Regulation der Genexpression und Ursachen von Krebs

Regulation der Genexpression

Die Zellen synthetisieren nicht permanent Proteine; wenn nötig regulieren sie dies metabolisch. Monod und Jacob entwickelten ein Modell für die Genregulation in Bakterien mit dem Namen Operon. Ein Operon ist ein Satz von Genen auf dem Chromosom, die ziemlich nahe beieinander liegen und Proteine kodieren, die an verschiedenen Stoffwechselprozessen beteiligt sind. In jedem Operon gibt es zwei Klassen von Genen:

Strukturgene

Strukturgene (z. B.) kodieren für die Synthese von Proteinen in einem bestimmten Prozess.

Regulatorgene

Regulatorgene (I) kodieren für die Synthese eines Repressorproteins; dieser Agent steuert die Expression der Strukturgene.

Es gibt außerdem zwei Regionen in der Nähe dieser Gene, deren Basensequenz die Regulation beeinflusst:

Promotor (P)

Der Promotor (P) vor den Strukturgenen ist die Sequenz, die von der RNA-Polymerase erkannt wird und an die sie bindet; er bestimmt den Start der Transkription.

Operator (O)

Der Operator (O) ist eine Region zwischen dem Promotor und der Gensequenz, die vom Repressor erkannt wird. Bindet der Repressor, blockiert er die RNA-Polymerase und behindert die Transkription der Strukturgene; dies führt zur Genrepression. Der Repressor kann durch ein Molekül inaktiviert werden: die Induktion. Induktoren können beispielsweise das Substrat sein, im Falle von Lactose.

Krebs: Genetische und umweltbedingte Ursachen

Krebs tritt auf, wenn die Kontrolle der Zellproliferation und Differenzierung ausfällt; Zellen teilen sich unkontrolliert. Die daraus resultierende Zellmasse schädigt gesundes Gewebe und kann sogar in benachbartes Gewebe metastasieren.

Krebserzeugende Stoffe: Im zwanzigsten Jahrhundert wurde der Zusammenhang zwischen Krebs und Strahlung festgestellt.

Onkogene

Rous zeigte das Vorliegen von infektiösen Viren, die Tumoren erzeugen (bei Hühnern). Er identifizierte ein virales Gen, das als Onkogen bezeichnet wurde. Ein Sarkom ist ein bösartiger Tumor des Muskel- oder Blutgefäßgewebes.

Onkogene und Proto-Onkogene: Bei Krebserkrankungen des Menschen sind neben viralen Genen auch humane Gene beteiligt. Viren können Wirtsgene aktivieren, die zuvor inaktiv waren. So wurden Proto-Onkogene entdeckt. Proto-Onkogene kodieren Proteine, die an der Zellteilung beteiligt sind; sie können kodieren für:

• Faktoren des Wachstums
• Membranrezeptoren für Wachstumsfaktoren
• Intrazelluläre Proteine zur Weiterleitung des Wachstumssignals
• Nukleäre Proteine, die die Zellteilung kontrollieren

Zelluläre Proliferation und Differenzierung werden oft von Transkriptionsfaktoren kontrolliert, die diese Prozesse stimulieren oder hemmen.