Wie funktioniert die Wechselwirkung von Proto-Onkogenen und Tumor-Suppressorgenen im Hinblick auf die Regulation des Zellzyklus? - Version 1

Krebs ist eine bösartige Gewebeneubildung (maligne Neoplasie). Dieser kann sich in jedem Organ und Gewebe des Körpers entwickeln. Es entsteht ein Tumor (Geschwulste,Schwellung). Diese wachsen unkontrolliert. Aber aufgepasst! Man unterscheidet zwischen gutartigen und bösartigen Tumoren.

Den bösartigen Tumor (maligne) bezeichnet man als „Krebs“, da er im Gegensatz zu dem gutartigen Krebs anders wächst, anderes Gewebe zerstörst und sogar Tochtergeschwulste in entfernteren Körperregionen bilden kann. Diese Geschwulste nennt man auch Metastasen. Die malignen Zellen haben außerdem eine hohe Mutationsrate.    

Bei einem gesunden Menschen ist das Gleichgewicht zwischen Zellteilung und Zelltod ausgewogen. Dafür sind Teile unseres Erbguts zuständig. Für die Förderung der Zellteilung sind die  Proto-Okogene zuständig, und die Tumorsuppressorgene kontrollieren die Zellteilung und unterdrücken sie falls nötig. Die Aktivität dieser Gene wird mit Hilfe von Wachstumsfaktoren reguliert. Dies hat den Vorteil, dass die Zellen sich nicht zu schnell teilen können. Die Information der Wachstumsfaktoren wird durch die Andockung an Rezeptoren an zellteilungsfördernde Signalketten geleitet. Proto-Onkogene und Tumor-Supressor-Gene codieren die Moleküle der Signalketten. Am Ende dieser Kette befindet sich ein Transkriptionsfaktor, der die Aktivität der zwei Gene kontrollieren kann (hemmen oder fördern). Wenn dann ein Protein gebildet wird, dass die Zellteilung fördern kann und kein Protein für die Hemmung, dann kann die Zellteilung ausgelöst werden. Durch Inhaltsstoffe in der Zigarette oder anderen Chemikalien können krebsauslösende Mutationen (Cancerogene) in den Wachstumsgenen hervorgerufen werden. Dies kann dann dazu führen, dass Zellteilungen stattfinden, obwohl keine neuen Zellen gebildet werden sollen.

Das Ras-Protein ist ein Beispiel dafür. Das Protein ist in einer zellteilungsfördernden Signalkette vorhanden und ist somit ein von dem Proto-Onkogen codiertes Protein. Durch Mutation in einem der intakten Allele des Proto-Onkogens gerät die Zellteilung durch das Onkogen außer Kontrolle. Das veränderte Ras-Protein erzeugt Wachstumssignale und die Tumorsuppressorgene kommen durch die Mutation nicht mehr hinterher und können die Zellteilung nicht mehr hemmen. Durch die Veränderung der Gene kann der Zellwachstum nicht mehr normal ablaufen, da diese den Vorgang hemmen und kontrollieren. Hierbei ist ein ganz bestimmtes Gen bekannt, nämlich das Tumor-Supressor-Gen p53. Wenn dieses intakte P53-Protein verändert wird, entsteht ein Tumor.

Dies geschieht folgendermaßen: Das P53-Protein aktiviert ein Gen, und das codierte Protein des Gens hält den Zellzyklus an. Dadurch entsteht dann eine Pause im Zellzyklus und die erzeugten Schäden können durch DNA- Reparaturenzyme behoben werden. Diese bringen die Zellteilung, wenn möglich, wieder ins Gleichgewicht. Doch das scheitert, wenn die Gene (z.B. P53-Protein) beschädigt sind. Häufen sich diese Schäden an, begünstigen diese die Tumorentstehung. Wenn die Zelle sich bereits in der Teilungsphase befindet, löst das P53-Protein den Zelltod aus (Apoptose). Dieser Vorgang eliminiert die Zelle.

Wie schon oben erwähnt, kann dieser Vorgang durch die Mutation von P53 gestört werden und es entsteht ein Tumor. Die Mutation dieses Proteins ist die häufigste in der Entwicklung von Tumoren von Menschen. Es kann hierbei zu einem gutartigen und bösartigen Tumor kommen. Das P53-Protein kann den Zellzyklus nicht mehr kontrollieren und die Zelle teilt sich völlig unkontrolliert und schneller als die anderen Zellen.

 

Abb. 1: Irreparabler Zellschaden bei der Zellteilung (vereinfachte Darstellung)
Abb. 1: Irreparabler Zellschaden bei der Zellteilung (vereinfachte Darstellung)