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

 

Jedes Jahr bekommen etwa 500.000 Menschen in Deutschland die Diagnose „Krebs“. Krebs ist eine bösartige Gewebeneubildung, also ein sogenannter Tumor. Bei Tumoren gibt es allerdings die Unterscheidung zwischen gutartigen und bösartigen Tumoren. Ein bösartiger Tumor wächst meistens schnell und ungehemmt. Dabei zerstört er das umliegende und gesunde Gewebe. Bösartige Tumore können sich durch Blutgefäße ausbreiten. Dadurch kann der Tumor auch an anderen Stellen des Körpers so etwas wie Ableger des Haupttumors (Metastasen) bilden. Gutartige (benigne) Tumore wachsen meist langsam und sind in der Regel nicht lebensbedrohlich.

 

Der Ursprung von Krebserkrankungen liegt im Erbgut. Veränderungen (Mutationen) in der DNA einer Körperzelle führen zur Tumorbildung (Krebsbildung).

Du brauchst allerdings keine Angst haben selbst an Krebs zu erkranken, nur weil eine Person aus deiner Familie Krebs hat. In den meisten Fällen wird die Krankheit nicht vererbt, auch wenn das Erbgut eine zentrale Rolle bei der Entstehung spielt. Als Auslöser werden nämlich vor allem exogene (äußere) Faktoren wie der jeweilige Lebensstil (z.B. Rauchen) und Umwelteinflüsse (z.B. Industrieschadstoffe) vermutet.

 

Kommen wir nun zur Entstehung von Krebs. Dabei sind drei verschiedene Arten von Genen besonders wichtig: die Proto-Onkogene, die Tumor-Suppressorgene und die Reparaturgene. Die drei Arten von Genen sind in jeder Zelle vorhanden, auch wenn die Zelle gesund ist.

 

Die Proto-Onkogene (Krebsgen-Vorläufer) fördern das Zellwachstum mit der Synthese (Herstellung) von wachstumsfördernden Proteinen im Zellzyklus.

 

Die Tumor-Suppressorgene (Tumor unterdrückende Gene) unterdrücken das Zellwachstum mit der Synthese von wachstumshemmenden Proteinen im Zellzyklus.

 

Die Proto-Onkogene und die Tumor-Suppressorgene sind für das normale Wachstum deiner Zellen und die Zelldifferenzierung (Phase, in der die Zelle strukturell und funktionell auf ihre künftigen Aufgaben spezialisiert wird und mit den dafür erforderlichen Strukturen ausgestattet wird) sehr wichtig. Normalerweise befinden sich die Zellen unseres Körpers in einem Gleichgewicht durch ein Wechselspiel der Proto-Onkogene und der Tumor-Suppressorgene. Mutationen können dieses Gleichgewicht jedoch stören, weil beispielsweise die Menge oder Aktivität der produzierten Tumor-Suppressor-Proteine (also der wachstumshemmenden Proteine) verändert wird. Dann kommen eigentlich die Reparaturgene dazu, um das Gleichgewicht wieder herzustellen, aber auch die Reparaturgene können mal versagen.

 

Es gibt das Schlüsselgen TP35, welches ein Tumor-Suppressor-Protein namens p53 codiert. Das Tumor-Suppressorprotein p53 wirkt als Transkriptionsfaktor an der DNA. Das Protein sorgt dafür, dass sich nur genetisch unveränderte Zellen im Zellzyklus vermehren können. Bei gesunden Zellen liegt p53 inaktiviert vor.

 

Falls dir die Begriffe ,,codieren“ und ,,Transkriptionsfaktor“ nichts mehr sagen, dann schau doch mal den Artikel zur Proteinbiosynthese auf dieser Seite an.

 

Wenn im Erbgut der Zelle eine Mutation festgestellt wird, dann steigt die Konzentration von p53 stark an. Das Tumor-Suppressorgen, welches auch p53 genannt wird, wirkt jetzt als Transkriptionsfaktor am Erbgut im Zellkern und reguliert die Aktivierung von anderen Tumor-Suppressorgenen. Wenn p53 feststellt, dass Schäden am Erbgut vorhanden sind, dann sagt ein anderes Protein namens p21 der Zelle, dass der Zellzyklus gestoppt werden muss. So bekommt die Zelle Zeit, sich selbst zu reparieren. Die Zelle repariert sich, indem sie andere p53-Proteine aktiviert. Die p53-Proteine setzen dann DNA-Reparaturmechanismen in Gang.

 

Wenn die Reparatur am Erbgut gelingt, sinkt der p53-Proteinspiegel wieder. Gelingt die Reparatur nicht, steigt die Konzentration von p53 weiter an. Dieser Anstieg von p53 aktiviert weitere Tumor-Suppressorgene. Die Tumor-Suppressorgene leiten die Apoptose (den Zelltod) ein. Wenn p53 jetzt aus irgendeinem Grund nicht funktioniert, oder die Reparaturgene Fehler machen, dann wird der Zellzyklus der geschädigten Zelle nicht gestoppt. Die Zelle wird also nicht repariert und auch nicht zerstört. Dann bildet sich eine Tumorzelle.

 

Das Wachstum der bösartigen Tumorzelle (Krebs) ist nicht begrenzt, weil sie gegenüber den Tumor-Suppressorgenen unempfindlich ist. Das heißt sie reagiert nicht auf die wachstumshemmenden Proteine. Tumorzellen hören im Gegensatz zu gesunden Zellen auch nicht, nach einer bestimmten Anzahl von Teilungsvorgängen, auf sich zu vermehren, sondern wachsen immer weiter. Nach der Entstehung kann sich die Tumorzelle auch unbemerkt von der Immunabwehr (so etwas wie die Körper-Polizei) durch die Blutgefäße ausbreiten. Wenn sie dann durch den Körper wandert und sich verteilt, werden die sogenannten Metastasen gebildet. Die Immunabwehr erkennt den Tumor nicht als Fremdkörper, weil er aus normalen, körpereigenen Zellen entstanden ist. Darum bekämpft die Immunabwehr den entstehenden Tumor oder die Metastasen leider auch nicht.