Funktionen mutierter Krebsgene, Zellmembranrezeptoren und Signalwege

Gene, die in Krebszellen häufig Mutationen aufweisen, haben großen Einfluss auf die Entstehung und Ausbreitung der Erkrankung. Dieser Beitrag behandelt wichtige Proteinarten, die von krebsrelevanten Genen kodiert werden und entscheidend an zellulären Signalwegen beteiligt sind. Sie nehmen unterschiedliche Signale von der Zelloberfläche bis ins Zellinnere auf und steuern Vorgänge wie Wachstum, Vermehrung und Überleben.

Zellmembranrezeptoren: Der erste Schritt der Signalübertragung

Viele Rezeptoren liegen auf der Zelloberfläche und nehmen Signale aus der Umgebung wahr. Andere befinden sich im Zytoplasma oder in Organellmembranen und reagieren auf Signale, die ins Zellinnere gelangen. Ihr Verständnis ist grundlegend dafür, wie eine unkontrollierte Vermehrung von Krebszellen beginnt.

Zunächst betrachten wir zwei wesentliche Rezeptortypen in der Zellmembran, die an krebsbezogenen Signalwegen beteiligt sind:

1. G-Protein-gekoppelte Rezeptoren (GPCR) und
2. Rezeptortyrosinkinasen (RTK).

G-Protein-gekoppelte Rezeptoren (GPCR): Aktivierung durch Signale von außerhalb der Zelle

G-Protein-gekoppelte Rezeptoren (GPCR) durchspannen die Zellmembran siebenmal und können außerhalb der Zelle gelegene Liganden binden. Sie heißen so, weil die Ligandenbindung im Zellinneren eine als „G-Proteine“ bezeichnete Proteinklasse aktiviert. Die Aktivierung der GPCR löst verschiedene nachgeschaltete, sogenannte Downstream-Signalwege aus, die Wachstum, Vermehrung und weitere Zellfunktionen regulieren.

Rezeptortyrosinkinasen (RTK): Wichtige Rolle bei intrazellulärer Phosphorylierung und Signalübertragung

Eine weitere wichtige Rezeptorklasse sind die in der Zellmembran gelegenen Rezeptortyrosinkinasen (RTK) mit nur einer Transmembrandomäne. Bei Ligandenbindung lagern sie sich zusammen (Dimerisierung), werden aktiviert und phosphorylieren sich gegenseitig. Phosphorylierung bedeutet das Anfügen einer Phosphatgruppe an ein Protein. Dadurch können sich Signale in der Zelle ausbreiten und Wachstum sowie Metastasierung von Krebszellen fördern.

Nachgeschaltete Signalkaskaden: Ausbreitung des Signals in der Zelle

Zelluläre Signalwege verlaufen als Kaskaden, in denen ein Protein das nächste aktiviert. So wird das Signal innerhalb der Zelle verstärkt. Wichtige Mechanismen sind Phosphorylierung und GTP-Bindung. Während bei der Phosphorylierung eine Phosphatgruppe angefügt und das Protein aktiviert wird, aktiviert die GTP-Bindung G-Proteine. Störungen dieser Vorgänge können unkontrolliertes Zellwachstum und Krebs auslösen.

Transkriptions- und DNA-Reparaturfaktoren: Einfluss von Kernproteinen auf Krebs

Zelluläre Signalwege enden häufig im Zellkern und aktivieren dort die genexpressionssteuernden Transkriptionsfaktoren (TF). Diese aktivieren bestimmte Gene und regulieren so Wachstum, Überleben und Metastasierung. Daneben gibt es im Zellinneren Kernproteine zur DNA-Reparatur. Sie beheben DNA-Schäden, bewahren die genetische Integrität und bilden eine wichtige Schutzlinie gegen die Krebsentstehung.

Zellzyklus und Apoptose: Das zelluläre Gleichgewicht erhalten

Der Ablauf des Zellzyklus und die Entscheidung, wann sich eine Zelle teilt oder stirbt, sind entscheidende Vorgänge für die Krebsentstehung. Proteine, die den Zellzyklus steuern, und Regulatoren des programmierten Zelltods, der Apoptose , erhalten das Gleichgewicht und verhindern eine unnötige Zellvermehrung. Störungen dieser Vorgänge führen in Krebszellen zu unkontrollierter Vermehrung und zur Bildung von Tumorgewebe.

Weitere von Krebsgenen kodierte Proteinarten

Krebsrelevante Gene kodieren zahlreiche unterschiedliche Proteine, darunter Stoffwechselenzyme, Chromatinregulatoren und Proteine des Zytoskeletts. Sie beeinflussen zelluläre Signalwege und sind an der Krebsentstehung beteiligt. Die Funktionen häufig krebsassoziierter Gene zu verstehen, vertieft unser Wissen über die Krebsbiologie.

Dieser Beitrag fasst zusammen, wie mutierte Gene und ihre Proteine zur Krebsentstehung beitragen. Die Untersuchung krebsbezogener Signalwege und Zellfunktionen ist ein wichtiger Schritt zur Entwicklung neuer Behandlungsstrategien.

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UNSERE THEMEN ZUR EINFÜHRUNG IN DIE KREBSGENETIK 

1. Was sind Keimbahnmutationen und somatische Mutationen? Welche Rolle spielen sie bei der Krebsentstehung?
2. Was sind Krebsgene und Mutationen? Protoonkogene und Tumorsuppressorgene
3. Wie beginnt Krebs und wie schreitet er fort?