Biyologlar - Biyolojiye Gerçekçi Yaklaşım

Tümör Baskılayıcı Genler

---

İnsan malignant karsinomlarının çoğunu Ras gen ailesinin mutasyonları oluşturmaktadır. Tümörogenez sonucu oluşan tümörlerin yaklaşık % 30’unda Ras genleri mutasyon geçirmiştir.

Ras Proto-Onkogenleri

İnsan malignant karsinomlarının çoğunu Ras gen ailesinin mutasyonları oluşturmaktadır. Tümörogenez sonucu oluşan tümörlerin yaklaşık % 30’unda Ras genleri mutasyon geçirmiştir. Ras proto-onkogenleri hücresel organizasyonda önemli görevler üstlenir. Hücre membran ile ilişkili sinyal moleküllerini, hücre proliferasyonunu ve bölünmesini regüle eden molekülleri kodlar. Ras yolağında hücre sinyal iletim yolaklarından bilindiği üzere reseptöre bağlanan bir büyüme faktörün ya da spesifik bir ligandın, yanıt olarak hücrenin bölünmesini uyaran sinyallerin hücre membranında nükleusa transferini sağlar.

Ras ilgili ligandın reseptöre bağlanmadığı zamanlar sitozolde GDP’ye bağlı inaktif formdadır, ligandın reseptöre bağlanması ile GDP’den GTP formuna geçerek aktif hale gelir. Esasen bu yolağın amacının hücre sinyallerini çekirdeğe ileterek çekirdek transkripsiyon genlerini uyararak eksprese edilmesini sağlamaktır. Ras, sinyallerini çekirdeğe ilettikten sonra GTP’yi GDP’ye hidroliz ettikten sonra tekrar inaktif formuna döner. Proto-onkogen Ras geninin onkogen Ras genine dönüştüren ve onko-protein Ras mutasyonları GTP’yi GDP’ye hidroliz etmez ve Ras-GTP sürekli aktif kalır ve aktif kalan Ras-GTP anlamsız proliferasyonu stimüle edece için kanser kaçınılmaz bir son olur.

Şekil 1 : Ras proto-onkogenleri hücresel organizasyonda önemli görevler üstlenir. Hücre membran ile ilişkili sinyal moleküllerini, hücre proliferasyonunu ve bölünmesini regüle eden molekülleri kodlar. Ras yolağında hücre sinyal iletim yolaklarından bilindiği üzere reseptöre bağlanan bir büyüme faktörün ya da spesifik bir ligandın, yanıt olarak hücrenin bölünmesini uyaran sinyallerin hücre membranında nükleusa transferini sağlar.

Retinablastoma Tümör Baskılayıcı Geni

Retinablastoma çocukluk çağında görülen bir göz rahatsızlığıdır ve esasen göz tümörü olan retinablastomun ilk tümör baskılayıcı gen olduğu bilinmektedir. Erken teşhis retinablastom için önem ihtiva eder nitekim erken müdahale edilip hastanın uzun ömürlü yaşaması sağlanır. Bu hastalığı taşıyan aileler bir inceleme sonucunda kalıtsal bir hastalık olduğu belirtilmiştir.

Kromozomal lokasyonu 13q14 olarak saptanmıştır. Hücre döngüsünde negatif regülasyonda rol oynayan kritik öneme sahip yapılardır. Rb geninin işlev bozukluğu neticesinde kemik, prostat, meme, akciğer, mesane, beyin, melanoma gibi çeşitli kanserlerde de belirlenmiştir.

Rb proteini nükleer fosfoprotein bazlıdır. 928 amino asitten meydana gelir. 379’dan 772. amino aside kadar paket bir domaindir ve korunmuş olup birçok protein ile de etkileşime girebilmektedir. Bu paket domain ‘spacer’ adı verilen bir ayırıcı bölge ile A ve B olarak iki küçük domainden oluşmaktadır. Spacer denilen bölge hücre siklusunun G1 fazını regüle etmektedir. Cdk2/siklin-E ve Cdk2/siklinA’nın birbirine bağlanarak bu regülasyon gerçekleşir. A ve B paket domaini alfa heliks yapılıdır. Siklinler ve E2F ailesi transkripsiyon faktörleri gibi önem arz eden birçok proteinin bağlandığı domainlerdir. A domaini B domainini daima stabilize edip A-B domaininde herhangi bir mutasyon meydana geldiğinde Rb’nin hem yapısal olarak hem de fonksiyonel olarak bozulması söz konusudur.

Rb proteinin hücre siklusunda G1/S fazlarının kontrol merkezlerini denetleyen bir tümör baskılayıcı proteindir. pRb hücre siklusunun bütün safhalarında ve tüm hücre tiplerinin nükleusunda yer almaktadır. pRb fosforillenmesine göre hücre siklusunda görevi değişkendir yani hücreler eğer G0 fazına girdiyse eğer pRb fosforillenmemiştir, haliyle E2F gibi transkripsiyon faktörlerine bağlanarak, bağlandığı faktörleri inaktive edebilmektedir. G0 fazındaki hücreler spesifik ligandlar ya da büyüme faktörleri ile stimüle edildikten sonra G1 fazına geçip S fazına doğru ilerler. G1 fazı boyunca, pRb Cdk4/siklin D1 kompleks yapılı molekül tarafından fosforillenir. Fosforilasyon sonucu E2F ve diğer düzenleyici transkripsiyon faktörleri serbest hale geçerek salınır. Salınım işleminden sonra ifade ürünü 30’dan fazla genin ekspresyonu indüklenir. S. G2 ve M evrelerini geçtikten sonra pRb eski haline defosforilasyon yolu ile döner, E2F’i tekrar kendisine bağlar ve inaktive pozisyonuna geri döner.

Şekil 2 : Rb proteinin hücre siklusunda G1/S fazlarının kontrol merkezlerini denetleyen bir tümör baskılayıcı proteindir. pRb hücre siklusunun bütün safhalarında ve tüm hücre tiplerinin nükleusunda yer almaktadır. pRb fosforillenmesine göre hücre siklusunda görevi değişkendir yani hücreler eğer G0 fazına girdiyse eğer pRb fosforillenmemiştir, haliyle E2F gibi transkripsiyon faktörlerine bağlanarak, bağlandığı faktörleri inaktive edebilmektedir.

p53 "Genom Gardiyanı" Tümör Baskılayıcı Geni

p53 ve MDM2 Proteinleri

p53 proteini hücrede sentezi süreklidir fakat çok düşük seviyede bulunur çünkü hızla parçalanmaktadır. p53 üzerinde efektif açıdan bir rolü olan MDM2 proteinine p53 proteini bağlanır. MDM2’ye bağlanmış p53 proteini MDM2 tarafından varlığının parçalanması gerçekleşir ve transkripsiyonel aktivasyon bölgesini ortadan kaldırır. Ayrıca MDM2 p53’ün fosforilasyonunu ve asetilasyonunu da önler.

Şekil 3 : p53 ve MDM2 proteini ile beraber hücre döngüsündeki etkileşimi.

Hücre Döngüsünde p53’ün Rolü

Aktif p53 proteini hücrede DNA onarımını eğer onarılamayacak düzeyde hasarlıysa apoptozise teşvik eder. Aktif p53 hücre döngüsünde hücreyi S fazına doğru ilerlemesini kısıtlar akabinde de G1/S ve G2/M kontrol merkezlerini durdurabilir. p53 G1/S noktasını durdurmak için p21 proteinini kodlayan genin transkripsiyonunu indükler. p21 proteini CDK4/siklin D1 kompleks yapılı molekülünü inhibe ederek fosforilasyonu durdurur böylelikle de G1’den S fazına geçiş durmuş olur.

Aktif p53 protein replikasyonun gerçekleştiği S fazına geçiş için hücreyi kısıtlayarak replikasyon sürecini geciktiren genleri stimüle ederek DNA hasar onarımı için zaman kazanmış olur.

Şekil 4 : Aktif p53 proteini hücrede DNA onarımını eğer onarılamayacak düzeyde hasarlıysa apoptozise teşvik eder. Aktif p53 hücre döngüsünde hücreyi S fazına doğru ilerlemesini kısıtlar akabinde de G1/S ve G2/M kontrol merkezlerini durdurabilir.

p53 ve Apoptozis

 

Aktif p53 hasara uğramış ve tamir edilemeyecek düzeyde olan hücreyi ya da DNA molekülünü apoptoza sevk eder. p53 proteini bu sevk işini Bax geninin aktivasyon, Bcl-2 geninin de inaktivasyonu (baskılanması) ile gerçekleştirir. BAX proteini ile Bcl-2 proteini normal hücrelerde heterodimer kompleks yapı halindedirler. Ancak aktif p53 proteini Bax genini uyararak ortamdaki BAX protein seviyesi artarak aralarında bir homodimer yapısı oluşup apoptoza sevk eder. Aktif p53’ten yoksun malignant karsinomalarda BAX protein seviyesi artmaz ve apoptozisten sürekli bir kaçış halindedirler.

Şekil 5 : Aktif p53 hasara uğramış ve tamir edilemeyecek düzeyde olan hücreyi ya da DNA molekülünü apoptoza sevk eder.

Tümör Baskılayıcı Gen Olarak Kodlamayan RNA’lar

İnsan genomunun neredeyse %1.5’lik kısmı proteinleri kodlayan genlerden ve geri kalan kısmı çöp DNA olarak biliniyordu ta ki İnsan Genom Projesi’nde (HGP) raporlanan sonuçların yayımlanmasına kadar. İnsan Genom Projesi ile genomun haritalandırılması ardından hızla gelişen sekans teknikleri ile genomun yaklaşık olarak %90 civarının transkribe olduğu belirlenmiştir. Ancak protein kodlaması olmadığı da bilinmektedir. Kodlamayan bölgelerin (intronların) önemli biyolojik özellikleri ve fonksiyonları olduğu yapılan bilimsel araştırmalar ile tespit edilmiştir. Kodlamayan RNA moleküllerin genlerin transkripsiyonel motiflerinin ifadesini düzenlemeleri ve translasyonel düzenlemelerden sorumlu olup bunun yanında da DNA replikasyon başlama bölgeleri, sentromeler ve telomerlerin oluşumundan çeşitli hücresel organizasyonlarda görev aldığı keşfedilmiştir. Genomdaki bütün transkripsiyonu RNAP (RNA Polimeraz) tarafından yapılmaktadır. O halde transkripsiyon faktörleri ve aktivatörler aracılığı ile kodlamayan RNA’ların kontrolü regüle edilebilmektedir. Hücre siklusunun kontrolünü sağlamada ve tümörojenite sürecini baskılayan faktörler olarak da rol oynarlar.

Çeviren ve Derleyen: Alper Demirezen

Kaynak

1.Cooper, G.,M., Hausman, R., E., 2016. ‘’Hücre Moleküler Yaklaşım’’, Çeviri Editörleri: Atabey, N., Kalay, E., Sakızlı, M., İzmir Tıp Kitabevi, İzmir.

2.Baran, Y., 2018. Kanser Moleküler Biyolojisi, Yardımcı Editörler: Kiraz, Y., Ulu, GT., Kısayol Yayıncılık.

Görsel Kaynak

1.https://memorang.com/flashcards/158422/Neoplasia

2.https://www.researchgate.net/figure/The-tumor-suppressor-pathways-p53-and-retinoblastoma-RB-control-the-DNA-damage_fig1_259201305

3.https://www.nature.com/articles/nrc991

4.https://www.researchgate.net/figure/Cell-cycle-control-by-p53-The-p53-expression-is-tightly-regulated-by-MDM2-in-a-negative_fig1_221923826

5.https://www.discoverymedicine.com/Joana-D-Amaral/2010/02/20/the-role-of-p53-in-apoptosis/

---