24

‫מבוא לביולוגיה של התא‬ ‫המרצה‪ :‬פרופ' דניאל וורשנר‬

‫‪31/05/2005‬‬ ‫הרצאה מס' ‪24‬‬

‫עמוד ‪ 1‬מתוך ‪2‬‬

‫הרצאה מס' ‪ :24‬סרטן ווירוסים‬ ‫התרבות של תאים או עצירת התרבות הם פועל יוצא של ביטוי של מידע גנטי‪ .‬הרפרטואר של הגנים שמבוטאים קובע‬ ‫את הפנוטיפ של התא‪.‬‬

‫סרטן=‪Malignancies=Malign Tumors‬‬

‫≠‬

‫גידולים שפירים‬

‫סרטן‪ :‬התרבות בלתי מבוקרת של תאים‪.‬‬ ‫רוב הסרטנים הם ‪) Clones‬גם אנו שיבוט של הזיגוטה(‪ .‬הם מתחילים כגידולים ראשוניים של תאים שניזוקו בחומר הגנטי‪,‬‬ ‫ואז התאים‪ ,‬שצברו מספיק מוטציות )מספיק שיבושים(‪ ,‬מתנתקים מהגידול הראשוני‪ ,‬ונודדים במחזור הדם והלימפה‪,‬‬ ‫וכך יוצרים גרורות )‪ :(Metastases‬תאים של רקמה מסוימת שמתרבים ברקמה אחרת‪.‬‬ ‫תאים סרטניים הם לרוב בדרגת מיון יותר קטנה מתאי הרקמה ממנה הם נוצרו‪ .‬יש שתי סיבות אפשריות לכך‪ ,‬אך לא‬ ‫ידוע מה הסיבה הנכונה‪:‬‬ ‫א‪ .‬זהו תהליך של דה‪-‬דיפרנציאציה של תא שעבר כבר התמיינות סופית‪.‬‬ ‫ב‪ .‬הסרטן נוצר בתאי גזע של הרקמה‪.‬‬ ‫הנזק הגנטי שגורם לסרטן יכול להיות משני מקורות‪:‬‬ ‫רקע גנטי‪ :‬ה‪ DNA-‬פגום כבר בשלב הזיגוטה‬ ‫‬‫פגיעה כתוצאה מתנאי סביבה )‪ UV‬למשל(‬ ‫‬‫התרבות תאים מהירה ומבוקרת )לא סרטנית(‪:‬‬ ‫בעת פציעה )אפיתל האור(‬ ‫‬‫בתאים המתחלפים מהר )אפיתל המעי(‬ ‫‬‫בתגובות אימוניות )ממברנות מוקוזיות(‬ ‫‪-‬‬

‫חלוקת תאים נורמלית מתרחשת בתגובה לאותות רגילים )‪ (grow factors‬שהתא מקבל‪ .‬האות נקשר לרצפטור שגורם‬ ‫לשרשרת העברת אותות בתוך התא‪ ,‬והסיגנל מגיע לגרעין‪ ,‬ושם מופעל ביטוי של גנים‪ ,‬שגורמים לתא להתרבות‪ .‬אם יש‬ ‫מוטציה בקולטן שגורמת לו לאי הפסקת האות‪ ,‬האות להתרבות ימשיך להתקבל‪ .‬מוטציה כזו היא מוטציית ‪gain of‬‬ ‫‪ ,function‬ולכן מספיק אלל אחד פגוע כדי לגרום לפנוטיפ מוטנטי‪.‬‬ ‫שיבוש בכל אחד מהשלבים מרגע קבלת האות ועד הביטוי של הגנים יכול לגרום לסרטן‪.‬‬ ‫‪ – proto-oncogenes‬גנים תקינים וחיוניים לגוף‪ ,‬אשר יכולים לעבור מוטציה‪ ,‬ולגרום לסרטן‪ .‬כאשר ‪proto-oncogen‬‬ ‫נפגע הוא נקרא ‪.oncogen‬‬ ‫ישנם גם גנים מדכאי גידולים )‪ .(tumor suppressor genes‬אלו מקודדים לחלבונים שתפקידם לעצור התרבות וגדילה‬ ‫של תאים‪ .‬מוטציה בגנים אלו תסיר את ההגבלה על ההתרבות של התא‪ .‬מוטציה כזו היא מוטציית ‪,Loss of function‬‬ ‫ולכן היא לא תשפיע אלא במצב ששני האללים פגועים‪.‬‬ ‫גורמי סרטן )הופכים פרוטואונקוגנים לאונקוגנים(‪:‬‬ ‫— מוטגנים – יוצרים מוטציות ב‪DNA-‬‬ ‫— פרדיספוזיצה גנטית‬ ‫— קרינה‬ ‫— חומרים קרצינוגנים‬ ‫— וירוסים‬ ‫שיבושים בסרטנים שונים‪:‬‬ ‫שיבוש בקולטן )‪(EGF Receptor‬‬ ‫בסרטן שד‪:‬‬ ‫מוטציה בחלבון ‪) RAS‬בח' אמינו אחת(‪.‬‬ ‫סרטני לבלב‪:‬‬ ‫טרנסלוקציה ב‪ DNA-‬שיוצרת קינזה לא מבוקרת‬ ‫סרטנים שונים‪:‬‬ ‫מוטציה בפקטור שיעתוק ‪MYC‬‬ ‫כיצד בודדו את האונקוגנים לראשונה?‬ ‫טרנפורמציה ‪ In-Vitro‬על ידי תאי אדם סרטניים‪:‬‬

‫כך בודדו את הגנים שאחראים ליצרת הגידול‪ .‬בדרך זו בודד לראשונה החלבון ‪.RAS‬‬

‫דרכים להפעלת ‪:oncogen‬‬ ‫‪ .1‬מוטציה נקודתית‪ :‬הפיכת ח' אמינו אחת לאחרת‪) .‬ב‪ RAS-‬שינוי בקודון ‪ 12‬או ‪ 61‬גורם לחלבון להיות היפראקטיבי(‪.‬‬ ‫‪ :Gene amplification .2‬אמפליפיקציה של הגן – יצירת עותקים רבים של הגן ב‪.DNA-‬‬ ‫‪ :Chromosome rearrangements .3‬טרנסלוקציה של חלק מסוים בגן למשל‪ .‬אם פרומוטור מאוד חזק עובר‬ ‫‪ rearrangement‬קרוב ל‪ proto-oncogen-‬הוא יגרום לשיעתוק מוגבר שלו‪.‬‬ ‫ניתן להסכל על גן בשיטת ‪) Fluorescent in-situ Hybridization‬הכלאה פלוארסצנטית במקום(‪:‬‬ ‫מסנתזים רצף ‪ DNA‬פלואורסצנטי משלים לגן ‪) MYC‬מקודד לפקטור שיעתוק(‪ .‬פותחים את סליל ה‪ DNA-‬הכפול‪ ,‬והסימון‬ ‫נדבק לגן‪ .‬בתא נורמלי רואים עותק אחד של ‪ .MYC‬בתא סרטני רואים את שני האללים של הגן הפגום‪ .‬בגלל שהגנום‬ ‫לא יציב בתא הסרטני יש אמפליפיקציה עצומה של ה‪.MYC Gene-‬‬

‫סיכום‪ :‬גבריאל מירקוס‬

‫מבוא לביולוגיה של התא‬ ‫המרצה‪ :‬פרופ' דניאל וורשנר‬

‫‪31/05/2005‬‬ ‫הרצאה מס' ‪24‬‬

‫עמוד ‪ 2‬מתוך ‪2‬‬

‫אונקוגן קולטן של ‪ (Epidermal Growth Factor) EGF‬שמוכנס לתאי בלוטת חלב של עכבר‪ ,‬גורם להתעבות של הצינורות‪.‬‬ ‫שלבי התפתחות סרטן‪:‬‬ ‫‪ – Hyperplasia‬גידול יתר של תאים ברקמה‪.‬‬ ‫‪ – Mild Displasia‬שיבוש גדול יותר בתאים‪.‬‬ ‫‪ – (Severe Displasia) Carcinoma in situ‬סרטן ממוקד‬ ‫‪ – Cancer‬סרטן מלא שפולש למקומות מרוחקים מהרקמה המקורית שלו‪.‬‬ ‫המעבר מתא נורמלי דרך כל השלבים עד לסרטן פולש תלוי בפגיעה במספר אונקוגנים‪ .‬המוטציות הן תוצר אחת של‬ ‫השנייה )לא בלתי תלויות(‪.‬‬ ‫בגידול שפיר – אין אונקוגנים שמאפשרים לתאים לעזוב את הרקמה ולפוך את הסרטן לממאיר‪.‬‬ ‫ניסוי המאשש את הטענה שסרטן נגרם כתוצאה מפגיעה במספר גנים‪:‬‬ ‫יצרו עכברים טרנסגנים ע"י החדרת האונקוגן ‪ MYC‬לביצית מופרית של עכבר‪ Upstream .‬לאונקוגן ‪ MYC‬הוכנס פרומוטור‬ ‫שגורם לכך ש‪ MYC-‬יבוטא בבלוטות החלב של העכבר‪ .‬כ‪ 25%-‬מהעכברים לקו בגידולים‪ .‬בניסוי דומה עם האונקוגן‬ ‫‪ RAS‬כ‪ 50%-‬מהעכברים פיתחו סרטן‪ .‬בניסוי עם עכברים טרנסגנים שאליהם הוכנס ‪ MYC+RAS‬פגומים כל העכברים‬ ‫קיבלו סרטן‪.‬‬ ‫בגרעין התא קיים פקטור שיעתוק בשם ‪ E2F‬שנקשר לפרומוטור‪ ,‬ומשרה שיעתוק‬ ‫של חלבון הדרוש לתחילת המיטוזה‪ .‬חלבון ‪ (Retino Blastoma) Rb‬מבקר את‬ ‫פעילות ה‪ ,E2F-‬ע"י כך שהוא קושר ‪ E2F‬ולא מאפשר לו להיקשר לפרומוטור‪ ,‬וכך‬ ‫לא מסונתזים חלבונים שדרושים על מנת לעבור למיטוזה‪ Rb .‬הוא דוגמה ל‪-‬‬ ‫‪.tumor suppressor gene‬‬ ‫‪ Human Papiloma virus‬הם וירוסים שגורמים לסרטן‪ .‬הם מקודדים לחלבון בשם‬ ‫‪ ,E7‬שמתחבר ל‪ ,Rb-‬וכך מבטל את הבקרה על ‪ .E2F‬כתוצאה מכך הגן משועתק‪.‬‬ ‫חלבון ‪ E7‬הוא אונקוגן‪.‬‬ ‫גילוי האונקוגנים שמקורם בנגיפים‪:‬‬ ‫מדענים ראו שבבעלי חיים שנדבקו בוירוסים מסויימים התפתח סרטן‪ .‬הם שיערו שהוירוסים מביאים איתם חומר גנטי‬ ‫שגורם לסרטן )=אונקוגנים(‪ ,‬ואכן בודדו אונקוגן מהוירוסים‪ .‬אחד הוירוסים הללו הוא‪.(RSV) Rous sarcoma virus‬‬ ‫האונקוגן נקרא ‪ .(Virus sarcoma) v-src‬הפרוטואונקוגן בגופנו נקרא ‪ ,c-src‬והוא לא זהה ל‪ ,v-src-‬כי באונקוגן אין בקרה‬ ‫על פעילות הגן‪ .‬מצאו שה‪ v-src-‬מקודד לאנזים שמזרחן חלבונים שיושב בצומת חשוב מאוד‪.‬‬ ‫‪Sarcoma‬‬

‫סוג של סרטן‬

‫ישנו וירוס אחר שנקרא ‪) feline osteosarcoma virus‬וירוס שגורם לסרטן בעצמות של חתולים(‪.‬‬ ‫האונקוגן בגנום של הוירוס נקרא ‪ .(virus feline osteosarcoma) v-fos‬גן ה‪ v-fos-‬הוא פקטור שיעתוק‪ ,‬והוא יכול לגרום‬ ‫להתמרה של התא‪ .‬זו הוכחה נוספת שפעילות לא תקינה של פקטור שיעתוק יכולה לגרום להתפתחות של סרטן‪.‬‬

‫כיצד הוירוס גורם לסרטן?‬ ‫וירוסים‪ :‬חומר גנטי )‪ DNA‬או ‪ (RNA‬עטוף מעטפת חלבונים‪ .‬לא חיים ולא מתים‪ ,‬מתרבים רק בתוך תא מאכסן תוך ניצול‬ ‫חומרים בתוכו‪.‬‬ ‫ניקח לדוגמה ‪) Single-stranded RNA Retrovirus‬עושה ‪:(Reverse transcription‬‬ ‫הוא נקשר לממברנה‪ ,‬חודר לתוך התא‪ ,‬משחרר את הגנום )‪ ,(single stranded RNA‬עושה ‪Reverse transcription‬‬ ‫)באמצעות ה‪ (transcriptase-‬ויוצר ‪ .Double stranded DNA‬הסליל הכפול הזה מוכנס לתוך הגנום של התא המאכסן‪,‬‬ ‫משועתק על ידי התא המאכסן‪ ,‬וכך נוצרים הרבה וירוסים חדשים‪.‬‬ ‫לעיתים )בטעות( מתווסף לתוך הגנום של הוירוסים החדשים חלק מהגנום התאי‪ .‬כך יתכן ש‪ proto-oncogen-‬של התא‬ ‫נכנס לגנום של הוירוס‪ ,‬שם הוא יכול לעבור מוטציה ולהפוך לאונקוגן‪.‬‬ ‫הגנום של ‪ Rous Sarcoma Virus‬רגיל הוא מצומצם מאוד‪ .‬הוא כולל את החלבונים‪:‬‬ ‫‪ – env‬מקודד למעטפת החלבונית‪.‬‬ ‫‪ - (polymerase=) pol‬מקודד ל‪;Reverse transcriptase-‬‬ ‫‪;gag‬‬ ‫הוירוס משתמש באנזימים שונים בתא למטרותיו‪ .‬כאשר הוירוס עובר אינטגרציה הוא חוטף לעיתים גן של התא )בדוגמה‬ ‫שלנו ‪ ,(src‬גורם למוטציה בגן והופך אותו לאונקוגן‪.‬‬

‫סיכום‪:‬‬ ‫‪proto-oncogens‬‬ ‫מוטציה‬

‫אונקוגנים‬

‫הם גנים נורמלים הדרושים להתרבות נורמלית של התא‪.‬‬ ‫התרבות מוגברת של התא‬

‫עוד מוטציות‬

‫&‬ ‫‪tumor suppressor genes‬‬ ‫מוטציה בשני האללים‬

‫תא סרטני‬

‫גרורות לרקמות אחרות‪.‬‬

‫‪ -‬תפקידם למנוע הפכיתם של תאים לסרטניים‪.‬‬

‫תא סרטני‪.‬‬

‫סיכום‪ :‬גבריאל מירקוס‬