mutacje genów
mutacje to nieprawidłowe zmiany w DNA genu. Budulec DNA nazywa się zasadami. Sekwencja zasad określa gen i jego funkcję. Mutacje obejmują zmiany w układzie podstaw, które składają się na gen. Nawet zmiana tylko jednej bazy wśród tysięcy baz, które tworzą gen, może mieć duży wpływ.
mutacja genu może wpływać na komórkę na wiele sposobów. Niektóre mutacje w ogóle powstrzymują powstawanie białka., Inni mogą zmienić białko, które jest wykonane tak, że nie działa już tak, jak powinno lub może nawet nie działać w ogóle. Niektóre mutacje mogą powodować włączenie genu i wytwarzanie większej ilości białka niż zwykle. Niektóre mutacje nie mają zauważalnego efektu, ale inne mogą prowadzić do choroby. Na przykład pewna mutacja w genie hemoglobiny powoduje niedokrwistość sierpowatą.
komórki stają się komórkami nowotworowymi głównie z powodu mutacji w genach. Często wiele mutacji jest potrzebnych, zanim komórka stanie się komórką nowotworową., Mutacje mogą wpływać na różne geny, które kontrolują wzrost i podział komórek. Niektóre z tych genów nazywane są genami supresorowymi guza. Mutacje mogą również powodować, że niektóre normalne geny stają się genami powodującymi raka znanymi jako onkogeny (geny onkogenów i supresorów nowotworowych omówione są bardziej szczegółowo później).
mamy 2 kopie większości genów, po jednej z każdego chromosomu w parze. Aby Gen całkowicie przestał działać i potencjalnie mógł prowadzić do raka, obie kopie muszą zostać „znokautowane” mutacjami. Oznacza to, że dla większości genów potrzeba 2 mutacji, aby Gen przestał działać całkowicie.,
rodzaje mutacji
istnieją 2 główne typy mutacji genowych, dziedziczone i nabyte:
dziedziczna mutacja genowa jest obecna w jajku lub plemniku, które utworzyło dziecko. Po zapłodnieniu komórki jajowej przez plemniki tworzy jedną komórkę zwaną zygotą, która następnie dzieli się, tworząc płód (który stał się dzieckiem). Ponieważ wszystkie komórki w organizmie pochodzą z tej pierwszej komórki, ten rodzaj mutacji jest w każdej komórce w organizmie (w tym niektórych jaj lub plemników), a więc mogą być przekazywane do następnego pokolenia., Ten typ mutacji jest również nazywany Germinal (ponieważ komórki, które rozwijają się w jaja i plemniki są nazywane komórkami zarodkowymi)lub dziedziczne. Uważa się, że dziedziczne mutacje są bezpośrednią przyczyną tylko niewielkiej części nowotworów.
mutacja nabyta nie występuje u zygoty, ale nabyta jest jakiś czas później. Występuje w jednej komórce, a następnie jest przekazywana do nowych komórek, które są potomstwem tej komórki. Ten rodzaj mutacji nie występuje w jajku ani plemniku, które utworzyło płód, więc nie można go przekazać następnej generacji., Mutacje nabyte są znacznie bardziej powszechne niż mutacje dziedziczone. Większość nowotworów jest wywoływana przez mutacje nabyte. Ten typ mutacji jest również nazywany sporadycznym lub somatycznym.
mutacje i nowotwory
eksperci są zgodni, że do wystąpienia raka potrzeba więcej niż jednej mutacji w komórce. Gdy jednak ktoś odziedziczył nieprawidłową kopię genu, jego komórki zaczynają już od jednej mutacji. To sprawia, że tym łatwiej (i szybciej) dla wystarczającej ilości mutacji budować się do komórki, aby stać się nowotworem., Dlatego nowotwory, które są dziedziczone, zwykle występują wcześniej w życiu niż nowotwory tego samego typu, które nie są dziedziczone.
nawet jeśli urodziłeś się ze zdrowymi genami, niektóre z nich mogą ulec zmianie (zmutowaniu) w ciągu twojego życia. Te nabyte mutacje powodują większość przypadków raka. Niektóre nabyte mutacje mogą być spowodowane przez rzeczy, na które jesteśmy narażeni w naszym środowisku, w tym dym papierosowy, promieniowanie, hormony i dieta. Inne mutacje nie mają wyraźnej przyczyny i wydają się występować losowo, gdy komórki dzielą się., Aby komórka mogła się podzielić, aby utworzyć 2 nowe komórki, musi skopiować całe swoje DNA. Przy tak dużej ilości DNA, czasami popełniane są błędy w nowej kopii (np. literówki). Prowadzi to do zmian DNA(mutacji). Za każdym razem, gdy komórka się dzieli, Jest to kolejna okazja do wystąpienia mutacji. Liczba mutacji genów rośnie w miarę upływu czasu, dlatego w miarę starzenia się mamy większe ryzyko zachorowania na raka.
ważne jest, aby zdać sobie sprawę, że mutacje genów zdarzają się w naszych komórkach cały czas. Zazwyczaj komórka wykrywa zmianę i naprawia ją., Jeśli nie da się go naprawić, komórka otrzyma sygnał, że umrze w procesie zwanym apoptozą. Ale jeśli komórka nie umrze i mutacja nie zostanie naprawiona, może to prowadzić do rozwoju raka. Jest to bardziej prawdopodobne, jeśli mutacja wpływa na gen związany z podziałem komórki lub gen, który normalnie powoduje śmierć uszkodzonej komórki.
niektórzy ludzie mają wysokie ryzyko zachorowania na raka, ponieważ mają dziedziczone mutacje w niektórych genach. Aby dowiedzieć się więcej na ten temat, zobacz rodzinne zespoły nowotworowe.,
Penetrance
w przypadku dominujących genów i mutacji termin penetrance jest używany do określenia odsetka osób posiadających mutację, które będą miały cechę, zespół lub chorobę. Jeśli wszyscy ludzie, którzy dziedziczą mutację, mają chorobę, nazywa się to całkowitą penetracją. Jeśli nie wszyscy ludzie, którzy mają mutację dostać chorobę, nazywa się niepełną penetrację. Ogólnie rzecz biorąc, dziedziczne mutacje prowadzące do raka mają niepełną penetrację, co oznacza, że nie wszyscy z mutacją zachorują na raka., Dzieje się tak po części dlatego, że chociaż dana osoba ma mutację w jednej kopii genu, musi nabyć co najmniej jedną mutację, aby Gen całkowicie przestał działać i wystąpił rak. Ponieważ nie każdy ma drugą mutację, nie każdy ma raka. Niepełna penetracja może być również dlatego, że nawet jeśli mutacja sprawia, że gen nie działa, inne czynniki mogą być potrzebne do rozpoczęcia raka.
wysoka a niska penetracja
mutacje genów mogą powodować duże zmiany w funkcji genu., Mogą nawet spowodować, że kopia genu przestanie działać. Gdy dziedziczna mutacja ma wystarczająco duży wpływ na funkcję genu, aby spowodować chorobę lub zauważalny problem u większości ludzi, którzy ją mają, ta mutacja nazywa się ” wysoką penetracją.”
mutacje o wysokiej penetracji w genach podatności na raka mogą prowadzić do tego, że wiele osób w rodzinie dostaje pewnych rodzajów nowotworów-rodzinnego zespołu nowotworowego. Uważa się, że powodują one tylko niewielką część nowotworów, które występują w rodzinie., Na przykład, tylko około 1/5 raka piersi, który działa w rodzinach uważa się być spowodowane przez mutacje o wysokiej penetracji w genach takich jak BRCA1 i BRCA2.
niektóre odziedziczone mutacje nie wydają się jednak zbytnio wpływać na funkcjonowanie genów i często nie powodują oczywistych problemów. Mutacje te nazywane są ” niską penetracją.”Mutacje o niskiej penetracji mogą wpływać na ryzyko raka poprzez subtelny wpływ na takie rzeczy, jak poziom hormonów, metabolizm lub inne rzeczy, które wchodzą w interakcje z czynnikami ryzyka raka., Uważa się, że mutacje o niskiej penetracji wraz z wariantami genów (omówione poniżej) są odpowiedzialne za większość ryzyka raka, które występuje w rodzinach.
warianty genów
ludzie mogą mieć również różne wersje genów, które nie są mutacjami. Wspólne różnice w genach nazywane są wariantami. Wersje te są dziedziczone i są obecne w każdej komórce ciała. Najczęstszym rodzajem wariantu genu jest zmiana tylko jednej zasady (nukleotydu) genu. Są to polimorfizmy pojedynczych nukleotydów (SNPs, wymawiane „snips”)., Szacuje się, że w DNA każdej osoby znajdują się miliony SNP.
inne typy wariantów są mniej powszechne. Wiele genów zawiera sekwencje zasad, które są powtarzane w kółko. Wspólny typ wariantu wiąże się ze zmianą liczby tych powtórzeń.
niektóre warianty nie mają widocznego wpływu na funkcję genu. Inne mają tendencję do subtelnego wpływania na funkcję genów, np. czyniąc je nieco mniej lub bardziej aktywnymi. Zmiany te nie powodują raka bezpośrednio, ale mogą sprawić, że ktoś bardziej narażony na raka, wpływając na takie rzeczy, jak poziom hormonów i metabolizm., Na przykład niektóre warianty genów wpływają na poziom estrogenu i progesteronu, co może wpływać na ryzyko raka piersi i endometrium. Inne mogą wpływać na rozkład toksyn w dymie papierosowym, dzięki czemu osoba bardziej narażona na raka płuc i innych nowotworów.
warianty genów mogą również odgrywać rolę w chorobach wpływających na ryzyko raka – takich jak cukrzyca i otyłość.
warianty i mutacje o niskiej penetracji mogą być podobne. Główną różnicą między nimi jest to, jak powszechne są. Mutacje są rzadkie, podczas gdy warianty genów są bardziej powszechne.,
mimo to, ponieważ te warianty są powszechne i ktoś może mieć ich wiele, ich efekt może się sumować. Badania wykazały, że te warianty mogą wpływać na ryzyko raka i, wraz z mutacjami o niskiej penetracji, mogą stanowić dużą część ryzyka raka, które występuje w rodzinach.
inne sposoby, w jakie komórki zmieniają geny i aktywność genów
chociaż wszystkie komórki twojego ciała zawierają te same geny (i DNA), w niektórych komórkach aktywne są różne geny niż w innych. Nawet w obrębie pewnej komórki, niektóre geny są aktywne w niektórych momentach i nieaktywne w innych., Włączanie i wyłączanie genów w tym przypadku nie opiera się na zmianach w sekwencji DNA (jak mutacje), ale za pomocą innych środków zwanych zmianami epigenetycznymi.
metylacja DNA: w tego typu zmianie epigenetycznej cząsteczka zwana grupą metylową jest przyłączona do niektórych nukleotydów. Zmienia to strukturę DNA tak, że gen nie może rozpocząć procesu wytwarzania białka, dla którego koduje (proces ten nazywa się transkrypcją). To w zasadzie wyłącza Gen., U niektórych osób z mutacją w jednej kopii genu podatności na raka, druga kopia genu staje się nieaktywna nie przez mutację, ale przez metylację.
modyfikacja histonów: chromosomy składają się z DNA owiniętego wokół białek zwanych histonami. Białka histonowe można zmieniać dodając (lub odejmując) coś, co nazywa się grupą acetylową. Dodanie grup acetylowych (acetylacja) może aktywować (włączać) tę część chromosomu, natomiast zabranie ich (deacetylacja) może go dezaktywować (wyłączać). Metylacja jest również używana do aktywacji i dezaktywacji części chromosomów., Białka histonowe mogą być również zmieniane przez dodawanie lub odejmowanie grup metylowych (metylacja i demetylacja). Chociaż Nieprawidłowa modyfikacja histonu nie jest znana z tego, że powoduje raka, leki, które zmieniają modyfikacje histonu, mogą pomóc w leczeniu raka poprzez włączenie genów, które pomagają kontrolować wzrost i podział komórek.
interferencja RNA: RNA (kwas rybonukleinowy) jest ważny wewnątrz komórek jako środkowy krok, który pozwala Genom kodować białka. Ale niektóre małe formy RNA mogą zakłócać ekspresję genów poprzez przyłączanie się do innych fragmentów RNA lub nawet wpływanie na histony lub samo DNA., Opracowywane są leki, które wpływają na nieprawidłowe geny w komórkach nowotworowych poprzez interferencję RNA.