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

Abgedeckte Schlüsselbereiche

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

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

Was sind Proto-Onkogene?

Proto-Onkogene 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 Mutation zur Umwandlung einer normalen Zelle in eine Krebszelle beitragen oder in hohem Maße exprimiert werden. Die Genprodukte der Proto-Onkogene sind für die positive Regulation des Zellzyklus verantwortlich. Die Rolle von Proto-Onkogenen in einer Zelle ist in Abbildung 1 dargestellt.

Abbildung 1: Proto-Onkogene

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

Onkogene

Onkogen	Funktion
Nukleare Transkriptionsregulatoren (im Kern gefunden)
Juni	Transkriptionsfaktor
fos	Transkriptionsfaktor
erbA	Mitglied der Steroidrezeptorfamilie
Intrazelluläre Signalwandler (im Zytoplasma gefunden)
abl	Protein Tyrosinkinase
raf	Protein-Serin-Kinase
gsp	G-Protein-Alpha-Untereinheit
ras	GTP/GDP-bindendes Protein
Mitogenrezeptoren (in der Transmembrandomäne gefunden)
erbB	Rezeptor-Tyrosinkinase
fms	Rezeptor-Tyrosinkinase
Mitogen (Extrazellulär)
Schwester	Ausgeschiedener Wachstumsfaktor
Apoptose-Hemmer (Gefunden im Zytoplasma)
bcl2	Vorgelagerter Inhibitor der Caspase-Kaskade

Wie werden aus Proto-Onkogene Onkogene?

Proto-Onkogene werden auf drei Wegen zu Onkogenen: Punktmutationen, Genamplifikation auf hohem Niveau, Fusionen von Genen oder Genprodukten. Die Umwandlung von Proto-Onkogenen in Onkogene ist in Abbildung 2 dargestellt.

Abbildung 2: Bildung von Proto-Onkogenen

Punktmutationen

Einzelne Nukleotidänderungen können entweder in der Protein-kodierenden Region oder in der regulatorischen Region des Proto-Onkogens auftreten. Punktmutationen in der proteinkodierenden Region verändern die Funktion des Proto-Onkogens durch Aktivierung, Stabilität und Lokalisierung des Proteins. Die Veränderungen der regulatorischen Sequenzen des Proto-Onkogens verändern die Genexpression durch RNA-Spleißen und verändertes Ausmaß der Genexpression. Punktmutationen führen jedoch strukturelle Modifikationen ein, die ein Onkoprotein produzieren. Beispielsweise verursacht die Umwandlung des Glycinrests an der Aminosäure Nummer 12 des Ras-Proteins in ein Valin beim Menschen Blasenkrebs. Darüber hinaus können einige strukturelle Veränderungen aufgrund der Deletionen von Teilen des Proteins auftreten.

Gen-Amplifikation

Genamplifikation verursacht erhöhte Mengen an Genprodukten. Die hohe Genexpression führt auch dazu, dass die Genprodukte als Onkoproteine ​​dienen.

Genfusion

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. Dadurch werden bcr1- und abl-Gene fusioniert. Es verursacht chronische myeloische Leukämie (CML). Als Onkoprotein dient das Brc1-Abl-Fusionsprotein.

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

Abschluss

Proto-Onkogene sind für die Spezialisierung und Teilung von Zellen verantwortlich. Nach Mutationen werden sie zu Onkogenen, die die Bildung von Krebs induzieren. Die drei Hauptmethoden, die an der Umwandlung von Proto-Onkogenen in Onkogene beteiligt sind, sind Punktmutationen, Genamplifikation und Genfusion. Bei Punktmutationen wird die Nukleotidsequenz des Proto-Onkogens verändert, wodurch ein strukturell verändertes Protein entsteht. Bei der Genamplifikation wird die Menge an Genprodukten erhöht, wodurch die Zellteilung induziert wird. Bei der Genfusion bilden die durch Translokationen fusionierten Gene Onkoproteine.

Referenz:

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

Bild mit freundlicher Genehmigung:

1. „Konvertierung des Proto-Onkogen-Flussdiagramms“ Von Haywardlc – Eigene Arbeit (CC0) über Commons Wikimedia 2. „Onkogenes-Illustration“ Von Unbekanntem Illustrator – veröffentlicht vom National Cancer Institute, einer Agentur, die Teil der National Institutes of Health (Public Domain) über Commons Wikimedia