وظائف الجينات المتحورة في السرطان ومستقبلات غشاء الخلية ومسارات الإشارة

في الخلايا السرطانية كثيرًا ما تتعرض الجينات لـ الطفرات ، ولهذه الجينات تأثير كبير في تطور المرض وانتشاره. سنركز في هذا المقال على بعض الأنواع الرئيسية من البروتينات التي تشفرها الجينات المرتبطة بالسرطان وتؤدي دورًا حاسمًا في مسارات الإشارة الخلوية. وتلتقط هذه البروتينات إشارات كثيرة مختلفة من سطح الخلية إلى داخلها، وتتحكم في عمليات مثل نمو الخلية وتكاثرها وبقائها.

مستقبلات غشاء الخلية: الخطوة الأولى في نقل الإشارة

توجد مستقبلات كثيرة على سطح الخلية، وتتمثل وظيفتها في التقاط الإشارات المحيطة بها. وتوجد مستقبلات أخرى في سيتوبلازم الخلية أو أغشية العضيات، فتستجيب للإشارات القادرة على الوصول إلى داخل الخلية. وفهم عمل هذه المستقبلات خطوة أساسية لفهم كيفية بدء التكاثر غير المنضبط في الخلايا السرطانية.

سنفحص أولًا نوعين رئيسيين من المستقبلات الموجودة في غشاء الخلية والتي تشارك في مسارات الإشارة السرطانية:

1. المستقبلات المقترنة ببروتين G (GPCR) و
2. مستقبلات كيناز التيروزين (RTK).

المستقبلات المقترنة ببروتين G (GPCR): تنشيط الإشارات القادمة من خارج الخلية

المستقبلات المقترنة ببروتين G (المستقبلات المقترنة ببروتين G، GPCR)، لها بنية تعبر غشاء الخلية سبع مرات وتستطيع الارتباط بالربيطات الموجودة خارج الخلية. وسُميت هذه المستقبلات «بروتين G» لأن ارتباط الربيطة ينشط، عبر هذه الإشارة، فئة البروتينات الموجودة داخل الخلية والمسماة «بروتين G». ويؤدي تنشيط GPCR إلى تحفيز مسارات إشارة مختلفة داخل الخلية تُعرف باسم المسارات التالية للإشارة (المسار اللاحق)، فتؤدي هذه المسارات إلى تنظيم نمو الخلية وتكاثرها ووظائفها الأخرى داخل الخلية.

مستقبلات كيناز التيروزين (RTK): دور مهم في الفسفرة داخل الخلية ونقل الإشارة

فئة مهمة أخرى من المستقبلات توجد في غشاء الخلية ولها نطاق واحد فقط عابر للغشاء، وهي مستقبلات كيناز التيروزين (RTK). وعندما ترتبط RTK بالربيطات، تتجمع (تتشكل ثنائيات) فتنشط وتُجري فسفرة متبادلة. وتعني الفسفرة إضافة مجموعة فوسفات إلى بروتين؛ وهذه العملية تتيح انتشار إشارات مختلفة داخل الخلية، وقد تحفز النمو والنقائل في الخلايا السرطانية.

شلالات الإشارة اللاحقة (Downstream): انتشار الإشارة داخل الخلية

تسير مسارات الإشارة في الخلية على هيئة شلال ينشط فيه بروتينٌ بروتينًا آخر، فتتعزز الإشارة داخل الخلية. وتشمل الآليات الأساسية لهذا الشلال الفسفرة والارتباط بـGTP. فبينما تُنشط الفسفرة البروتين بإضافة مجموعة فوسفات إليه، يتيح الارتباط بـGTP تنشيط بروتينات G. وقد تسبب الاضطرابات في هذه العمليات نموًا غير منضبط ونشوء السرطان في الخلية.

عوامل النسخ وعوامل إصلاح DNA: آثار البروتينات النووية على السرطان

تنتهي مسارات الإشارة داخل الخلية عادةً في النواة، حيث تنشط العوامل التي تتحكم في التعبير الجيني، وهي عوامل النسخ (TF). وتنظم عوامل النسخ عمليات مثل نمو الخلية وبقائها والنقائل عبر تنشيط جينات معينة. وإلى جانب ذلك، توجد بروتينات نووية داخل الخلية معنية بإصلاح DNA. وتحافظ عوامل إصلاح DNA على السلامة الوراثية للخلية بإصلاح تلف DNA، وتشكل خط دفاع مهمًا ضد تطور السرطان.

دورة الخلية والاستماتة: الحفاظ على التوازن الخلوي

استمرار دورة الخلية وتحديد وقت انقسامها وموتها عمليتان حاسمتان تؤثران مباشرةً في تطور السرطان. والبروتينات المنظمة لدورة الخلية ومنظمات الموت الخلوي المبرمج، أي الاستماتة ، تحقق هذا التوازن بمنع التكاثر غير الضروري للخلايا. ويؤدي اختلال هذه العمليات في الخلايا السرطانية إلى تكاثر خلوي غير منضبط وتكون أنسجة سرطانية.

أنواع البروتينات الأخرى التي تشفرها جينات السرطان

توجد أنواع كثيرة مختلفة من البروتينات التي تشفرها الجينات المرتبطة بالسرطان. وتشمل الإنزيمات الأيضية ومنظمات الكروماتين وبروتينات الهيكل الخلوي. وتؤدي هذه البروتينات، التي تؤثر في عمل مسارات الإشارة داخل الخلية، دورًا في تطور السرطان. ويتيح لنا فهم وظائف الجينات المرتبطة كثيرًا بالسرطان معرفة أعمق ببيولوجيا السرطان.

لخصنا في هذا المقال كيف تسهم الجينات المتحورة في الخلايا السرطانية والبروتينات التي تشفرها في تطور السرطان. ودراسة مسارات الإشارة والوظائف الخلوية المرتبطة بالسرطان خطوة مهمة لتطوير استراتيجيات جديدة لعلاجه.

*

عناوين موضوعاتنا في مقدمة وراثة السرطان 

1. ما الطفرات في الخط الجرثومي (الوراثية) والطفرات الجسدية؟ وما دورها في تطور السرطان؟
2. ما جين السرطان والطفرات؟ الجينات الأولية المسرطنة والجينات الكابحة للأورام
3. كيف يبدأ السرطان ويتقدم؟