind die BRCA1 / BRCA2-Gene, die auch als "Brustkrebsgene" bezeichnet werden. Personen mit einer Mutation in einem dieser Gene haben ein erhöhtes Risiko, an Brustkrebs zu erkranken (unter anderem an Krebs). Aber nicht jeder mit dem Gen entwickelt Brustkrebs. Die erste Kopie dieser Gene ist bei der Geburt mutiert, aber erst nach einer weiteren Mutation (einer erworbenen Mutation oder einer somatischen Mutation) werden abnormale Reparaturproteine hergestellt, die das Krebsrisiko erhöhen.
Es ist wichtig anzumerken, dass mit der Entwicklung von Brustkrebs mehrere Gene verbunden sind (nicht nur BRCA-Gene), für die Gentests verfügbar sind, und von vielen wird angenommen, dass sie Tumorsuppressorgene sind.
Nicht-BRCA-Gene, die das Brustkrebsrisiko erhöhen Auf diese rezessive Natur wird in der "2-Treffer-Hypothese" von Krebs Bezug genommen. 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 Krebs zu verursachen. Dann muss es zu Schäden an DNA-Zellen (aus der Umwelt oder aufgrund normaler Stoffwechselprozesse in Zellen) kommen, und die beiden mutierten Kopien des Tumorsuppressor-Gens können zusammen keine wirksamen Proteine codieren, um den Schaden zu reparieren.

Tumorsuppressorgene und Erbkrebs

Es wird vermutet, dass ererbte Krebssyndrome 5 Prozent oder weniger der Krebserkrankungen ausmachen, aber der Prozentsatz der Krebserkrankungen, die diesen Genen zugeschrieben werden können, ist wahrscheinlich viel höher. Genetisches Screening ist jetzt für einige dieser Syndrome verfügbar, aber in vielen Fällen kann beim Testen keine genetische Veranlagung festgestellt werden. In diesem Fall ist es für Menschen sehr hilfreich, mit einem genetischen Berater zusammenzuarbeiten, der möglicherweise mehr über familiengeschichtliche Risiken versteht.

Zwei grundlegende Rollen der Tumorsuppressorgene: Pförtner und Hausmeister

Wie bereits erwähnt, können Tumorsuppressorgene in dreierlei Hinsicht als "Bremsen" des Autos fungieren, aber das Zellwachstum hemmen, gebrochene DNA reparieren oder den Tod einer Zelle verursachen. Diese Art von Tumorsuppressorgenen kann man sich als "Gatekeeper" -Gene vorstellen.
Einige Tumorsuppressorgene fungieren jedoch eher als Hausmeister. Diese Gene kodieren für Proteine, die viele der Funktionen anderer Gene (Proteine, für die die Gene kodieren) 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 Betreuer und regulieren die Aktivität anderer Proteine, die am Zellwachstum und der Zellreparatur beteiligt sind.

Beispiele für Tumorsuppressorgene

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

Geschichte

Tumorsuppressorgene wurden erstmals bei Kindern mit Retinoblastom identifiziert. Im Gegensatz zu vielen Tumorsuppressorgenen ist beim Retinoblastom das vererbte Tumorgen dominant - und lässt Krebserkrankungen bei Kleinkindern entstehen. Wenn ein Elternteil das mutierte Gen trägt, erben 50 Prozent seiner Kinder das Gen und sind dem Risiko eines Retinoblastoms ausgesetzt.

Allgemeine Beispiele

Einige Beispiele für Tumorsuppressorgene im Zusammenhang mit Krebs sind:

RB: Das für das Retinoblastom verantwortliche Suppressorgen
p53-Gen: Das p53-Gen kodiert für ein 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 Zellen anweisen, zu sterben, wenn sie irreparabel beschädigt werden. Dieser Vorgang wird als Apoptose bezeichnet.
BRCA1 / BRCA2-Gene: Diese Gene sind für etwa 5 bis 10 Prozent aller Brustkrebsfälle verantwortlich. Sowohl BRCA1-Genmutationen als auch BRCA2-Genmutationen sind jedoch mit einem erhöhten Risiko für andere Krebsfälle verbunden. (BRCA2 ist auch mit einem erhöhten Lungenkrebsrisiko bei Frauen verbunden.)
APC-Gen: Diese Gene sind mit einem erhöhten Risiko für Dickdarmkrebs bei Personen mit familiärer adenomatöser Polyposis assoziiert.
PTEN-Gen: Das PTEN-Gen ist eines der Nicht-BRCA-Gene, das das Risiko einer Frau, an Brustkrebs zu erkranken, erhöhen kann (bis zu 85 Prozent des Lebenszeitrisikos). Es ist sowohl mit dem PTEN-Hamartom-Tumor-Syndrom als auch mit dem Cowden-Syndrom assoziiert. Das Gen kodiert für Proteine, die das Zellwachstum unterstützen, aber auch dazu beitragen, dass Zellen aneinander haften. Wenn das Gen mutiert ist, besteht ein höheres Risiko, dass Krebszellen "abbrechen" oder metastasieren.

Gegenwärtig wurden über 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 dazu beitragen, zu erklären, warum Therapien wie die Chemotherapie Krebs nicht vollständig heilen. Einige Krebsbehandlungen regen die Zellen an, Selbstmord zu begehen. Da einige Tumorsuppressorgene am Apoptoseprozess (Zelltod) beteiligt sind, durchlaufen die Krebszellen möglicherweise nicht den Apoptoseprozess wie andere Zellen.

Ein Wort von Verywell

Das Erlernen der Funktion von Tumorsuppressorgenen und Onkogenen, die an der Krebsentstehung beteiligt sind, sowie der Merkmale von Krebszellen und der Unterschiede zwischen Krebszellen und normalen Zellen können Forschern dabei helfen, nach neuen Wegen zu suchen, um sowohl Krebskranke als auch Krebskranke zu identifizieren auftretende Krebserkrankungen zu behandeln.
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