Skip to main content
Global

10.4: סרטן ומחזור התא

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    205778

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    מיומנויות לפיתוח

    • תאר כיצד סרטן נגרם על ידי צמיחת תאים בלתי מבוקרת
    • להבין כיצד פרוטו-אונקוגנים הם גנים נורמליים של תאים שכאשר הם עוברים מוטציה הופכים לאונקוגנים
    • תאר כיצד מתפקדים מדכאי הגידול
    • הסבר כיצד מדכאי גידולים מוטנטים גורמים לסרטן

    סרטן כולל מחלות רבות ושונות הנגרמות על ידי מנגנון משותף: צמיחת תאים בלתי מבוקרת. למרות היתירות והרמות החופפות של בקרת מחזור התא, אכן מתרחשות שגיאות. אחד התהליכים הקריטיים המנוטרים על ידי מנגנון המעקב אחר מחסום מחזור התא הוא שכפול נכון של DNA במהלך שלב S. גם כאשר כל בקרות מחזור התא מתפקדות במלואן, אחוז קטן משגיאות השכפול (מוטציות) יועברו לתאי הבת. אם שינויים ברצף הנוקלאוטידים של ה-DNA מתרחשים בתוך חלק מקודד של גן ואינם מתוקנים, נוצרת מוטציה גנטית. כל סוגי הסרטן מתחילים כאשר מוטציה גנטית מולידה חלבון פגום הממלא תפקיד מפתח ברביית התא. השינוי בתא הנובע מהחלבון המעוות עשוי להיות מינורי: אולי עיכוב קל בקשירה של Cdk לציקלין או חלבון Rb שמתנתק מה-DNA היעד שלו כשהוא עדיין זרחני. אולם אפילו טעויות קלות עשויות לאפשר לטעויות הבאות להתרחש ביתר קלות. שוב ושוב, שגיאות קטנות לא מתוקנות מועברות מתא האב לתאי הבת ומוגברות ככל שכל דור מייצר יותר חלבונים לא מתפקדים מנזק ל-DNA לא מתוקן. בסופו של דבר, קצב מחזור התא מואץ ככל שהיעילות של מנגנוני הבקרה והתיקון יורדת. צמיחה בלתי מבוקרת של התאים המוטטים עולה על הצמיחה של תאים נורמליים באזור, וגידול ("-אומה") יכול להיווצר.

    פרוטו-אונקוגנים

    הגנים המקודדים לווסת מחזור התא החיובי נקראים פרוטו-אונקוגנים. פרוטו-אונקוגנים הם גנים נורמליים שכאשר עוברים מוטציה בדרכים מסוימות הופכים לאונקוגנים, גנים הגורמים לתא להפוך לסרטני. שקול מה עלול לקרות למחזור התא בתא עם אונקוגן שנרכש לאחרונה. ברוב המקרים, השינוי ברצף ה- DNA יביא לחלבון פחות פונקציונלי (או לא מתפקד). התוצאה מזיקה לתא וככל הנראה תמנע מהתא להשלים את מחזור התא; עם זאת, האורגניזם אינו נפגע מכיוון שהמוטציה לא תישא קדימה. אם תא אינו יכול להתרבות, המוטציה אינה מופצת והנזק מינימלי. אולם לעיתים מוטציה גנטית גורמת לשינוי המגביר את פעילותו של הרגולטור החיובי. לדוגמה, מוטציה המאפשרת להפעיל את Cdk מבלי להיות שותף עם ציקלין יכולה לדחוף את מחזור התא מעבר למחסום לפני שכל התנאים הנדרשים מתקיימים. אם תאי הבת שנוצרו פגומים מכדי לעבור חלוקות תאים נוספות, המוטציה לא תתפשט ולא יגרם נזק לאורגניזם. עם זאת, אם תאי הבת הלא טיפוסיים מסוגלים לעבור חלוקות תאים נוספות, הדורות הבאים של תאים כנראה יצברו עוד יותר מוטציות, חלקן אולי בגנים נוספים המווסתים את מחזור התא.

    הגן Cdk בדוגמה לעיל הוא רק אחד מני גנים רבים הנחשבים לפרוטו-אונקוגנים. בנוסף לחלבונים הרגולטוריים של מחזור התא, ניתן לשנות כל חלבון המשפיע על המחזור באופן שיעקוף את מחסומי מחזור התא. אונקוגן הוא כל גן שכאשר הוא משתנה מוביל לעלייה בקצב התקדמות מחזור התא.

    גנים מדכאי גידולים

    בדומה לפרוטו-אונקוגנים, רבים מהחלבונים הרגולטוריים של מחזור התא השלילי התגלו בתאים שהפכו לסרטניים. גנים מדכאי גידולים הם מקטעי DNA המקודדים לחלבוני מווסת שלילי, סוג הרגולטורים שכאשר הם מופעלים יכולים למנוע מהתא לעבור חלוקה בלתי מבוקרת. התפקיד הקולקטיבי של חלבוני הגן מדכאי הגידול המובנים ביותר, Rb, p53 ו-p21, הוא להציב מחסום להתקדמות מחזור התא עד להשלמת אירועים מסוימים. תא הנושא צורה מוטציה של רגולטור שלילי אולי לא יוכל לעצור את מחזור התא אם יש בעיה. מדכאי גידולים דומים לבלמים ברכב: בלמים לא תקינים יכולים לתרום לתאונת דרכים.

    גנים שעברו מוטציה p53 זוהו ביותר ממחצית מכל תאי הגידול האנושיים. תגלית זו אינה מפתיעה לאור התפקידים המרובים שממלא חלבון p53 במחסום G 1. תא עם p53 פגום עלול להיכשל בזיהוי שגיאות הקיימות ב-DNA הגנומי (איור\(\PageIndex{1}\)). גם אם p53 מתפקד חלקית אכן מזהה את המוטציות, ייתכן שהוא כבר לא יוכל לאותת לאנזימי תיקון ה-DNA הדרושים. כך או כך, DNA פגום יישאר ללא תיקון. בשלב זה, p53 פונקציונלי יראה את התא בלתי ניתן להצלה ויעורר מוות תאי מתוכנת (אפופטוזיס). הגרסה הפגועה של p53 שנמצאת בתאי סרטן, לעומת זאת, אינה יכולה לעורר אפופטוזיס.

    חלק א: איור זה מראה ויסות מחזור התא על ידי p53 רגיל, אשר עוצר את מחזור התא בתגובה לנזק ל-DNA, הפרעות במחזור התא או היפוקסיה. לאחר תיקון הנזק, מחזור התא מופעל מחדש. אם לא ניתן לתקן את הנזק, מתרחשת אפופטוזיס (מוות תאי מתוכנת). חלק ב ': מוטציה p53 אינה עוצרת את מחזור התא בתגובה לנזק תאי. כתוצאה מכך, מחזור התא נמשך, והתא עלול להפוך לסרטני.
    איור\(\PageIndex{1}\): תפקידו של p53 תקין הוא לנטר את ה-DNA ואת אספקת החמצן (היפוקסיה היא מצב של אספקת חמצן מופחתת). אם מתגלה נזק, p53 מפעיל מנגנוני תיקון. אם התיקונים אינם מוצלחים, p53 מסמן אפופטוזיס. תא עם חלבון p53 לא תקין אינו יכול לתקן DNA פגום ולכן אינו יכול לאותת על אפופטוזיס. תאים עם p53 לא תקין יכולים להפוך לסרטניים. (קרדיט: שינוי עבודה מאת תיירי סוסי)

    תרגיל \(\PageIndex{1}\)

    וירוס הפפילומה האנושי יכול לגרום לסרטן צוואר הרחם. הנגיף מקודד ל- E6, חלבון הקושר את p53. בהתבסס על עובדה זו ומה שאתה יודע על p53, איזו השפעה לדעתך יש לקשירת E6 על פעילות p53?

    1. E6 מפעיל את p53
    2. E6 משבית את p53
    3. E6 מוטציות p53
    4. סימני כריכה E6 p53 לפירוק
    תשובה

    D. E6 סימני כריכה p53 לפירוק.

    לאובדן תפקוד p53 יש השלכות אחרות על מחזור התא. מוטציה p53 עלולה לאבד את יכולתה להפעיל ייצור p21. ללא רמות נאותות של p21, אין חסימה יעילה על הפעלת Cdk. בעיקרו של דבר, ללא p53 מתפקד במלואו, מחסום G 1 נפגע קשות והתא ממשיך ישירות מ- G 1 ל- S ללא קשר לתנאים פנימיים וחיצוניים. עם השלמת מחזור התא המקוצר הזה, נוצרים שני תאי בת שירשו את הגן p53 שעבר מוטציה. בהתחשב בתנאים הלא אופטימליים שבהם התא האב התרבה, סביר להניח שתאי הבת ירכשו מוטציות אחרות בנוסף לגן מדכא הגידול הפגום. תאים כגון תאי בת אלה צוברים במהירות הן אונקוגנים והן גנים מדכאי גידולים שאינם מתפקדים. שוב, התוצאה היא גידול הגידול.

    קישור ללמידה

    היכנס לאתר זה כדי לצפות באנימציה של האופן שבו סרטן נובע משגיאות במחזור התא.

    סיכום

    סרטן הוא תוצאה של חלוקת תאים לא מבוקרת הנגרמת על ידי פירוק המנגנונים המווסתים את מחזור התא. אובדן השליטה מתחיל בשינוי ברצף ה- DNA של גן המקודד לאחת המולקולות הרגולטוריות. הוראות פגומות מובילות לחלבון שאינו מתפקד כמו שצריך. כל הפרעה במערכת הניטור יכולה לאפשר העברת טעויות אחרות לתאי הבת. כל חלוקת תאים עוקבת תוליד תאי בת עם נזק מצטבר עוד יותר. בסופו של דבר, כל המחסומים הופכים ללא תפקודיים, ותאים המתרבים במהירות דוחקים תאים נורמליים, וכתוצאה מכך גידול או לוקמיה (סרטן הדם).

    רשימת מילים

    אונקוגן
    גרסה מוטציה של גן נורמלי המעורב בוויסות החיובי של מחזור התא
    פרוטו-אונקוגן
    גן נורמלי שכאשר מוטציה הופך לאונקוגן
    גן מדכא גידולים
    קטע של DNA המקודד לחלבוני הרגולטור המונעים מהתא לעבור חלוקה בלתי מבוקרת