Die Rolle von Tumorsuppressorgenen bei Krebs: Knudson-Hypothese und Onkogene

Die Rolle von Tumorsuppressorgenen bei Krebs: Knudson-Hypothese und Onkogene

Der Schwerpunkt dieses Artikels liegt auf Tumorsuppressorgenen. Es gibt verschiedene Arten von Tumorsuppressorgenen, wobei BRCA eines der beliebtesten ist. Die Rolle von Tumorsuppressorgenen bei Krebs, Onkogene und die Knudson-Hypothese werden ebenfalls diskutiert.  

Wichtige Erkenntnisse 


  • Tumorsuppressorgene helfen, die Tumorbildung zu verhindern, indem sie das Zellwachstum kontrollieren.
  • Mutationen in diesen Genen können zu Krebs führen, indem sie ihre normalen Funktionen stören.
  • Beispiele hierfür sind p53, BRCA1, BRCA2 und PTEN.
  • Die Knudson-Two-Hit-Hypothese erklärt, wie Mutationen in diesen Genen zu Krebs führen können.
  • Das Verständnis der Tumorsuppressorgene hilft bei der Entwicklung von Krebsbehandlungen.

Was sind Tumorsuppressorgene?


Tumorsuppressorgene sind Anti-Onkogene, die bei der Zellteilung und -replikation eine Rolle spielen. Mutationen in diesen Genen können zu unkontrolliertem Zellwachstum und Krebs führen. Es gibt viele verschiedene Tumorsuppressorgene, jedes mit seiner eigenen Funktion.


Zu den bekannteren Tumorsuppressorgenen gehören das p53-Gen, die BRCA1- und BRCA2-Gene sowie das PTEN-Gen. Das p53-Gen ist an der Kontrolle des Zellzyklus und der DNA-Reparatur beteiligt. Mutationen in diesem Gen kommen bei über 50 % aller Krebserkrankungen beim Menschen vor. Die Gene BRCA1 und BRCA2 steuern die DNA-Reparatur und den Zelltod. Diese Gene erhöhen das Risiko für Brust- und Eierstockkrebs, wenn sie mutiert sind. Das PTEN-Gen ist an der Zellsignalisierung und dem Zellwachstum beteiligt. Mutationen in diesem Gen kommen bei vielen verschiedenen Krebsarten vor, darunter Brust-, Gehirn- und Prostatakrebs. 
Normales Tumorsuppressorgen
Normales Tumorsuppressorgen  

Welche Rolle spielen Tumorsuppressorgene bei Krebs?


Tumorsuppressorgene spielen bei Krebs eine wichtige Rolle. Wie der Name schon sagt, helfen Tumorsuppressorgene, die Entstehung von Tumoren zu verhindern. Sie tun dies, indem sie das Zellwachstum und die Zellteilung regulieren. Wenn diese Gene mutiert sind, können sie ihre normale Funktion nicht mehr erfüllen, was zu unkontrolliertem Zellwachstum und Tumorbildung führt. Einige Tumoren enthalten keine mutierten Tumorsuppressorgene, obwohl Mutationen in Tumorsuppressorgenen Krebs verursachen können. Tatsächlich entstehen die meisten Tumoren durch andere Ursachen, beispielsweise durch die Wahl des Lebensstils oder durch Umweltfaktoren. Das Verständnis der Rolle von Tumorsuppressorgenen bei Krebs kann uns jedoch dabei helfen, bessere Behandlungen zu entwickeln und unsere Überlebenschancen zu verbessern.


Während Mutationen in Tumorsuppressorgenen zu Krebs führen können, weisen nicht alle Tumoren mutierte Tumorsuppressorgene auf. Tatsächlich entstehen die meisten Tumoren durch andere Ursachen, beispielsweise durch die Wahl des Lebensstils oder durch Umweltfaktoren. Das Verständnis der Rolle von Tumorsuppressorgenen bei Krebs kann uns jedoch dabei helfen, bessere Behandlungen zu entwickeln und unsere Überlebenschancen zu verbessern.

Tumorsuppressorgene und Onkogene


Es gibt zwei Haupttypen von Genen, die zu Krebs führen können: Tumorsuppressorgene und Onkogene. Tumorsuppressorgene tragen dazu bei, Zellen gesund zu halten und zu verhindern, dass sie zu Krebs werden. Onkogene hingegen fördern das Zellwachstum und die Zellteilung. Mutationen in beiden Gentypen können Krebs verursachen.


Tumorsuppressorgene sind normalerweise rezessiv, was bedeutet, dass beide Kopien des Gens mutiert sein müssen, damit das Gen eine Wirkung entfaltet. Onkogene sind in der Regel dominant, was bedeutet, dass nur eine Kopie des Gens mutiert sein muss, damit das Gen eine Wirkung entfaltet.


Mutationen in Tumorsuppressorgenen kommen bei Krebs häufiger vor als Mutationen in Onkogenen. Dies liegt daran, dass es im Genom mehr Kopien von Tumorsuppressorgenen gibt als von Onkogenen. Darüber hinaus finden sich Tumorsuppressorgene häufig in Regionen des Genoms, die anfällig für Mutationen sind. Beispielsweise befindet sich das p53-Gen in einer Region des Genoms, die in Krebszellen häufig neu angeordnet wird.

Beispiele für Tumorsuppressorgene


p53 Gene


Das p53-Gen ist ein Tumorsuppressorgen, das an der Kontrolle des Zellzyklus und der DNA-Reparatur beteiligt ist. Mutationen in diesem Gen kommen bei über 50 % aller Krebserkrankungen beim Menschen vor. Das p53-Protein gilt als „Wächter des Genoms“. Es hilft bei der Verhinderung von Mutationen, indem es DNA-Schäden repariert und die Zellteilung verlangsamt. Das p53-Protein befindet sich im Zellkern und steuert dort die Zellproliferation. Bei einer DNA-Schädigung wird das p53-Protein aktiviert und verhindert so die Zellteilung. Dies gibt der Zelle Zeit, den DNA-Schaden zu reparieren. Wenn die DNA-Schädigung zu stark ist, führt das p53-Protein zum Absterben der Zelle (Apoptose).


BRCA
The BRCA1 and BRCA2 genes are tumor suppressor genes that control DNA repair and cell death. These genes increase the risk of breast and ovarian cancer when they are mutated. The BRCA proteins help to mend DNA double-strand breaks. These breaches can be induced by ionizing radiation or certain chemicals, and they may occur spontaneously. When the BRCA proteins are functioning properly, they help to prevent these DNA double-strand breaks from becoming mutations. 
Lage der BRCA-Gene
Lage der BRCA-Gene 
PTEN


Das Protein-Tyrosin-Phosphatase-Non-Rezeptor-Typ-2-Gen (PTEN) ist ein Tumorsuppressorgen, das eine Rolle bei der Signalübertragung und dem Wachstum von Zellen spielt. Dieses Gen wurde mit verschiedenen Krebsarten in Verbindung gebracht, darunter Brust-, Gehirn- und Prostatakrebs. Das PTEN-Protein ist ein negativer Regulator des PI3K/AKT-Signalwegs. Dieser Weg ist wichtig für Zellwachstum, Zellproliferation und Zellüberleben. PIP3K phosphoryliert PIP3, wodurch PI3K/AKT aktiviert wird. PTEN hemmt die PIP3-Dephosphorylierung über die Aktivierung des PI3K/AKT-Signalwegs. Wenn PTEN mutiert oder gelöscht wird, geht die Fähigkeit der Zellen zur Regulierung dieses Signalwegs verloren, was zu unkontrolliertem Zellwachstum führt.

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Mensch, Maus, Ratte 
Kaninchen  

Was ist die Knudson-Two-Hit-Hypothese?


Die Knudson-Hypothese ist eine Theorie, die erklärt, wie Mutationen in Tumorsuppressorgenen zu Krebs führen können. Die Hypothese ist nach Dr. Alfred G. Knudson benannt, der die Theorie erstmals 1971 vorschlug.


Damit eine Zelle krebsartig wird, müssen zwei p53-Allele mutiert sein. Die erste Mutation kann in jeder Körperzelle auftreten. Die zweite Mutation muss in einer Tochterzelle der ersten mutierten Zelle auftreten. Sobald beide Allele mutiert sind, geht die Funktion des p53-Proteins verloren. Durch diese zweite Veränderung kommt es zum Funktionsverlust des Tumorsuppressorgens, der die Zelle bösartig werden lässt.


Die Knudson-Hypothese lässt sich auf jede Krebsart anwenden, die durch den Funktionsverlust eines Tumorsuppressorgens entsteht. Mit der Hypothese lässt sich beispielsweise erklären, wie Mutationen im p53-Gen zu Krebs führen können. 


Schematische Darstellung des Funktionsverlusts von Tumorsuppressorgenen
Schematische Darstellung des Funktionsverlusts von Tumorsuppressorgenen 
Die Knudson-Hypothese kann auch verwendet werden, um zu erklären, wie epigenetische Stummschaltung zu Krebs führen kann. Epigenetisches Stummschalten ist der Prozess, bei dem ein Gen ausgeschaltet wird, ohne die DNA-Sequenz zu verändern. In einigen Fällen kann die epigenetische Stummschaltung zum Funktionsverlust eines Tumorsuppressorgens führen. Beispielsweise ist das p16-Gen ein Tumorsuppressorgen, das in Krebszellen häufig epigenetisch stillgelegt wird. Der Funktionsverlust des p16-Gens führt zu unkontrolliertem Zellwachstum und kann Krebs zur Folge haben.


Die Knudson-Hypothese ist eine nützliche Theorie, die helfen kann zu erklären, wie Mutationen in Tumorsuppressorgenen zu Krebs führen können. Die Hypothese erklärt jedoch nicht, wie alle Krebsarten entstehen. Beispielsweise erklärt die Hypothese nicht, wie Mutationen in Onkogenen zu Krebs führen können. Trotz dieser Einschränkung ist die Knudson-Hypothese ein wertvolles Instrument zum Verständnis der Entstehung einiger Krebsarten.
28th Aug 2024 Shanza Riaz

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