Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

11.6: Рак і клітинний цикл

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    8244

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

    Рак включає безліч різних захворювань, викликаних загальним механізмом: неконтрольованим ростом клітин. Незважаючи на надмірність та перекриття рівнів контролю клітинного циклу, помилки трапляються. Одним з критичних процесів, що контролюються механізмом спостереження за контрольною точкою клітинного циклу, є належна реплікація ДНК під час S-фази. Навіть коли всі елементи керування клітинним циклом повністю функціональні, невеликий відсоток помилок реплікації (мутацій) буде передаватися дочірнім клітинам. Якщо зміни нуклеотидної послідовності ДНК гена не коригуються, виникає генна мутація. Всі види раку починаються тоді, коли генна мутація викликає зміну порядку амінокислот, що входять до складу білка, який відіграє ключову роль у розмноженні клітин. Зміни амінокислотної послідовності можуть змінювати форму білка. Оскільки форма білка змінюється, його функція також може бути змінена. Зміна клітини, що виникає внаслідок неправильної форми білка, може бути незначною: можливо, невелика затримка зв'язування Cdk з цикліном або білком Rb, який відривається від його цільової ДНК, поки все ще фосфорилюється. Однак навіть незначні помилки можуть дозволити подальшим помилкам відбуватися легше. Знову і знову невеликі невиправлені помилки передаються від батьківської клітини до дочірніх клітин і посилюються, оскільки кожне покоління виробляє більше нефункціональних білків від невиправленого пошкодження ДНК. Зрештою, темп клітинного циклу прискорюється, оскільки ефективність механізмів контролю та ремонту знижується. Неконтрольований ріст мутованих клітин випереджає ріст нормальних клітин в області, і пухлина («-ома») може призвести.

    Ракові клітини
    Малюнок\(\PageIndex{1}\): Ракові клітини в культурі з сполучної тканини людини, освітлені темним полем посиленого контрасту, при збільшенні 500x.

    Прото-онкогени

    Гени, які кодують позитивні регулятори клітинного циклу, називаються протоонкогенами. Прото-онкогени - це нормальні гени, які при мутації певним чином стають онкогенами, генами, які змушують клітину стати раковою. Розглянемо, що може статися з клітинним циклом в клітині з нещодавно придбаним онкогеном. У більшості випадків мутація в послідовності ДНК гена призведе до менш функціонального або нефункціонального білка. Цей результат згубний для клітини і, ймовірно, завадить клітині завершити клітинний цикл, а це означає, що ця клітина не може створити дочірні клітини. При цьому організму не завдається шкоди тому, що мутація не буде перенесена вперед і шкода мінімальна.

    Однак іноді генна мутація викликає зміну, що підвищує активність позитивного регулятора. Наприклад, мутація, яка дозволяє активувати Cdk, не співпрацюючи з цикліном, може проштовхнути клітинний цикл повз контрольну точку, перш ніж будуть виконані всі необхідні умови. Якщо отримані дочірні клітини занадто пошкоджені, щоб піддаватися подальшим поділам клітин, мутація не буде поширюватися і ніякої шкоди організму не прийде. Однак якщо атипові дочірні клітини здатні піддаватися подальшим поділам клітин, наступні покоління клітин, ймовірно, накопичать ще більше мутацій, деякі, можливо, в додаткових генах, які регулюють клітинний цикл.

    Ген Cdk у наведеному вище прикладі є лише одним з багатьох генів, які вважаються протоонкогенами. На додаток до білків, що регулюють клітинний цикл, будь-який білок, який впливає на цикл, може бути змінений таким чином, щоб перевизначити контрольні точки клітинного циклу. Онкоген - це будь-який ген, який при зміні призводить до збільшення швидкості прогресування клітинного циклу.

    Гени супресорів пухлини

    Як і протоонкогени, багато негативних білків, що регулюють клітинний цикл, були виявлені в клітині, які стали раковими. Гени супресорів пухлини - це сегменти ДНК, які кодують негативні білки-регулятори. Активовані негативні білки-регулятори перешкоджають неконтрольованому поділу клітини. Колективна функція найкраще зрозумілих генних білків супресора пухлини, Rb, p53 та p21, полягає в тому, щоб поставити перешкоду для прогресування клітинного циклу до завершення певних подій. Клітина, яка несе мутовану форму негативного регулятора, може бути не в змозі зупинити клітинний цикл, якщо є проблема. Супресори пухлини схожі на гальма в транспортному засобі: несправні гальма можуть сприяти автомобільній аварії.

    Мутовані гени р53 були ідентифіковані більш ніж в половині всіх пухлинних клітин людини. Це відкриття не дивно в світлі численних ролей, які білок p53 грає на контрольній точці G 1. Клітина з несправним р53 може не виявити помилки, присутні в геномній ДНК (рис.\(\PageIndex{2}\)). Навіть якщо частково функціональний p53 виявляє мутації, він може більше не бути в змозі сигналізувати про необхідні ферменти відновлення ДНК. Так чи інакше, пошкоджена ДНК залишиться невиправленою. У цей момент функціональний p53 вважатиме клітину неврятованою і спровокує запрограмовану загибель клітин (апоптоз). Однак пошкоджена версія p53, виявлена в ракових клітині, не може спровокувати апоптоз.

    Частина a: Ця ілюстрація показує регуляцію клітинного циклу нормальним p53, який 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 відновити, відбувається апоптоз (запрограмована загибель клітин). Частина b: Мутований p53 не зупиняє клітинний цикл у відповідь на пошкодження клітин. В результаті клітинний цикл триває, і клітина може стати раковою.
    Малюнок\(\PageIndex{2}\): Роль нормального р53 полягає в моніторингу ДНК і постачання киснем (гіпоксія - це стан зниженого надходження кисню). При виявленні пошкоджень p53 запускає ремонтні механізми. Якщо ремонт не увінчався успіхом, р53 сигналізує про апоптоз. Клітина з аномальним білком p53 не може відновити пошкоджену ДНК і, таким чином, не може сигналізувати про апоптоз. Клітини з аномальним р53 можуть стати раковими. (Кредит: модифікація роботи Тьєррі Суссі)

    Посилання

    Якщо не зазначено інше, зображення на цій сторінці ліцензуються відповідно до CC-BY 4.0 OpenStax.

    OpenStax, Біологія. OpenStax CNX. Листопад 11, 2017 https://cnx.org/contents/GFy_h8cu@10...the-Cell-Cycle