KONTROL GENETIK PEMBELAHAN SEL: ONKOGEN DAN PROTOONKOGEN Bagaimana suatu sel mengetahui ketika telah tumbuh cukup besar seperti yang seharusnya lalu membagi dan menghasilkan sel-sel progeni? Bahkan E. Coli, yang paling dikenal dari semua organisme seluler, kita masih tidak tahu mekanisme molekulernya di mana sel-sel "mengukur" massa sel dan memulai pembelahan sel pada waktu yang tepat. Kita tahu bahwa permulaan putaran replikasi kromosom sangat tepat dikontrol terlepas dari kondisi pertumbuhan. Selain itu, banyak dari makromolekul yang terlibat dalam inisiasi replikasi kromosom yang telah diidentifikasi dalam E.coli. Namun demikian, meskipun beberapa model telah diajukan untuk menjelaskan bagaimana sel mempertahankan rasio yang tepat dari asal aktif replikasi untuk massa sel, rincian mekanisme kontrol ini tepat dari pembelahan sel tetap tidak diketahui. Pada sel eukariotik, kontrol pembelahan sel lebih kompleks daripada prokariota karena tidak hanya kromosom berduplikasi duplikasi dan sitokinesis harus diatur, tetapi, di samping itu, komponen mitosis harus membentuk fungsi pada waktu yang tepat dalam siklus sel. Dalam ragi Saccharomyces cerevisae, proses pembelahan sel sebagian telah yang membelah dengan mengisolasi dan mempelajari mutan sensitif pada temperatur dalam berbagai tahap siklus sel. Gen-gen mutan yang dinamakan cdc dapat mnyebabkan kerusakan pada siklus pembelahan sel. Dengan menentukan tahap-tahap dalam siklus sel di mana berbagai cdc mutan yang diblokir, ahli genetika mulai menentukan urutan peristiwa yang terjadi selama pertumbuhan sel dan pembelahan. Jika produk gen cdc dapat diidentifikasi dan fungsi mereka ditentukan, akhirnya ada kemungkinan untuk menentukan proses yang terjadi selama siklus sel dalam molekul. Meskipun masih banyak yang harus dipelajari sebelum kita memahami kontrol pembelahan sel pada tingkat molekular, beberapa komponen kunci dari sirkuit peraturan penting telah diidentifikasi.
REGULASI SIKLUS SEL MITOSIS PADA EUKARIOTA Sebagai suatu sel yang tumbuh, membran sel (dan dinding sel dalam sel tanaman) dan sebagian besar komponen sitosol dalam ukuran dan/atau kuantitasnya. Ketika sel mencapai massa kritis, melakukan pembelahan, menghasilkan dua sel anakan yang lebih kecil. Dalam kondisi yang tepat, sel-sel progeni pada gilirannya akan tumbuh dan membelah. Seperti sel-sel ini dilanjutkan melalui siklus sel, dua proses utama harus dilakukan secara akurat dan terkoordinasi. (1) Materi genetik harus digandakan (replikasi DNA semikonservatif). (2) Dua salinan dari materi genetik harus selalu didistribusikan ke dua sel progeni. Hasil studi siklus pembelahan sel (cdc) mutan dari Schizosaccharomyces pombe dan Saccharomyces cerevisiae dan awal pembelahan embrio pada kodok Xenopus laevis menunjukkan bahwa sel membuat komitmen untuk melanjutkan
melalui tahap akhir dari siklus sel. Poin pertama, disebut start, terjadi di dekat akhir fase G1. Pada awalnya, sel menjadi melakukan inisiasi sintesis DNA dalam waktu singkat kemudian pada awal fase S dari siklus sel. Poin kedua adalah melanjutkan melalui kondensasi kromosom dan peristiwa pemisahan kromatid mitosis; ini terjadi pada awal fase M dari siklus sel. Bukti terbaru mengindikasikan bahwa regulasi tertentu protein fungsional sebagai sinyal di kedua poin diatas. Faktor yang menyebabkan mitosis (MPF) pertama kali ditemukan pada Xenopus. Ketika disuntikkan ke dalam oosit MPF Xenopus, itu simulasi oosit untuk memasuki fase M. MPF mengandung setidaknya dua komponen penting: (1) protein yang disebut siklin yang mengalami siklus sintesis dan akumulasi selama G1 dan G2 dan degragrasi selama fase M (dan mungkin juga setelah itu dimulai) dan (2) awal dan M fase spesifik yang disebut protein kinase pp34 (pp untuk phosphoprotein, sebuah protein yang mungkin memiliki kelompok fosfat pada rantai samping asam amino tertentu, dan 34 untuk berat molekul 34.000), yang merupakan produk dari gen 2 cdc dari S.pombe dan gen CDC28 dari S.cerevisiae. Bukti terbaru mengindikasikan bahwa pp34 adalah terlibat dalam kedua peristiwa komitmen. Selain itu, hasil menunjukkan bahwa fosforilasi/fosforilasi dari residu tirosin tunggal (Tyr 15-asam amino 15 dari terminal NH2) secara langsung dapat mengatur baik inisiasi replikasi DNA dan awal fase M ketika pp34 berinteraksi dengan siklin yang sesuai, satu kelas, M-siklin, terlibat dalam M-fase dan kelas kedua, G1 siklin, terlibat dalam keputusan mulai pembelahan. Meskipun komponen tambahan tidak diragukan lagi terlibat dalam mengatur siklus sel pada eukariota, siklin dan protein kinase pp34 merupakan komponen kunci, dan protein homolog telah diidentifikasi pada eukariota, termasuk manusia, katak, landak laut, dan bintang laut.
KOMUNIKASI INTERSELULAR PADA EUKARIOTA MULTISELULER Setiap jaringan di dalam organ dan setiap organ dalam tubuh suatu organisme harus tumbuh dengan ukuran yang tepat untuk itu spesies tertentu. Pertumbuhan tulang, otot, hati, pankreas, dan sebagainya semua harus benar dikoordinasikan selama pertumbuhan dan perkembangan pada tikus, kelinci, atau manusia. Pembelahan sel harus di bawah kontrol yang sangat tepat dalam jaringan masing-masing dan harus mengikuti pada peraturan sinyal yang berbeda dalam jaringan dan organ yang berbeda. Karena keterkaitan yang rumit yang ada antara jaringan yang berbeda dari tanaman atau hewan multiselluler, komunikasi antar jaringan harus memainkan peran sentral yang penting dalam pertumbuhan dan diferensiasi yang lebih tinggi tumbuhan dan hewan. Pembelahan sel, seperti semua proses biologis lainnya, berada di bawah kontrol genetik. Gen tertentu harus mengatur proses pembelahan sel sebagai respons terhadap sinyal intrasel, antarsel, dan lingkungan. Regulasi gen ini diragukan lagi tunduk pada mutasi, seperti semua gen lainnya. Mutasi yang menghapuskan fungsi dari gen pengatur yang diharapkan mengatur pembelahan sel secara
abnormal, baik ketidakmampuan untuk membelah dengan ketidakmampuan semua atau untuk berhenti membelah. Studi terbaru menyebutkan bahwa gen virus yang disebut onkogen (dari bahasa Yunani, onkos berarti "tumor"), yang dapat menyebabkan hilangnya kontrol normal pembelahan sel, telah menyebabkan identifikasi homolog satu set gen yang disebut protoonkogen dalam genom normal hewan, termasuk manusia. Protoonkogen seluler normal dapat dikonversi ke dalam tumor-onkogen menyebabkan sel mengalami mutasi atau menjadi terkait melalui proses rekombinasi. Pengamatan menunjukkan bahwa fungsi sel normal dari protoonkogen melibatkan aspek-aspek tertentu dari kontrol pembelahan sel.
SEL KANKER: KEHILANGAN KONTROL PADA PEMBELAHAN SEL Kanker adalah penyakit yang beragam, yang semuanya menunjukkan pertumbuhan sel yang tidak terkendali dan pembelahan. Dalam jaringan nonsirkulasi, pertumbuhan sel yang tidak terkendali seperti menghasilkan massa sel yang disebut tumor. Tumor atau kanker ganas adalah sel lepas dan bermigrasi ke bagian lain dari tubuh, sehingga menimbulkan tumor sekunder (proses yang disebut metastasis). Tumor bukan kanker atau jinak tidak bermetastasis. Kanker pada manusia bertanggung jawab untuk sejumlah besar penderitaan. Dengan demikian, sejumlah besar uang dan usaha telah diarahkan untuk mempelajari penyakit ini. Meskipun telah ada kemajuan besar dalam deteksi dan pengobatan kanker, ada kemajuan sedikit untuk memahami dasar molekuler kanker. Namun, sekarang ada bukti yang luas bagi keterlibatan lebih dari 40 onkogen yang berbeda dalam terjadinya berbagai jenis kanker pada hewan.
VIRUS PENYEBAB TUMOR: ONCOGEN VIRAL Kebanyakan informasi yang kita bicarakan adalah mengenai oncogen yang dipelajari dari virus tumor atau retrovirus. Nama retrovirus diambil dari kenyataan bahwa virus tersebut menyimpan informasi genetiknya pada sebuah genom RNA untai tunggal, dan kemudian mengubahnya kedalam sebuah DNA untai ganda yang homolog yang terbentuk setelah menginfeksi sel inang. Jadi, mereka menggunakan sebuah aliran ke belakang dari informasi genetik. Biasanya, aliran informasi genetik dari DNA ke RNA selama transkripsi. Code retrovirus untuk sebuah enzim khusus disebut reverse transcriptase (enzim transkripsi balik), yang mengkatalis sintesis dari rangkaian DNA homolog menggunakan molekul-molekul RNA sebagai template (cetakan). Genom-genom dari DNA virus tumor seperti virus polyoma, SV40 (virus 40 simian), dan adenovirus juga berisi oncogen yang mampu menginduksi pertumbuhan sel-sel hewan kultur yang tak terkontrol. Bagaimanapun, oncogen dari DNA virus tersebut memiliki bukti yang sulit untuk dipelajari dari pada
retrovirus itu karena properti penginduksi tumor dari virus DNA ini tidak mudah untuk dibedakan efek yang ditimbulkan oleh replikasi kromosom-kromosom viral dan ekspresi dari gen-gen viral lainnya yang akhirnya berperan penting pada kematian sel inang yang terinfeksi.
Daur Hidup Virus Rous Sarcoma Retrovirus yang paling banyak diketahui adalah mengenai virus Rous sarcoma (Rous diambil dari nama penemunya, dan sarcoma untuk tipe kanker yang diinduksi), yang menginduksi kanker pada sel-sel ayam. Daur hidup dari virus Rous sarcoma digambarkan pada gambar 17.2. singkatnya, setelah virus Rous sarcoma menginfeksi sebuah sel, genom RNAnya berreplikasi ke DNA yang dibentuk oleh enzim transkripsi balik, dan DNA viral diintegrasi menjadi DNA kromosom sel inang. Dalam keadaan terintegrasi, replikasi dan transkripsi dari mesin metabolisme sel inang, hanya menyerupai gen-gen normal dari sel inang. Genom dari virus Rous sarcoma hanya berisi empat gen: gag, yang mana kodekode untuk protein kapsid virion; pol, mengkode enzim transkripsi balik; env, mengkode protein duri-duri yang ada pada amplop atau sampul virial; dan src oncogen (derivat dari sarcoma), yang mengkode sebuah protein kinase membran pembatas. Genom virial juga membawa promoternya yang kuat, jadi produk empat gen virial disintesis dalam jumlah yang banyak. Seluruh gen src bertanggung jawab untuk kemampuan virus Rous sarcoma untuk menyababkan kanker, delesi dari satu gen ini menghasilkan sebuah virus yang menginfeksi dan bereplikasi hanya menyerupai virus yang berisi src, tapi ada satu yang sama sekali nononcogenik.
Keberagaman Onkogen Retroviral Studi mengenai retrovirus lain dari beberapa spesies hewan yang berbeda (paling banyak pada mencit, tikus, ayam, dan spesies tertentu dari monyet) segera untuk identifikasi dari oncogen retroviral lain. Lebih dari 20 oncogen retroviral yang berbeda dideskripsikan pada tabel 17.1, dan lebih banyak lagi kebenaran (fakta) yang ditemukan. Bagaimanapun, studi yang baru ditunjukkan bahwa retrovirus berbeda menginduksi macam kanker yang serupa sering membawa oncogen yang sama atau berkerabat dekat. Jadi, mungkin hanya ada sedikit dari oncogen retroviral yang unik belum diketahui. Jumlahnya, mencakup oncogen dari virus DNA dan dari sel asli, lebih dari 40 gen-gen nyata yang diidentifikasi sesuai dengan definisi dari sebuah oncogen. Bagaimanapun, banyak informasi yang cocok untuk oncogen-oncogen retroviral dan oncogenoncogen yang berkaitan dengan sel asal.
Produk Onkogen Sebagai Regulator Pembelahan Sel
Oncogen dianggap sebagai penyebab pertumbuhan sel tak terkontrol yang mengakibatkan tumor, sebuah kekuatan yang mengantisipasi bahwa produk dari gen-gen ini akan berreaksi oleh stimulasi pembelahan sel dalam beberapa cara. Memang hal itu sekarang jelas bahwa produk dari onkogen-onkogen tersebut memainkan berbagai peran pada regulasi pembelahan sel dalam satu atau lebih banyak macam sel. Sebagai contoh, produk onkogen v-sis dari virus sarcoma simian berkaitan erat untuk sebuah hormon pertumbuhan polipeptida yang disebut platelet-derived growth factor (PDGF). PDGF diproduksi oleh sel-sel platelet sesuai dengan namanya; ia meningkatkan penyembuhan luka dengan menstimulasi pertumbuhan sel-sel pada daerah yang terluka. Virus-virus sarcoma simian membawa gen v-sis yang menyebabkan sarcoma-sarcoma ketika disuntikkan pada kera; mereka juga mentransformasi pertumbuhan fibroblas dalam kultur untuk sebuah neoplastik atau wujud tumor. Kemungkinan, transformasi selular ini ditemukan untuk wujud kanker oleh sebuah mekanisme yang berhubungan untuk efek normal PDGF dalam sel-sel pada daerah yang terluka. Produk-produk encode onkogen lain yang mirip untuk faktor pertumbuhan dan reseptor hormon. Onkogen erbB dan protein enkode fms berhubungan erat dengan reseptor-reseptor untuk faktor pertumbuhan epidermis dan faktor pertumbuhan CSF-1. CSF-1 adalah sebuah faktor pertumbuhan yang menstimulasi pertumbuhan dan diferensiasi dari makrofag. Keduanya dari reseptor faktor pertumbuhan adalah protein transmembran dengan domain jepitan faktor pertumbuhan pada bagian luar sel dan domain protein kinase pada bagian dalam sel. Reseptor ini adalah komponen kunci dalam jalan sinyal transmembran. Akhirnya, produk gen erbA analog dengan reseptor nuklear untuk hormon tiroid T3. Karena protein reseptor transmembran tirosin kinase mampu mengirimkan sinyal mitogenik, hal ini tidak mengejutkan bahwa perubahan struktur dan fungsi dari protein ini suatu saat akan menjadi onkogenik. Jika mereka gagal dalam memakai dan mengirimkan sebuah sinyal yang memerintahkan untuk membelah ketika dalam keadaan normal seharusnya tidak dapat membelah, akibatnya akan menjadi membentuk tumor. Grup terbesar dalam onkogen yang mengenkode protein kinase yang merupakan residu dari fosforilasi tirosin. Beberapa analog dengan reseptor untuk faktor pertumbuhan epidermis dan faktor pertumbuhan CSF-1., tapi berisi reseptorreseptor untuk faktor mitogenik yang belum teridentifikasi. Protein-protein encode enkogen ras yang menjepit GTP dan menunjukkan aktivitas GTPase. Mereka mungkin analog untuk protein yang disebut protein G yang memiliki aktivitas GTPase dan memainkan sebuah peran dalam regulasi enzim adenylcyclase dan level dari AMP di dalam sel. Fungsi dari produk gen ras adalah istimewa dan menarik karena menyangkut fakta bahwa produk ras mutan melibatkan beberapa kenyataan dari jenis-jenis kanker pada manusia. Terakhir kali, onkogen-onkogen lain seperti jun, fos, erbA, dan faktor transkripsi nuklear encode myc yang mengaktivasi ekspresi dari gen-gen spesifik.
Nyatanya, beberapa dari gen-gen yang aktif akan menunjukkan produk encode yang berfungsi sebagai regulator positif dari pembelahan sel. Jadi kesimpulannya, produk-produk onkogen adalah protein sederhana yang memainkan peran utama dalam stimulasi pembelahan sel dalam satu atau banyak tipe sel. Pada beberapa kasus, produk onkogen mungkin berubah atau protein mutan yang memicu pembelahan sel-sel yang pada normalnya tidak membelah dibawah kondisi hidup. Pada kasus lain, produk enkogen menstimulasi pembelahan sel yang abnormal dengan cara overproduksi- dengan mensintesis jumlah yang sangat banyak dari jumlah sel normal.
PROTOONKOGENES DAN ONKOGEN SELULER Gen-gen dengan rangkaian DNA yang sangat mirip dengan onkogen retroviral dan yang mengkode protein dengan properti yang mirip telah diidentifikasi dalam genom hewan tingkat tinggi termasuk manusia oleh penggunaan dua pendekatan eksperimen nyata. (1) Pendekatan pertama meliputi pencarian rangkaian DNA seluler akan hibridisasi silang dengan onkogen virus hewan. (2) pendekatan kedua meliputi pencarian langsung gen penyebab kanker dalam genom sel kanker oleh eksperimen transfeksi , eksperimen dimana di dalam DNA sel-sel tumor terisolasi dan meluas ke kultur sel jaringan normal untuk melihat jika itu akan mengubah banyak sel tersebut untuk menjadi keadaan kanker.
Homology dengan Onkogen Viral Seperti yang disebutkan sebelumnya, onkogen src adalah pertama diidentifikasi dalam genom Rous Sarcoma Viruses (RSV) diisolasi dari ayam. Ketika transcriptase balik digunakan untuk mengubah onkogen src RSV menjadi bentuk cDNA (lihat gambar 13.3 untuk ilustrasi kerja transcriptase balik) dan cDNA ini dilabel dengan 32P dan digunakan sebagai sebuah penyelidikan di bagian Selatan menghapus eksperimen hibridisasi (Bab 13) dengan DNA genomic dari ayam normal, cDNA src hibridisasi dengan fragmen restriksi spesifik DNA genomic dalam tiap eksperimen. Ini tentu tidak memperhatikan asal DNA genomic ayam. Selain itu, rangkaian DNA genomic yang mirip yang hibridisasi dengan penyelidikan cDNA src viral telah diidentifikasi pada semua hewan vertebrata dan bahkan pada lalat buah Drosophilla melanogaster. Eksperimen yang demikian telah didemonstrasikan bahwa DNA genomic dari sel normal (nonkanker) hewan tingkat tinggi mengandung rangkaian DNA yang hibridisasi dengan rangkaian onkogen retroviral esensial. Dalam beberapa kasus, rangkaian-rangkaian homolog dengan onkogen retroviral (contoh: ras) bahkan ditemukan pada eukariot rendah, seperti Saccharomyces cerevisiae. Pertama secara inisial dapat ditebak bahwa rangkaian DNA genomic tersebut yang hibridisai dengan onkogen biasa muncul pada provirus terintegrasi. Bagaimanapun, ini dibuktikan bukan untuk menjadi kasus. Malahan, ketika
rangkaian tersebut diisolasi dari perpustakaan genom dan tergambarkan, mereka ditemukan menjadi gen sel normal dengan struktur yang membedakan mereka dari onkogen viral homolog. Gen sel normal ini dengan homologi pada onkogen sekarang disebut protoonkogen. Dalam beberapa kasus, protoonkogen ini dapat bermutasi menjadi bentuk yang mampu menginduksi onkogenesiskemampuan untuk mengubah bentuk sel menjadi neoplastik atau keadaan seperti kanker (lihat bagian di bawah ini). Bentuknya kemudian, mereka disebut onkogen seluler (disingkat c-onc, contoh: c-src, c-sis, c-myc) untuk membedakan mereka dari rekan viral-nya. Ini berarti bahwa kita sekarang menyebut viral oncogenes lebih tepatnya adalah v-onc’s, sebagai contoh, v-src, v-sis, dan v-myc. Menariknya, beberapa onkogen seluler yang sama diidentifikasi oleh crosshybridization (hibridisasi silang) untuk rangkaian onkogen viral juga telah teridentifikasi atas dasar kemapuannya untuk mengubah bentuk sel yang tumbuh dalam kultur menjadi neoplasti atau kondisi tumor dalam study langsung transfer DNA yang disebut eksperimen transfeksi.
Transfection Experiments (Eksperimen Transfeksi) Deteksi onkogen seluler oleh eksperimen transfeksi berdasarkan kemampuan onkogen untuk mengubah sel nonkanker (digambarkan dengan pembelahan sel tak terkontrol). Fenomena ini disebut transformasi sel atau sederhananya transformasi. Seharusnya tidak dibingungkan dengan proses rekombinasi pada bakteri yang disebut transformasi (didiskusikan dalam bab 5 dan 8), dua fenomena tersebut merupakan proses yang berbeda. Sel normal (tidak berubah) yang tumbuh dalam kultur akan berhenti membelah ketika mereka berhubungan dengan sel tetangga (sebuah fenomena yang disebut contact inhibition), mereka akan membentuk sebuah selapis sel di permukaan botol kultur atau cawan petri dimana mereka tumbuh. Sel-sel yang berubah bentuk tidak menunjukkan kontak inhibisi. Mereka akan tetap membelah meskipun hubungan dengan tetangga dan akan membentuk tumpukan-tumpuka sel atau “tumor” di atas permukaan botol kultur. Ketika DNA dari sel normal digunakan dalam ekperimen transfeksi, sangat lemah, tapi dapat terdeteksi, tingkat transformasi sel teramati. Ketika DNA dari sel yang berubah bentuk digunakan dalam lingkaran kedua eksperimen transfekdi, frekuensi yang lebih tinggi transformasi kadang-kadang teramati. Itulah, frekuensi yang lebih tinggi dari perubahan bentuk (transformasi) diamati dengan isolasi DNA dari klon sel yang berubah bentuk tertentu, tetapi tidak menggunakan isolasi DNA dari klon sel yang berubah bentul lainnya. Ini mengindikasikan bahwa perubahan genetic bertanggung jawab untuk perubahan brntuk dalam kelompok klon sel pertama, tapi itu perubahan epigenetic (perubahan perlkembangan ketidakbakaan) bertanggung jawab untuk perubahan bentuk dalam kelompok kedua sel klon.
Eksperimen transfeksi juga telah digunakan untuk mendemonstrasikan kehadiran onkogen seluler dalam kultur sel diambil dari kejadian spontan bervariasi dan tumor hewan yang diinduksi secara kimiawi. Sebagian besar onkogen seluler terdeteksi oleh eksperimen transfeksi yang telah diisolasi menggunakan DNA rekombinan dan teknik cloning gen. Ketika mereka mengisolasi onkogen seluler dibandingkan dengan onkogen retrovirus dengan beragam prosedur (contoh: hibridisasi DNA, restriksi, analisis enzim, sekuen DNA), banyak dari mereka ditemukan homolog pada 1 dari onkogen retrovirus. Contohnya, c-H-ras onkogen diidentifikasi dengan eksperimen transfeksi dalam DNA dari sel karsinoma kandung kemih manusia mematikan untuk menjadi homolog dengan v-H-ras onkogen virus sarcoma Harvey.
Oncogen Seluler Mengandung Introns, Viral Homolog Mengandung Satu Exons Pernyataan awal, ketika oncogen viral seperti src diklon oleh teknik DNA rekombinan dan digunakan sebagai penyelidikan hibridisasi untuk mencari sequens homolog pada sel normal, seperti sequens yang hampir selalu ditemukan. Sequens homolog ini terdapat pada kromosom sel normal pada hewan normal yang tidak bergabung dengan oncogen viral, karena mereka berbeda dari oncogen viral yang mengganggu sequens coding seperti pada kebanyakan gen eukariotik lainnya. Itu adalah oncogen selular dan protooncogen yang mempunyai banyak ekson yang dipisah oleh intron, sehingga oncogen viral adalah ekson tunggal. Contohnya pada sel src protooncogen ayam mengandung 11 intron yang terbagi dalam 12 sequens coding, sehingga gen RSV v-src merupakan gen tunggal yang tidak diganggu sequens coding. Kedua kode gen v-src dan c-src untuk protein kinase yang menghasilkan residu posphorilate tyrosin. lebih dari itu, dua protein kinase ini mempunyai ukuran dan struktur yang sama. Kedua reaksi protein ini dengan antibody dipersiapakan sebagai antigen. Gabungan dari sequens nukleotida pada ayam gen v-src dan csrc menjadi satu strain (strain Schimd- Ruppin) mengindikasikan bahwa dua gen dikode oleh protein tersebut. Protein c-src mempunyai panjang 533 asam amino dan v-src mempunyai panjang 526 asam amino. Perbedaan utama antara kedua protein ini terdapat pada terminal COOH dimana 12 asam amino terakhir pada protein v-src dipindah oleh 19 asam amino complete yang berbeda pada terminal protein c-src. Selanjutnya, mereka mempunyai 18 pasang nukleotida tunggal yang berbeda antara sequens coding dari v- src dan c-src dan hasilnya terjadi perubahan 8 asam amino pada produk protein. Perubahan 8 asam amino ini pada protein v-src dalam strain Schimd- Ruppin tidak muncul keduanya tidak pada oncogenicyti dalam protein v-src sejak mereka tidak ditemukan pada oncogen v-src biasa. Sehingga perbedaan utama kedua gen ini terdapat pada 11 intron c-src, sedangkan pada v-src tidak ada. Butuh 100 kali lebih banyak protein kinase v-src pes sel pada tumor ayam untuk menginduksi virus rous sarcoma daripada protein kinase c-src pada sel ayam normal.
Konservasi Protooncogen Selama Evolusi Satu argumen protooncogen yang penting dan produk yang mereka kode dalam pertumbuhan sel normal atau pembelahan sel itu adalah protooncogen yang bertahan selama evolusi. Gen c-src tidak hanya ditemukan pada ayam tetapi juga pada burung, mamalia (termasuk manusia), ikan dan insekta seperti Drossophila melanogaster. Lebih dari itu, penjelasan yang jelas gambaran konservasi protooncogen ini diobservasi untuk kebanyakan protooncogen yang lain. Seluruh hewan vertebrata mempunyai protooncogen yang homolog sebagai dasar seluruh daftar oncogen. Drossophila melanogaster mempunyai gen sel normal yang menunjukkan homolog kuat dalam oncogen c-abl, c-erbB, c-fps, craf, c-ras, dan c-myb sel vertebrata, dan juga homolog c-src. Dalam kenyataanya, genom Drossophila melanogaster mempunyai dua gen yang homolog dengan src dan tiga gen yang homolog dengan ras, seperti pada genom vertebrata. Dalam kasus protooncogen ras genom dari saccharomyces cerevisiae ditemukan mempunyai dua sequens homolog sehingga jelas variasi protooncogen dilestarikan selama evolusi berlangsung. Ketika sequens protooncogen homolog dari spesies yang berbeda digabung, sequens ini hampir selalu bisa beradaptasi, perbedaan ini kurang dari 15 % pada sequens pasangan nukleotida. Dalam kasus hubungan jarak relatif yeast dan protooncogen ras vertebrata memprediksi asam amino sequens (prediksi dari sequens nukleotida).
Protooncogene Products : Key Regulators Of Cell Division Selama beberapa tahun yang lalu, sebuah kekayaan informasi, mengumpulkan hal-hal yang berkaitan dengan struktur dan fungsi bermacam-macam protoonkogen. Hal itu sekarang kelihatan jelas dimana hanya sifat yang mempersatukan gen ini sebagai sebuah kelompok dimana mereka semua berperan dalam pengontrolan pembelahan sel. Ketika diklasifikasikan berdasarkan fungsi, protoonkogen yang berbeda muncul secara tiba-tiba dalam 4 kelompok: (1) yaitu yang mengkode faktor pertumbuhan (c-sis) atau reseptor dari faktor pertumbuhan (c-fms dan c-erbB): (2)yang mengkode protein pengikatan GTP dengan aktivitas GTPase (c-H-ras, c-K-ras, dan N-ras): (3)yang mengkode protein kinase, salah satu protein kinase khusus tirosin (c-sbl, c-fes, cjps, c-ros,c-src, dan c-yes) atau protein kinase khusus serin/threonin (c-mil, cmos, dan c-ref): dan (4) yang mengkode regulator transkripisional (c-fos, c-fun, cerbA, c-myc, dan mungkin c-myb dan c-ets). Mungkin kita akan tahu kebanyakan fungsi dari produk protoonkogen adalah untuk faktor pertumbuhan atau reseptor faktor pertumbuhan karena mereka dipelajari jauh sebelum kita mengetahui adanya protoonkogen. Sebagai contoh, dengan menganggap bahwa reseptor-reseptor faktor pertumbuhan dikode oleh c-erbB dan c-fms. Sruktur asli dari beberapa reseptor faktor pertumbuhan yang mempunyai kegiatan intraseluler protein kinase khusus tirosin ditunjukkan pada gambar 17.5. meskipun kita tidak tahu secara jelas bagaimana fungsi protein ini,
hal itu nampak jelas bahwa mereka dilibatkan pada transfer sinyal dari permukaan sel ke sel inti. Mereka mengikat faktor pertumbuhan pada site pengikatan dan mengirimkan sebuah sinyal, barangkali lewat sebuah peralihan alosterik, menuju site intaseluler protein kinase. Demikian, pada gilirannya, harus mengaktifkan kinase dan menginduksi fosforilasi kunci protein intraseluler. Pengaktifan site tirosin kinase mungkin terlibat dalam autofosforilasi, karena reseptor protein kinase ini diperlihatkan untuk menjalani autofosforilasi balik dari residu tirosin khusus dekat COOH akhir dari protein. Reseptor faktor pertumbuhan epidermal juga diketahui untuk menjalankan fosforilasi oleh protein kinase sel lain (seperti protein kinase C) dan untuk interaksi dengan protein faktor lainnya mengatur aktivitas itu. Demikian, secuah gambar akurat tindakan dari kunci pengaturan protein dalam sinyal transduksi harus menunggu hasil penelitian lebih lanjut. Ketika tersedia, gambar ini tentu akan bergantung pada pengertian dari struktur dimensional dan fungsi dari molekul reseptor ditambah semua makromolekul lain yang saling berinteraksi. c-src protein dan produk beberapa protogen yang berkaitan juga mempunyai kegiatan protein kinase khusus tirosin. Meskipun demikian, protein kinase ini bukanlah protein transmembran, tetapi cukup diasosiasi dengan permukaan sitoplasma dari membran plasma. Barangkali, protein kinase ini juga terlibat dalam tranduksi sinyal, tetapi kita tidak tahu apakah sinyal-sinyal yang mereka respon atau bagaimana sinyal ini ditransmisikan. Sebagai sebuah model kerja, hal itu kelihatan beralasan untuk mengasumsikan bahwa fosforilasi dari kunci protein target intraseluler adalah cara yang paling mungkin dari aksi produk protoonkogen ini. Jelasnya, mekanisme aksi dari c-ras produk gen dan produk protoonkogen yang berfungsi sebagai aktivator transkripsi adalah jelas secara total dari produk protoonkogen baru didiskusikan. Informasi yang tersedia tentang aksi dari c-ras, c-fos, dan c-gun produk gen dibahas pada dua bagian selanjutnya pada bab ini.
pjun dan pfos sebagai Aktivator Transkripsi Gen Produk dari dua protooncogenes, yaitu c-jun dan c-fos, baru-baru ini ditunjukkan identik dengan protein yang sebelumnya telah dibuktikan komposisi kompleks nuklir yang mengaktifkan transkripsi gen spesifik. Produk c-Jun sekarang dikenal sebagai faktor transkripsi AP-1, yang pertama kali diidentifikasi sebagai faktor nuklir yang diperlukan untuk transkripsi yang diinduksi oleh senyawa tumor tertentu. Hal itu telah ditunjukkan untuk mengikat secara khusus elemen enhancer dalam genom virus simian 40 dan pada gen IIA manusia. Pengikatan situs DNA untuk pjun memiliki urutan konsensus inti TGACTGA. Bahkan lebih baru, produk dari c-fos protooncegenes telah ditunjukkan untuk membentuk kompleks ringan dengan produk gen-c-Jun Sebuah model untuk modus tindakan dari kompleks produk yang mengandung protein c-Jun dan c-Fos adalah diketahui bahwa produk-produk ini biasanya ditunjukkan oleh protooncegenes hanya sebagai c-Jun dan c-Fos. Trans-aktivasi
transkripsi dari gen responder oleh kompleks c-jun/c-fos kini telah ditunjukkan di beberapa laboratorium. Penelitian ini diarahkan pada pengidentifikasian lebih dari gen yang diatur oleh kompleks c-jun/c-fos dan menentukan faktor apa yang mengatur ekspresi c-Jun dan c-Fos tersebut.
Mutasi Asal ras Onkogen Selular Onkogen kadang hadir dalam sel-sel kanker yang dapat diidentifikasi oleh kemampuan mereka untuk mengubah sel tumbuh dalam situasinya ke keadaan neoplastik dengan cara eksperimen transfeksi seperti yang dijelaskan dalam bagian sebelumnya dari bab ini. Genom dari semua vertebrata mengandung tiga bagian yang berbeda, tetapi terkait erat dengan protooncegenes ras. Keduanya yaitu, c-H-Ras dan c-K-ras, yang erat terkait dengan v-ras onkogen dari harvey dan strain Kirsten. Ketiganya, ditunjukkan oleh N-ras, yang belum memiliki gen homolog dalam setiap genom retroviralnya. Ketiga ras protooncegenes selular dikenal untuk mengkodekan GTP-binding protein dengan aktivitas GTPase. Sayangnya, fungsi dari protein ras masih belum diketahui dengan jelas. . Translokasi Breakpoints pada Lokus Protoonkogen Selama bertahun-tahun, sitogenetik telah mendokumentasikan adanya korelasi antara beberapa jenis kanker dan perubahan tertentu khususnya dalam struktur kromosom, translokasi (kerusakan dan transfer sebagian kromosom untuk kromosom nonhomolog dan penghapusan atau deficifiencies (yang kerusakan atau hilangnya bagian kromosom, melibatkan kromosom spesifik, dan yang lebih penting, sering terjadi breakpoints di posisi yang sama pada kromosom ini, yang berkali-kali diamati pada jenis tertentu dari sel kanker. contoh paling terkenal dari hal ini adalah yang disebut "Philadelphia" kromosom, kromosom altred 22 yang telah kehilangan segmen besar dari lengan panjang. kromosom abnormal ini telah ditemukan dalam studi varios hingga 90% dari pasien yang menderita jenis kanker tertentu yang disebut leukimia myelogenous kronis.
Insersional Aktivasi Protooncogenes Ilmuwan telah diketahui lebih dari satu dekade bahwa virus tumor RNA terdiri dari dua jenis distect: (1) virus mengubah akut seperti virus sarkoma Rous yang membawa onkogen seperti v-src dan (2) virus transformasi lambat yang tidak membawa onkogen dan menginduksi transformasi menjual ke daerah hanya setelah periode neoplastik laten diperpanjang (biasanya beberapa bulan). Pertanyaan kuncinya adalah bagaimana retrovirus yang tidak membawa onkogen dapat menginduksi transformasi neoplastik. Bukti ekstensif sekarang menunjukkan bahwa virus mengubah lambat paling sering menginduksi kanker dengan mengintegrasikan sebagai provirus berdekatan dengan protooncogenes ke daerah "diekspresikan" (gambar 17.10). mengulangi terminal panjang (LTRs)
bentuk DNA provirus dari virus tumor RNA (lihat Bab 9, Gambar 9.13) mengandung enbancerlpromoterelements sangat kuat, dan integrasi proviruse ini dapat menyebabkan tingkat incresed transkripsi gen yang berdekatan. Salah satu yang paling terkenal contoh aktivation retroviral dari protooncogenes seluler yang normal involes limfoma sel B yang disebabkan oleh virus avian luekosis (ALV). Genom ALV tidak mengandung onkogen. Namun, ALV adalah patogen serius ayam, melainkan menghasilkan banyak jenis kanker pada ternak yang terinfeksi, dengan limfoma yang paling umum. Analysia molekul DNA genomik dalam limfoma ini menunjukkan bahwa dalam banyak kasus suatu provirus ALV telah terintegrasi berdekatan dengan protoonkogen c-myc dan telah Actived transkripsi seperti yang c-myc tingkat transkripsi adalah 30 sampai 100 kali lipat dibandingkan higber sel normal. Selain itu, transcrips yang ditampilkan mengandung urutan ALV LTR pada ujung 5 ', menunjukkan bahwa transkripsi dimulai dari promotor LTR provirus (ara 17.10). tesis hasil sangat menyarankan bahwa limfoma dihasilkan dari berlebih dari c-myc yang disebabkan oleh integrasi LTRs provirus dengan mereka yang kuat / penambah promotor berdekatan dengan c-mcy. Banyak contoh-contoh serupa aktivasi protooncogenes oleh theinsertion provirus baik utuh atau hanya LTRs provial kini telah dijelaskan. Contoh-contoh awal yang didefinisikan secara rinci oleh analisis molekuler yang terlibat dalam protoogenes c-myc, c-MYB, dan c-MyBB. Menariknya, activition dapat terjadi dengan integrasi provirus di kedua sisi intron protoonkogen atau winthin dari protoonkogen tersebut. Suggedt ini hasil bahwa elemen penambah hadir dalam LTRs provirus sering bertanggung jawab untuk aktivasi transkripsi diamati.. Terlepas dari bagaimana onkogen diinduksi kanker, itu bagaimana tampak jelas bahwa onkogen retrovirus telah berevolusi dari protooncogenes seluler normal. awalnya, ia berpikir bahwa homolognya seluler onkogen virus mungkin peninggalan provirus retroviral terintegrasi. Namun, ini jelas tidak terjadi. Perbandingan urutan nukleotida dari onkogen virus yang homolog dengan protooncogenes selular telah menunjukkan bahwa gen ini berbagi wilayah utama dari identitas urutan. Perbedaan utama adalah bahwa protooncogenes selular mengandung intron, sedangkan onkogen virus ekson tunggal. Hal ini tidak konsisten dengan ide protooncogenes thatcellular telah berevolusi dari vonkogen pada provirus terintegrasi. sebaliknya, sangat menyarankan bahwa vonkogen berasal dari protooncogenes selular leluhur. Perbedaan ini diharapkan jika v-onkogen berevolusi dari protooncogenes seluler. Retroviral genom RNA, andthe urutan intron dari transkrip RNA protooncogenes harus keluar disambung selama pemrosesan RNA. Semua yang perlu terjadi adalah bagi salinan mRNA dari protooncogeneto akan diligasi ke genom RNA retrovirus dengan mekanisme rekombinasi yang melindungi daerah LTR dari genom virus. Reverse transcriptase virus maka akan mengkonversi mRNA-virus hibrida RNA menjadi DNA homolog untuk integrasi ke dalam genom inang. Apa yang bisa menjadi nilai yang lebih besar untuk virus daripada memiliki gen baru yang merangsang pertumbuhan meningkat dari host, sementara genom terintegrasi pergi sepanjang untuk perjalanan?
Amplifikasi Protoonkogen di dalam Sel Kanker Sebuah mekanisme yang dapat berperan penting untuk meningkatkan level dari produksi gen khusus di dalam sel adalah untuk menambahkan jumlah salinan dari gen yang mengkode produk itu. Terkadang, seperti sebuah peristiwa penambahan yang terjadi sebagai komponen normal dari proses perkembangan seperti pada peristiwa penambahan gen-gen rRNA selama oogenesis pada hewan. Pada peristiwa yang lain, penambahan dapat diinduksi untuk terjadi melalui pemilihan untuk meningkatkan toleransi pada inhibitor dari sebuah enzim yang esensial. Oleh karena itu, fakta-fakta ynag begitu luas saat ini mengindikasikan bahwa protoonkogen yang spesifik sering ditambahkan pada tipe-tipe khusus dari kanker. Contoh yang terbaik yang diketahui dari penyebab penambahan gen yang meliputi toleransi dari pertumbuhan sel hewan pada kultur terhadap racun methotrexate. Methotrexate menghambat enzim dehidrofolate reduktase yang merupakan sebuah enzim pengakatalisis sebuah tahapan penting di dalam sintesis TMP. Mothotrexate terikat pada sisi aktif dari dehidrofolate reduktase dan mencegahnya untuk berikatan dengan substrat yang normal. Jika sebuah pemilihan untuk sel-sel dengan toleransi yang meningkatkan konsentrasi methotrexate secara bertahap beberapa sel akan menjadi toleran melalui penambahan gen yang mengkode dehidrofolate reduktase.Sel-sel yang toleran terhadap methotrexate mengandung banyak salinan dari gen tersebut dan mensintesis lebih banyak dehidrofolate reduktase daripada sel-sel yang normal. Hasilnya, mereka dapat mentoleransi methotrexate pada level yang lebih tinggi tanpa terbunuh. Beberapa molekul enzim akan mengikat methotrexate dan dihambat, tetapi dengan beberapa enzim, molekul enzim yang cukup bebas akan tetap ada untuk membiarkan sel tetap hidup dan tumbuh. Salinan dari gen reduktase dihydrofolate dalam jalur sel metotreksat-tolerant yang hadir baik (1) pada kromosom sangat kecil tambahan yang disebut "double minutes" atau DMS atau sebagai tandem diulang dalam apa yang disebut " bomogeneously staining regions " atau HSRs dari dinyatakan kromosom yang normal dalam genom. Double minutes adalah kromosom cadangan yang mengandung gen tambahan dan berdekatan pada molekul siruler extra kromosomal dari DNA . Mereka mengandung molekul siruler extra kromosomal dari DNA yang dikemas dalam nukleosom dan benang kromatin seperti kromosom yang normal. Kromosom ini kecil terlihat seperti dua titik kecil di kromosom yang menyebar (sehingga namanya " double minutes "). Molekulmolekul DNA sirkular dalam kromosom DM terutama dalam keadaan postreplication dengan dua lingkaran DNA masih melekat satu sama lain, ini menjelaskan struktur bipartit mereka. Molekul-molekul DNA pada kromosom DM berkisar pada ukuran 50- kilobase (kb) sampai beberapa ratus kb. Unit kromosom yang mengalami proses amplifikasi sering disebut sebagai sebuah amplikon. Dalam semua kasus yang dipelajari saat ini, ukuran amplikon telah lebih besar daripada gen yang mengkode enzim target dari obat yang digunakan
dalam proses seleksi. Unit amplikon yang sama yang hadir dalam DMS sering hadir sebagai unit pengulangan tandem dalam wilayah HSR dari kromosom yang mengandung gen tambahan. Saat ini ada bukti cukup yang menunjukkan bahwa amplifikasi protooncogen sellular dapat terlibat langsung dalam proses onkogenesis pada tipe kanker tertentu pada manusia. Dalam beberapa kasus, protooncogen ada pada kromosom DM, dalam kasus yang lain, protoonkogen diperkuat adalah bagian dari amplikon tandem dalam HSR dari suatu kromosom. Dalam beberapa kasus, sel kanker mengandung DMS dan HSRs. Secara khusus, c-myc diperkuat dengan frekuensi yang sangat tinggi dalam karsinoma sel kecil paru-paru dan dengan frekuensi yang lebih rendah dalam beberapa jenis kanker lainnya. Dalam studi awal, Alitalo dan koleganya menggunakan hibridisasi in situ dan autoradiografi untuk menunjukkan adanya salinan multtiple c-myc dalam HSR pada kromosom X yang abnormal pada sel ganas dari pasien dengan karsinoma usus besar. Sel dari pasien ini juga mengandung kromosom DM. Dan ini mungkin membawa salinan DMS diperkuat c-myc juga. Namun, sensitivitas autoradiografi itu tidak cukup untuk menetapkan dengan pasti bahwa kromosom DM membawa salinan c-myc. Banyak penelitian lain telah menghasilkan hasil yang sama dan menunjukkan amplifikasi c-myc dalam beberapa jenis sel kanker manusia, khususnya karsinoma paru-paru. Selain itu, dua gen seluler yang terkait erat dengan c-myc, yaitu L-myc dan N-myc, sering ditemukan diperkuat dalam karsinoma paru-paru dan neuroblastomas, masing-masing. Akhirnya, c-ErbB sering hadir di negara diperkuat dengan karsinoma sel skuamosa dan glioblastomas. Efek dari amplifikasi hasil protooncogen selular dari kelebihan produksi produk protooncogen. Amplifikasi peristiwa itu mungkin tidak terlibat dalam inisiasi onkogenesis, tetapi dapat memberikan kontribusi pada langkah selanjutnya dalam jalur onkogenik. Namun, kita harus tahu bahwa tidak ada bukti kuat menunjukkan bahwa amplifikasi protoonkogen setiap memainkan peran penyebab dalam onkogenesis. Peristiwa amplifikasi bisa tidak lebih dari efek sekunder dari langkah-langkah lain di jalur onkogenik. Bukti lebih lanjut akan diperlukan sebelum peran diduga dari amplifikasi protoonkogen di onkogenesis dapat dievaluasi. Namun demikian, amplifikasi berulang protooncogen tertentu dalam jenis tertentu kanker menunjukkan bahwa korelasi ini mungkin lebih dari kebetulan dan tentu menjamin studi lebih lanjut. Selain itu, mengingat peran sentral yang dikenal dari produk dari beberapa protooncogens di sirkuit komunikasi, tampaknya mungkin bahwa produksi lebih dari produk protoonkogen tertentu mungkin berkontribusi terhadap onkogenesis.
Origin of Viral Oncogenes (Asal Onkogen Virus) Terlepas dari bagaimana onkogen termasuk kanker, sekarang tampak jelas bahwa onkogen retroviral telah berevolusi dari protoonkogen seluler normal. Ada pendapat bahwa homolog seluler onkogen virus mungkin peninggalan provirus retroviral terintegrasi. Namun, ini jelas tidak terjadi. Perbandingan urutan
nukleotida dari onkogen virus dan protoonkogen homolog selular telah menunjukkan bahwa gen ini berbagi wilayah utama dari identitas urutan. Perbedaan utama adalah bahwa protoonkogen selular mengandung intron, sedangkan onkogen virus ekson tunggal. Hal ini tidak konsisten dengan ide bahwa protoonkogen seluler telah berevolusi dari v-onkogen pada provirus terintegrasi. Sebaliknya, v-onkogen berasal dari protoonkogen selular sebelumnya. Perbedaan ini diharapkan jika v-onkogen berevolusi dari protooncogenes seluler. Retroviral genom RNA, dan urutan intron dari transkrip RNA protoonkogen harus keluar disambung selama pemrosesan RNA. Salinan mRNA dari protoonkogen akan diligasi ke genom RNA retrovirus oleh mekanisme rekombinasi yang melindungi daerah LTR dari genom virus. Transkripsi balik virus akan mengkonversi mRNA-virus hibrida RNA menjadi DNA homolog untuk integrasi ke dalam genom inang. Dalam beberapa kasus, retrovirus yang menginfeksi spesies berbeda terkait telah memperoleh salinan dari protoonkogen selular yang sama. Sebagai contoh, virus simbian sarkoma dari monyet dan kucing virus P1 sarkoma kucing kedua membawa onkogen virus berasal dari protoonkogen c-sis. Dalam kasus lain, virus terkait erat mengandung onkogen berasal dari protooncogenes selular sama sekali tidak berhubungan. Dengan membandingkan urutan nukleotida dari v-onkogen dan homolog cprotoonkogen, situs dari kerusakan dan bergabung dalam peristiwa rekombinasi yang memunculkan v-onkogen kadang-kadang bisa diidentifikasi. Dalam kasus lain, penyusunan ulang yang ekstensif telah terjadi, sehingga mustahil untuk mengidentifikasi situs rekombinasi melibatkan onkogen retrovirus. Dalam beberapa kasus, onkogen virus menyandi protein fusi yang berisi bagian dari protein dan produk onkogen. Dalam kebanyakan kasus (virus sarkoma Rous menjadi pengecualian yang dikenal terbaik), retroviral dari onkogen telah disertai oleh hilangnya materi genetik virus yang diperlukan untuk replikasi. Seperti cacat virus dapat mengintegrasikan sebagai provirus, tetapi hanya dapat menghasilkan progeni virus dengan adanya virus "penolong" yang menyediakan fungsi yang hilang. Retrovirus ini cacat, analog dengan partikel fag lambda pentransduksi cacat . Selain itu, kemampuan mereka untuk mentransfer gen seluler dari satu sel (sel donor) ke sel lain (sel resipien) secara resmi setara dengan transduksi pada bakteri.
CANCER AS THE END PRODUCT OF MULTISTEP PROCESS (KANKER SEBAGAI PRODUK AKHIR DARI PROSES BERTAHAP) Kanker adalah produk akhir dari proses bertingkat. Baris sel yang digunakan dalam percobaan transfeksi mungkin sudah pada tahap pertengahan dalam jalur ini, mungkin hanya untuk seleksi untuk kemampuan tumbuh dalam kondisi kultur sel. Transformasi onkogen diinduksi diamati pada kultur sel tak diragukan lagi hanya pada bagian dari jalur yang lebih kompleks.
Ada bukti bahwa onkogen memiliki efek transformasi neoplastik. Selain itu, onkogen yang berbeda tampaknya memainkan jenis sel yang berbeda. Akhirnya, melihat kemungkinan bahwa peristiwa molekuler yang berbeda yang terlibat dalam akuisisi capa proliferatif sel ditingkatkan, dalam kemampuan tumor untuk menyerang jaringan, dan dalam kapasitas untuk metastasis. Untuk sejauh mana dan dalam apa peran protoonkogen dan atau gen yang terlibat dalam proses ini di kanker manusia tetap ditentukan. Terlepas dari keterlibatan mereka dalam pembentukan tumo, protooncogen menginvestigasi yang sedang berlangsung dan yang akan datang.Onkogen juga berperan untuk menghasilkan informasi penting tentang lingkaran molekuler yang mengontrol proliferasi sel di eukariotik lebih tinggi seperti manusia. resume onkogen dan protoonkogen KONTROL GENETIK PADA PEMBELAHAN SEL: ONKOGEN DAN PROTOONKOGEN
Pada sel eukariot, kontrol saat pembelahan sel lebih kompleks dibanding pada sel prokariot. Hal ini karena pada eukariot tidak hanya duplikasi kromosom dan sitokinesis yang diatur, tetapi ada komponen dari aparatus mitosis yang harus dibentuk dan harus berfungsi pada saat yang tepat. Regulasi Siklus Sel Mitosis Pada Eukariot Saat sel tumbuh, sitoplasma dan komponen sel lain juga ikut tumbuh. Ketika pertumbuhan itu sudah mencapai maksimal, maka sel akan membelah. Pembelahan tersebut menghasilkan dua sel yang lebih kecil yang disebut progeny. Pada kondisi yang cocok, progeni itu akan tumbuh dan membelah. Siklus sel memiliki dua kunci utama yang harus ada yaitu, (1) materi genetik harus di duplikasi dan (2) dua salinan dari materi genetik harus didistribusikan ke dua sel progeni. Bagaimana sel tahu kapan harus memulai replikasi DNA dan bagaimana sel tahu kapan harus melakukan kondensasi kromosom masih belum jelas. Namun, beberapa penelitian telah dilakukan. Seperti penelitian siklus pembelahan sel pada mutan Schizosaccharomuces pombe dan Saccaromyces cerevisiae. Dari penelitian tersebut ditemukan bahwa ada dua titik yang menjelaskan tentang siklus sel. Titik pertama, disebut start. Terjadi pada bagian akhir dari fase G1. Pada poin start ini sel menyiapkan diri untuk melakukan sintesis DNA pada fase S. Titik kedua yaitu pada fase M. Pada fase ini sel menyiapkan diri untuk melakukan kondensasi kromosom pemisahan kromatid. Pada siklus sel ini juga terdapat MPF (mitosis promoting factor) yang menstimulasi oost untuk masuk fase M.
Pada siklus sel, terdapat protein siklin. protein ini berikatan dengan protein regulator yang disebut pp 34. Protein siklin dapat mengaktifkan dan menonaktifkan protein pp 34. Jika protein siklin bergabung dengan protein pp 34, maka protein pp 34 yang sebelumnya inaktif akan menjadi aktif. Namun jika protein siklin tadi melepaskan diri dari protein pp 34, maka protein pp 34 yang sebelumnya aktif akan menjadi inaktif.
Komunikasi interseluler pada eukariot Pada eukariot, pertumbuhan dan pembelahan sel di kontrol oleh mekanisme yang disebut komunikasi interseluler. Pembelahan harus terjadi dalam kontrol yang sangat tepat pada setiap jaringan. Jaringan tersebut nantinya akan merespon sinyal yang berbeda-beda. Untuk melakukan proses itu, dibutuhkanlah komunikasi interseluler. Saat ini diketahui bahwa ada “faktor” yang menstimulasi atau bahkan mengahambat pembelahan sel. Tetapi kita belum tahu seberapa besar “faktor” itu mempengaruhi proses pembelahan sel. Pada multiseluler terdapat gen viral yang disebut oncogens. Gen tersebut dapat menyebabkan sel kehilangan kontrol dalam pembelahan. Kemudian ada gen yang disebut protooncogen yang bersifat normal. Protooncogen ini dapat menjadi abnormal karena mutasi atau berasosiasi dengan sekuen regulasi baru melalui proses rekombinasi.
Sel Kanker: Hilangnya Kontrol Pembelahan Sel Kanker merupakan penyakit umum yang telah banyak menyerang manusia. Penyakit ini umumnya ganas, dan mematikan. Kanker terjadi karena pertumbuhan dan pembelahan sel yang tidak terkontrol. Pada jaringan nonsirkulatori, biasanya tumbuh sel yang tidak terkontrol yang disebut tumor. Kanker adalah tumor ganas yang berasal dari sel kemudian bermigrasi ke bagian tubuh lainnya. Kemudian setelah bermigrasi akan membentuk sel tumor kedua yang disebut proses metastasis.
Virus Penginduksi Tumor: Oncogen Viral Informasi mengenai onkogen di dapat dari retrovirus. Disebut retrovirus karena virus ini menyimpan materi genetiknya dalam bentuk RNA rantai tunggal dan kemudian mengubahnya ke bentuk yang homolog dengan DNA untai ganda setelah menginfeksi sel inang. Virus ini melakuakn proses yang berkebalikan dengan aliran informasi genetik. Yang biasanya dari DNA menuju RNA, menjadi RNA ke DNA. Hal itu dapat dilakukan karena virus tersebut memiliki enzim transkriptase balik.
Genom dari DNA virus tumor seperti polyoma virus, SV40 dan adenovirus mengandung onkogen yang dapat menginduksi pertumbuhan sel yang tidak terkontrol.
Daur Hidup Virus Rous Sarcoma Nama virus ini diambil dari nama penemunya yaitu Rous, dan Sarcoma yang menunjukkan sel kanker yang terinduksi. Virus ini ditemukan menginduksi kanker pada sel ayam. Setelah Rous sarcoma menginfeksi sel, virus ini mereplikasi RNA menjadi DNA menggunakan enzim transkriptase balik. Kemudian DNAnya bersatu dengan DNA sel inang. Dalam bentuk penggabungan tersebut, DNA tadi direplikasi dan ditranskripsi oleh mesin metabolik sel inang. Genom virus ini hanya mengandung empat gen yaitu, gag yang mengkode protein kapsid pada virion; pol, digunakan untuk mengkode transkriptase balik; env, mengkode protein pada selubung viral; dan onkogen src, mengkode membran untuk mengikat protein kinase. Gen src paling bertanggungjawab terhadap kemampuan Rous Sarcoma untuk menyebabkan kanker.
Keragaman Onkogen Retroviral Penelitian saat ini telah menemukan bayak keragaman pada onkogen retroviral. Penelitian terkini juga menunjukkan bahwa retrovirus yang berbeda yang menginduksi tipe sel kanker yang serupa seringkali membawa onkogen yang sama atau hampir sama.
Produk Onkogen Sebagai Regulator Pembelahan Sel Onkogen mungkin dianggap hanya sebagai penginduksi tumor. Tetapi penelitian yang ada saat ini menunjukkan bahwa onkogen memiliki peran yang bervariasi. Seperti produk dari onkogen v-sis pada virus simian sarcoma berhubungan erat dengan hormon perumbuhan yang disebut platelet-derived growth factor (PDGF). Dan masih banyak produk onkogen yang berfungsi bagi sel. Intinya, produk onkogen bisa berfungsi sebagai protein sederhana yang memainkan peran sentral dalam menstimulasi pembelahan sel. Tetapi dapat juga berubah atau termutasi sehingga memicu pembelahan sel yang seharusnya tidak membelah pada suatu kondisi tertentu. Atau bahkan dapat menstimulasi pembelahan sel yang abnormal sehingga hasilnya berlebihan.
Protoonkogen Dan Onkogen Seluler Gen dengan sekuen DNA yang sangat mirip dengan retroviral onkogen dan yang mengkode protein dengan sifat yang sama telah diidentifikasi. Pengidentifikasian
ini dilakukan dengan dua cara berbeda yaitu (1) mencari sekuen DNA seluler yang akan hibridisasi silang dengan onkogen pada virus binatang dan (2) melihat secara langsung gen penyebab kanker pada genom sel kanker melalui eperimen transfeksi. Pada eksperimen ini, DNA sel tumor diisolasi dan ditambahkan pada jaringan normal.
Kemiripan Dengan Viral Onkogen Pada beberapa kasus, sekuen homolog dengan onkogen retroviral ditemukan pada eukariot tingkat rendah seperti Saccaromyces cerevisiae. Satu perkiraan bahwa sekuen DNA tersebut yang dihibridisasi dengan onkogen ada pada retrovirus. Meskipun demikian, setelah sekuen tersebut diisolasi dan diteliti sifatnya, sekuen itu memiliki gen seluler normal dengan struktur yang berbeda dari onkogen viral. Sel normal yang homolog dengan onkogen disebut protoonkogen. Pada beberapa kasus, protoonkogen dapat bermutasi ke bentuk yang mampu menginduksi onkogenesis.
Ekperimen Transfeksi Pendeteksian onkogen seluler melalui eksperimen transfeksi berdasarkan pada kemampuan onkogen untuk mengubah sel nonkanker menjadi sel kanker. Fenomena ini disebut transformasi sel atau transformasi sederhana. Sel normal pada biakan akan berhenti membelah saat terjadi kontak dengan sel tetangga (penghambatan kontak). Kemudian akan membentuk monolayer pada permukaan cawan petri. Sedangkan sel yang mengalami transformasi tidak akan menghiraukan kontak tersebut dan akan terus membelah membentuk sel tumor. Oncogen Seluler Mengandung Introns, Viral Homolog Mengandung Satu Exons Sequens homolog onkogen viral terdapat pada kromosom sel normal pada hewan normal yang tidak bergabung dengan onkogen viral, karena onkogen berbeda dari onkogen viral yang mengganggu sequens coding seperti pada kebanyakan gen eukariotik lainnya. Itulah onkogen selular dan protoonkogen yang mempunyai banyak ekson yang dipisah oleh intron, sehingga onkogen viral adalah ekson tunggal. Contohnya pada sel src protooncogen ayam mengandung 11 intron yang terbagi dalam 12 sequens coding, sehingga gen RSV v-src merupakan gen tunggal yang tidak diganggu soleh equens coding. Konservasi Protooncogen Selama Evolusi Satu argumen protoonkogen yang penting dan produk yang mereka kode dalam pertumbuhan sel normal atau pembelahan sel itu adalah protoonkogen yang bertahan selama evolusi. Gen c-src ditemukan pada ayam, burung, mamalia (termasuk manusia), ikan, dan insekta seperti Drossophila melanogaster. Semua hewan vertebrata mempunyai protoonkogen yang homolog sebagai dasar
seluruh daftar onkogen. Drossophila melanogaster mempunyai gen sel normal yang menunjukkan homolog kuat dalam oncogen c-abl, c-erbB, c-fps, c-raf, c-ras, dan c-myb sel vertebrata, dan juga homolog c-src. Tetapi kenyataanya, genom Drossophila melanogaster mempunyai dua gen yang homolog dengan src dan tiga gen yang homolog dengan ras, seperti pada genom vertebrata.Dalam kasus protoonkogen ras genom dari Saccharomyces cerevisiae ditemukan mempunyai dua sequens homolog sehingga jelas variasi protoonkogen dilestarikan selama evolusi berlangsung. Saat sequens protooncogen homolog dari spesies yang berbeda digabung, sequens ini hampir selalu bisa beradaptasi, hanya kurang dari 15 % perbedaan pada sequens pasangan nukleotida. Protooncogene Products : Key Regulators Of Cell Division Berdasarkan fungsi, protoonkogen dapat dibagi menjadi 4 kelompok yaitu: 1) Mengkode faktor pertumbuhan (c-sis) atau reseptor dari faktor pertumbuhan (c-fms dan c-erbB) 2) Mengkode protein pengikatan GTP dengan aktivitas GTPase (c-H-ras, c-Kras, dan N-ras) 3) Mengkode protein kinase, misalnya protein kinase khusus tirosin (c-sbl, cfes, c-jps, c-ros,c-src, dan c-yes) atau protein kinase khusus serin/threonin (c-mil, c-mos, dan c-ref) 4) Mengkode regulator transkripisional (c-fos, c-fun, c-erbA, c-myc, dan mungkin c-myb dan c-ets). Pada umumnya fungsi dari produk protoonkogen adalah untuk faktor pertumbuhan atau reseptor faktor. Contohnya reseptor faktor pertumbuhan dikode oleh c-erbB dan c-fms. Sruktur asli dari beberapa reseptor faktor pertumbuhan, mempunyai kegiatan intraseluler protein kinase khusus tirosin. Tetapi belum diketahui dengan jelas bagaimana fungsi protein tersebut. Fungsi protein ini menunjukkan keterlibatannya pada transfer sinyal dari permukaan sel ke sel inti. pjun dan pfos Sebagai Aktivator Transkripsi Gen Produk dari dua protooncogenes, yaitu c-jun dan c-fos ditunjukkan identik dengan protein yang sebelumnya telah dibuktikan komposisi kompleks nuklir yang mengaktifkan transkripsi gen spesifik. Produk c-jun sekarang dikenal sebagai faktor transkripsi AP-1, dan diidentifikasi sebagai faktor nuklir yang diperlukan untuk transkripsi yang diinduksi oleh senyawa tumor tertentu. Hal itu telah ditunjukkan untuk mengikat secara khusus elemen enhancer dalam genom virus simian 40 dan pada gen IIA manusia.
Mutasi Asal ras Onkogen Selular
Onkogen pada sel kanker yang dapat diidentifikasi berdasarkan kemampuannya untuk mengubah sel tumbuh menjadi neoplastik dengan cara eksperimen transfeksi. Genom dari semua vertebrata mengandung tiga bagian yang berbeda, tetapi terkait erat dengan protooncegenes ras. Dua diantaranya yaitu, c-H-Ras dan c-K-ras, yang erat terkait dengan v-ras onkogen dari harvey dan strain Kirsten. Sedangkan yang ketiga, ditunjukkan oleh N-ras, yang belum memiliki gen homolog dalam setiap genom retroviralnya. Ketiga ras protooncegenes selular dikenal untuk mengkodekan GTP-binding protein dengan aktivitas GTPase. Translokasi Breakpoints pada Lokus Protoonkogen Ahli sitogenetik telah mendokumentasikan adanya korelasi antara beberapa jenis kanker dan perubahan tertentu dalam struktur kromosom, translokasi dan penghapusan atau defisiensi (yang kerusakan atau hilangnya bagian kromosom, melibatkan kromosom spesifik, dan sering terjadi breakpoints di posisi yang sama pada kromosom ini. Contohnya adalah "Philadelphia", pada penderita ini kromosom altred 22 yang telah kehilangan segmen besar dari lengan panjang. Kromosom abnormal ini telah ditemukan dalam studi varios hingga 90% dari pasien yang menderita jenis kanker tertentu yang disebut leukimia myelogenous yang kronis. Insersional Aktivasi Protooncogenes Virus tumor RNA terdiri dari dua jenis yaitu: (1) The acute transforming viruses seperti virus sarkoma Rous yang membawa onkogen seperti v-src, (2) virus transformasi lambat yang tidak membawa onkogen dan menginduksi transformasi. Bukti ekstensif sekarang menunjukkan bahwa virus mengubah lambat paling sering menginduksi kanker dengan mengintegrasikan sebagai provirus berdekatan dengan protooncogenes ke daerah "diekspresikan". Bentuk DNA provirus dari virus tumor RNA mengandung promoter elemen enhancer sangat kuat, dan integrasi provirus ini dapat meningkatkan transkripsi gen yang berdekatan. Tampak jelas bahwa onkogen retrovirus telah berevolusi dari protooncogenes seluler normal. Perbandingan urutan nukleotida dari onkogen virus yang homolog dengan protooncogenes selular telah menunjukkan bahwa gen ini berbagi wilayah utama dari identitas urutan. Perbedaan utama adalah bahwa protooncogenes selular mengandung intron, sedangkan onkogen virus ekson tunggal. Amplifikasi Protoonkogen di dalam Sel Kanker Sebuah mekanisme yang dapat berperan penting untuk meningkatkan level dari produksi gen khusus di dalam sel adalah untuk menambahkan jumlah salinan dari gen yang mengkode produk itu. Terkadang, seperti sebuah peristiwa penambahan yang terjadi sebagai komponen normal dari proses perkembangan seperti pada peristiwa penambahan gen-gen rRNA selama oogenesis pada hewan. Pada peristiwa yang lain, penambahan dapat diinduksi untuk terjadi
melalui pemilihan untuk meningkatkan toleransi pada inhibitor dari sebuah enzim yang esensial. Oleh karena itu, fakta-fakta ynag begitu luas saat ini mengindikasikan bahwa protoonkogen yang spesifik sering ditambahkan pada tipe-tipe khusus dari kanker. Origin of Viral Oncogenes Onkogen retroviral telah berevolusi dari protoonkogen seluler normal. Homolog seluler onkogen virus mungkin peninggalan provirus retroviral terintegrasi. Perbandingan urutan nukleotida dari onkogen virus dan protoonkogen homolog selular telah menunjukkan bahwa gen ini berbagi wilayah utama dari identitas urutan. Perbedaan utama adalah bahwa protoonkogen selular mengandung intron, sedangkan onkogen virus ekson tunggal. Hal ini berbeda jika protoonkogen seluler telah berevolusi dari v-onkogen pada provirus terintegrasi. Sebaliknya, v-onkogen berasal dari protoonkogen selular sebelumnya.Retroviral genom RNA, dan urutan intron dari transkrip RNA protoonkogen harus keluar disambung selama pemrosesan RNA. Salinan mRNA dari protoonkogen akan diligasi ke genom RNA retrovirus oleh mekanisme rekombinasi yang melindungi daerah LTR dari genom virus. Transkripsi balik virus akan mengkonversi mRNAvirus hibrida RNA menjadi DNA homolog untuk integrasi ke dalam genom inang. Dengan membandingkan urutan nukleotida dari v-onkogen dan homolog cprotoonkogen, sisi kerusakan akan bergabung melalui rekombinasi yang memunculkan v-onkogen dan kadang bisa diidentifikasi. Pada umumnya retroviral dari onkogen telah disertai oleh hilangnya materi genetik virus yang diperlukan untuk replikasi.
Cancer As The End Product Of Multistep Process Kanker adalah produk akhir dari proses multistep. Onkogen menginduksi tranformasi pada sel kultur adalah hanya satu bagian yang lebih kompleks. onkogen tertentu mungkin memiliki kerja sama dalam mendorong transformasi neoplastik. Onkogen yang berbeda nampaknya memainkan peran yang berbeda dalam jalur onkogen pada tipe sel yang berbeda. Kemampuan tumor untuk menyerang jaringan yang berdekatan, dan dalam kapasitas untuk metastasis. Onkogen juga berperan untuk menghasilkan informasi penting tentang lingkaran molekuler yang mengontrol proliferasi sel di eukariotik lebih tinggi seperti manusia.
PERTANYAAN: 1.
Apakah perbedaan antara protoonkogen dan onkogen?
Jawab: Protoonkogen adalah gen normal yang dapat menjadi onkogen bila mengalami mutasi, atau bila ekspresinya meningkat. Protoonkogen berperan pada
transduksi sinyal dan eksekusi sinyal mitogen, yang umumnya dilakukan oleh produk protein yang dihasilkannya.Setelah diaktifkan, proto-onkogen atau produk yang dihasilkan menjadi penginduksi tumor yang disebut onkogen. Sedangkan Onkogen adalah gen yang termodifikasi sehingga meningkatkan keganasan sel tumor. Onkogen berasal dari protoonkogen yang mengalami kerusakan.Onkogen berperan pada tahap awal pembentukan tumor.Onkogen meningkatkan kemungkinan sel normal menjadi sel tumor, yang pada akhirnya dapat menyebabkan kanker. 2.
Apakah perbedaan dari tumor dan kanker?
Jawab: Tumor adalah sel-sel yang pembelahannya tiak terkendali yang wilayhnya cenderung sempit. Sedangkan kanker atau biasa disebut tumor ganas adalah sel-sel tumor yang mengalami peningkatan pembelahan sehingga menjadi lebih cepat dan wilayahnya lebih luas pula
Diposkan oleh afif good di 19.50 Kirimkan Ini lewat Email BlogThis! Berbagi ke
