Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

6.3: Рак і клітинний цикл

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    493

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Рак - це збірна назва багатьох різних захворювань, викликаних загальним механізмом: неконтрольованим поділом клітин. Незважаючи на надмірність і перекриваються рівні управління клітинним циклом, виникають помилки. Одним з критичних процесів, що контролюються механізмом спостереження контрольно-пропускного пункту клітинного циклу, є належна реплікація ДНК під час фази S. Навіть коли всі елементи управління клітинного циклу повністю функціональні, невеликий відсоток помилок реплікації (мутацій) буде переданий дочірнім клітинам. Якщо одна з цих змін послідовності нуклеотидів ДНК відбувається всередині гена, виникає мутація гена. Всі ракові захворювання починаються, коли генна мутація породжує несправний білок, який бере участь в процесі розмноження клітин. Зміна клітини, яка є результатом неправильного білка, може бути незначною. Навіть незначні помилки, однак, можуть дозволити подальші помилки відбуватися більш легко. Понад і знову маленькі, невиправлені помилки передаються від батьківської клітини до дочірніх клітин і накопичуються, оскільки кожне покоління клітин виробляє більше нефункціональних білків від невиправленого пошкодження ДНК. В кінцевому підсумку темп клітинного циклу прискорюється в міру зниження ефективності механізмів управління і ремонту. Неконтрольований ріст мутованих клітин випереджає ріст нормальних клітин у цій області, і пухлина може призвести.

    Прото-онкогени

    Гени, які кодують позитивні регулятори клітинного циклу, називаються протоонкогенами. Прото-онкогени - це нормальні гени, які при мутації стають онкогенами - генами, які призводять до того, що клітина стає раковою. Розглянемо, що може статися з клітинним циклом в клітині з недавно придбаним онкогеном. У більшості випадків зміна послідовності ДНК призведе до менш функціонального (або нефункціонального) білка. Результат згубно впливає на клітину і, ймовірно, не дозволить клітині завершити клітинний цикл; однак організму не завдано шкоди, оскільки мутація не буде переноситися вперед. Якщо клітина не може розмножуватися, мутація не розмножується, а шкода мінімальна. Іноді, однак, мутація гена викликає зміни, які підвищують активність позитивного регулятора. Наприклад, мутація, яка дозволяє активувати Cdk, білок, який бере участь у регуляції клітинного циклу, перш ніж він повинен бути проштовхнути клітинний цикл повз контрольну точку, перш ніж будуть виконані всі необхідні умови. Якщо отримані дочірні клітини занадто пошкоджені, щоб здійснити подальші ділення клітин, мутація не буде розмножуватися і ніякої шкоди організму не надходить. Однак, якщо атипові дочірні клітини здатні ділитися далі, подальше покоління клітин, швидше за все, накопичить ще більше мутацій, деякі, можливо, в додаткових генах, які регулюють клітинний цикл.

    Приклад Cdk - лише один з багатьох генів, які вважаються протоонкогенами. На додаток до регуляторних білків клітинного циклу, будь-який білок, який впливає на цикл, може бути змінений таким чином, щоб перекрити контрольні точки клітинного циклу. Після того, як протоонкоген був змінений таким чином, що відбувається збільшення швидкості клітинного циклу, його потім називають онкогеном.

    Гени супресорів пухлини

    Як і протоонкогени, багато негативних регуляторних білків клітинного циклу були виявлені в клітині, які стали раковими. Гени супресорів пухлини - це гени, які кодують білки негативного регулятора, тип регулятора, який при активації може запобігти неконтрольованому поділу клітини. Колективна функція найбільш зрозумілих білків генів супресорів пухлин, білка ретинобластоми (RB1), p53 та p21, полягає в тому, щоб поставити перешкоду прогресу клітинного циклу до завершення певних подій. Клітина, яка несе мутовану форму негативного регулятора, може не бути в змозі зупинити клітинний цикл, якщо є проблема.

    Мутовані гени р53 були виявлені більш ніж у половині всіх пухлинних клітин людини. Це відкриття не дивно в світлі численних ролей, які білок p53 грає на контрольно-пропускному пункті G1 . Білок p53 активує інші гени, продукти яких зупиняють клітинний цикл (дозволяючи час для відновлення ДНК), активує гени, продукти яких беруть участь у відновленні ДНК, або активують гени, які ініціюють загибель клітин, коли пошкодження ДНК неможливо відновити. Пошкоджений ген р53 може привести до того, що клітина поводиться так, ніби мутацій немає (рис. \(\PageIndex{1}\)). Це дозволяє клітинам ділитися, поширюючи мутацію в дочірніх клітинам і дозволяючи накопичувати нові мутації. Крім того, пошкоджена версія р53, виявлена в ракових клітинам, не може спровокувати загибель клітин.

    На цій ілюстрації показано регулювання клітинного циклу за допомогою p53. Білок p53 зазвичай затримує клітинний цикл у відповідь на пошкодження ДНК, порушення клітинного циклу або гіпоксію. Після того, як пошкодження буде відновлено, клітинний цикл перезапускається. Якщо пошкодження неможливо усунути, відбувається апоптоз (запрограмована загибель клітин). Мутований р53 не зупиняє клітинний цикл у відповідь на пошкодження клітин. В результаті клітинний цикл триває і клітина може стати ракової.
    Малюнок \(\PageIndex{1}\): (а) Роль p53 полягає у моніторингу ДНК. При виявленні пошкоджень р53 запускає ремонтні механізми. При невдалому ремонті р53 сигналізує про апоптоз. (b) Клітина з аномальним білком p53 не може відновити пошкоджену ДНК і не може сигналізувати про апоптоз. Клітини з аномальним р53 можуть стати раковими. (Кредит: модифікація роботи Тьєррі Суссі)

    ПОНЯТТЯ В ДІЇ

    Перейдіть на цей веб-сайт , щоб переглянути анімацію того, як рак виникає внаслідок помилок у клітинному циклі.

    Резюме

    Рак - результат неперевіреного поділу клітин, викликаного порушенням механізмів, що регулюють клітинний цикл. Втрата контролю починається зі зміни послідовності ДНК гена, який кодує одну з регуляторних молекул. Несправні інструкції призводять до того, що білок функціонує не так, як треба. Будь-яке порушення системи моніторингу може дозволити передавати інші помилки дочірнім клітинам. Кожне наступне поділ клітин дасть початок дочірнім клітинам з ще більшим накопиченим пошкодженням. Зрештою, всі контрольно-пропускні пункти стають нефункціональними, а швидко відтворюються клітини витісняють нормальні клітини, що призводить до пухлинних росту.

    Глосарій

    онкоген
    мутований варіант протоонкогена, що дозволяє неконтрольоване прогресування клітинного циклу, або неконтрольоване розмноження клітин
    протоонкоген
    нормальний ген, який контролює поділ клітин, регулюючи клітинний цикл, який стає онкогеном, якщо він мутував
    ген супресорів пухлини
    ген, який кодує регулятора білків, які перешкоджають клітині зазнають неконтрольованого поділу

    Дописувачі та атрибуції