Wie werden Proto-Onkogene zu Onkogenen?

Protoonkogene sind eine Klasse von Genen, die für die Proteine ​​kodiert werden, die den Zellzyklus regulieren. Diese Proteine ​​können Wachstumsfaktorrezeptoren, Transkriptionsregulatoren oder Signaltransduktionsproteine ​​sein. Sie dienen als positive Kontrollen des Zellzyklus und regulieren die apoptotischen Bahnen negativ. Die Aktivierung von Protoonkogenen zu Onkogenen induziert die Krebsbildung. Die Umwandlung von Protoonkogenen in Onkogene erfolgt auf drei Arten: durch Punktmutationen, hohe Genamplifikation, Fusionen von Genen oder Genprodukten. Diese drei Möglichkeiten werden in diesem Artikel beschrieben.

Wichtige Bereiche

1. Was sind Proto-Onkogene?
      - Definition, Funktionen, Typen
2. Wie werden Proto-Onkogene zu Onkogenen?
     - Punktmutationen, Genamplifikation, Genfusion

Schlüsselbegriffe: Genamplifikation, Genfusion, Onkogene, Punktmutationen, Proto-Onkogene

Was sind Proto-Onkogene?

Protoonkogene beziehen sich auf eine Klasse von Genen, die die Spezialisierung und Teilung normaler Zellen fördern. sie werden nach Mutationen zu Onkogenen. Onkogene sind alle Gene, die bei der Mutation zur Umwandlung einer normalen Zelle in eine Krebszelle beitragen oder in hohem Maße exprimiert werden. Die Genprodukte von Protoonkogenen sind für die positive Regulation des Zellzyklus verantwortlich. Die Rolle von Protoonkogenen in einer Zelle wird in gezeigt Abbildung 1.

Abbildung 1: Proto-Onkogene

Bisher wurden etwa 100 verschiedene Protoonkogene identifiziert. Einige der gut charakterisierten Onkogene sind in beschrieben Tabelle 1.

Onkogene

Onkogen	Funktion
Nukleare Transkriptionsregulatoren (im Kern gefunden)
jun	Transkriptionsfaktor
fos	Transkriptionsfaktor
erbA	Mitglied der Steroidrezeptorfamilie
Intrazelluläre Signalwandler (im Zytoplasma gefunden)
abl	Protein-Tyrosinkinase
raf	Protein-Serinkinase
gsp	G-Protein-Alpha-Untereinheit
ras	GTP / GDP-Bindungsprotein
Mitogenrezeptoren (gefunden in der Transmembrandomäne)
erbB	Rezeptortyrosinkinase
fms	Rezeptortyrosinkinase
Mitogen (extrazellulär)
sis	Sekretierter Wachstumsfaktor
Apoptoseinhibitor (gefunden im Zytoplasma)
bcl2	Upstream-Inhibitor der Caspase-Kaskade

Wie werden Proto-Onkogene zu Onkogenen?

Protoonkogene werden auf drei Wegen zu Onkogenen: Punktmutationen, Genamplifikation auf hohem Niveau, Fusionen von Genen oder Genprodukten. Die Umwandlung von Protoonkogenen in Onkogene ist in gezeigt Figur 2.

Abbildung 2: Bildung von Proto-Onkogenen

Punktmutationen

Einzelne Nukleotidänderungen können entweder in der Protein-kodierenden Region oder in der regulatorischen Region des Protoonkogens auftreten. Punktmutationen in der Protein-kodierenden Region verändern die Funktion des Protoonkogens durch Aktivierung, Stabilität und Position des Proteins. Die Änderungen in den regulatorischen Sequenzen des Protoonkogens verändern die Genexpression mittels RNA-Splicing und verändertem Ausmaß an Genexpression. Punktmutationen führen jedoch zu strukturellen Modifikationen, wodurch ein Onkoprotein entsteht. Zum Beispiel verursacht die Umwandlung des Glycinrests bei der Aminosäure Nr. 12 des Ras-Proteins in ein Valin menschlichen Blasenkrebs. Darüber hinaus können einige strukturelle Veränderungen aufgrund von Deletionen von Teilen des Proteins auftreten.

Genamplifikation

Die Genamplifikation führt zu erhöhten Genprodukten. Die hohe Genexpression führt auch dazu, dass die Genprodukte als Onkoproteine ​​dienen.

Gene Fusion

Die Genfusion verursacht auch die Produktion der meisten strukturell veränderten Proteine. Die Entstehung des Philadelphia-Chromosoms ist ein Beispiel für die Genfusion. Es wird durch eine Translokation zwischen Chromosom 9 und 22 gebildet. Diese verschmilzt bcr1 und abl Gene. Es verursacht chronische myeloische Leukämie (CML). Das Brc1-Abl-Fusionsprotein dient als Onkoprotein.

Die Mutationen von Protoonkogenen werden durch Zellteilung an die nächste Zellgeneration weitergegeben. Da Proto-Onkogene die Funktion haben, den Zellzyklus positiv zu regulieren, verursachen die mutierten Onkogene eine unkontrollierte Zellteilung, indem sie die Zellen in das maligne Stadium bringen. Dies führt zur Bildung von Tumoren oder Krebs im Körper.

Fazit

Protoonkogene sind für die Spezialisierung und Teilung von Zellen verantwortlich. Nach Mutationen werden sie zu Onkogenen, die die Bildung von Krebs auslösen. Die drei Hauptmethoden, die bei der Umwandlung von Protoonkogenen in Onkogene involviert sind, sind Punktmutationen, Genamplifikation und Genfusion. Während Punktmutationen wird die Nukleotidsequenz des Protoonkogens verändert, wobei ein strukturell verändertes Protein gebildet wird. Bei der Genamplifikation wird die Menge an Genprodukten erhöht, wodurch die Zellteilung induziert wird. Bei der Genfusion bilden die fusionierten Gene durch Translokationen Onkoproteine.

Referenz:

1. "Krebs und der Zellzyklus". Lumen: Grenzenlose Biologie, hier erhältlich.
2. Griffiths, Anthony JF. "Krebs: Die Genetik der Aberranten Zellkontrolle." Eine Einführung in die genetische Analyse. 7. Auflage, US National Library of Medicine, 1. Januar 1970, erhältlich hier.

Bildhöflichkeit:

1. "Umwandlung eines Protoonkogen-Flussdiagramms" Von Haywardlc - Eigene Arbeit (CC0) über Commons Wikimedia
2. „Illustration der Onkogene“ von Unknown Illustrator - veröffentlicht vom National Cancer Institute, einer Agentur der National Institutes of Health (Public Domain) über Commons Wikimedia