Proto-Onkogene — Transcript

Erklärung der Protoonkogene und ihrer Rolle bei der Zellzyklusregulation mit Fokus auf Kontrollpunkte und Signalwege.

Key Takeaways

Protoonkogene sind essenziell für die Aktivierung des Zellzyklus und die Zellteilung.
Der Zellzyklus wird an mehreren Kontrollpunkten streng überwacht.
Wachstumsfaktoren und Signalwege regulieren die Aktivierung von Protoonkogenen.
Der Zyklin-CDK-Komplex spielt eine zentrale Rolle bei der Überwindung von Zellzykluskontrollen.
Das Retinoblastom-Protein ist ein wichtiger Regulator, der durch Phosphorylierung deaktiviert wird.

Summary

Einführung in die Zellzyklusregulation mit Fokus auf Protoonkogene.
Beschreibung der drei kritischen Kontrollpunkte im Zellzyklus: G1, G2 und Metaphase.
Definition von Protoonkogenen als Gene, die den Zellzyklus aktivieren.
Gegenspieler der Protoonkogene sind Tumorsuppressorgene.
Szenario einer Hautzellteilung nach Verletzung zur Veranschaulichung der Aktivierung des Zellzyklus.
Erklärung der Rolle von Wachstumsfaktoren, Rezeptoren und Signalproteinen wie Ras.
Beschreibung der Bildung und Aktivierung von Zyklin-abhängigen Kinasen (CDKs).
Funktion des Retinoblastom-Proteins (RB) als Blockade vor der Genexpression.
Phosphorylierung des RB-Proteins durch Zyklin-CDK-Komplexe zur Freisetzung von Transkriptionsfaktoren.
Nennung wichtiger Moleküle wie EGF, PDGF, Ras, Mück und E2F.

Chapters

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Speaker A

Hallo und herzlich willkommen zu der Fortsetzung zum Thema Zellzyklusregulation und im Speziellen zum Thema Protoonkogene. Wir haben gesagt im letzten Video, dass bevor eine Zelle sich teilen kann, müssen bestimmte Gene exprimiert werden, die für bestimmte Proteine und Enzyme codieren, die wir zur

Speaker A

Replikation, also zur DNA-Verdoppelung, und im weiteren Verlauf für die Mitose benötigen. Das Exprimieren dieser Gene ist streng reguliert und es gilt, als Zelle ein paar Hürden zu nehmen, bevor die eigentliche Zellteilung vollzogen werden kann. Wo sich die Hürden genau befinden, dafür

Speaker A

gehen wir noch einmal zurück in die Zellzyklusübersicht. Es gibt zwei, also eigentlich drei kritische Punkte, an denen die Kontrollmechanismen ganz genau hinschauen. Das wäre am G1-Kontrollpunkt. Dort wird noch mal gecheckt, ob alles zur DNA-Replikation vorbereitet ist und es ist auch der

Speaker A

wichtigste Kontrollpunkt des Mechanismus, den wir uns dann später ganz genau angucken werden. Ein weiterer Kontrollpunkt befindet sich am Übergang von der G2-Phase zur eigentlichen Mitose. Hier wird auch noch einmal kontrolliert, passt mit der DNA alles, haben sich Fehler eingeschlichen und steht

Speaker A

alles bereit für die Mitose. Die Mechanismen an diesen beiden Punkten sind relativ ähnlich. Der dritte Kontrollpunkt befindet sich in der Metaphase. Dort wird noch einmal gecheckt, ob die Chromosomen und der Spindelapparat korrekt festgezurrt sind. Das Problem hier ist, dass der Mechanismus noch nicht ganz

Speaker A

verstanden ist, deswegen überlassen wir das einfach den Molekularbiologen und kommen zurück zu den Protoonkogenen. Was sind jetzt eigentlich Protoonkogene? Ganz grob gesagt sind Protoonkogene die Gene, deren Produkte den Zellzyklus aktivieren, also die Expression der Gene hochregulieren, die Replikation zu Mitose

Speaker A

spezifische Proteine und Enzyme herstellen. Die Protoonkogene haben auch Gegenspieler, die Tumorsuppressorgene. Jetzt ist der Mechanismus natürlich nicht ganz so einfach und wenn man sich das zum ersten Mal anschaut, durchaus ein bisschen schwierig. Deshalb stellen wir uns folgendes Szenario

Speaker A

vor: Wir sind eine Zelle, z.B. in der Epidermis. Wir haben eine fest vorgegebene Zeit, wann wir uns zu teilen haben. Normalerweise dauert es ca. 4 Wochen, bis eine Hautzelle vom Stratum basale an der Hautoberfläche ankommt. Unglücklicherweise versucht unser

Speaker A

Epidermisbesitzer zu kochen und schneidet sich dabei prompt in den Finger. Ein Teil unserer Nachbarn, nehmen wir mal an die hier über uns, wird also auf brutale Art und Weise hinfortgerissen und wir stehen aus Sicht einer winzig kleinen Zelle mitten in

Speaker A

einem riesigen Krater. Was passiert jetzt? Wir als Mensch können ja schlecht vier Wochen warten, bis ein aus unserer Sicht kleiner Schnitt im Finger verheilt ist. Das heißt, der Zellzyklus muss also außerplanmäßig aktiviert werden. Die Zelle muss sich jetzt schneller teilen, als es

Speaker A

normalerweise eigentlich der Fall wäre. Das läuft folgendermaßen ab: Der plötzliche Verlust von vielen Zellkontakten, also wir nehmen an hier oben, sowie diverse Entzündungsvorgänge in der Umgebung, regen die Expression des ersten hier eingezeichneten Gens an. Daraufhin werden sogenannte Wachstumsfaktoren gebildet

Speaker A

und sezerniert. Das machen wir als Zelle, das machen auch alle anderen Zellen in der Umgebung des Defekts. Und parallel brauchen wir natürlich auch einen Empfänger für die Signale. Wir haben also auch ein passendes Gen für einen entsprechenden

Speaker A

Rezeptor. Der Rezeptor alleine reicht nicht, wir brauchen auch ein Protein, das das Signal in der Zelle weitervermittelt. Wenn der Wachstumsfaktor an den Rezeptor bindet, wird besagtes Protein losgeschickt und über eine Signalkaskade wird das nächste Gen aktiviert. Dieses Protein und diese

Speaker A

Kaskade sind wichtig, deswegen gibt's dazu auch ein Extra-Video. Das nächste Gen codiert für einen Transkriptionsfaktor, welches wiederum ein Gen aktiviert und das Produkt dieses Gens, das sind sogenannte Zykline. Parallel werden kontinuierlich andere Gene abgelesen, wodurch spezielle Kinasen hergestellt werden. Diese

Speaker A

schwimmen zellzyklusunabhängig die ganze Zeit im Zytosol herum. Sie sind aber nicht aktiv. Wenn aber durch die nun immer weiter ansteigende Konzentration an Zykline Zykline und Kinasen aufeinandertreffen, entstehen Komplexe und die Kinasen werden aktiv. Da diese Kinasen durch Zykline

Speaker A

aktiviert werden, heißen sie cyclin-dependent Kinasen, also zyklinabhängige Kinasen. Jetzt haben wir einen ganz schönen großen Aufwand betrieben, der ist aber auch nötig, denn vor diesen Genen, die wir nun eigentlich aktivieren wollen, sitzt eine Art Hund, das sogenannte

Speaker A

Retinoblastom-Protein. Das Retinoblastom-Protein ist in allen Zellen vorhanden, es wurde halt nur beim Retinoblastom entdeckt und erforscht und deswegen heißt es halt Retinoblastom-Protein. Dieses Protein blockiert einen Transkriptionsfaktor, den wir aber jetzt dringend brauchen, um eben diese Gene

Speaker A

hier zu aktivieren. Und da kommt jetzt unser mühsam gebastelter CDK-Zyklin- oder Zyklin-CDK-Komplex ins Spiel. Die Kinase kann nämlich zusammen mit dem Zyklin das RB-Protein phosphorylieren, dadurch hemmen und das RB-Protein lässt diesen Transkriptionsfaktor frei und der kann

Speaker A

dann das Gen aktivieren, das dann wiederum für die Synthese verantwortlich ist, für die Proteine, die wir später benötigen. Jetzt atmen wir mal kurz durch und ich benenne noch einige der Protagonisten hier: Wachstumsfaktoren können sein Epidermal Growth Factor oder Platelet Derived Growth Factor oder

Speaker A

Vascular Endothelial Growth Factor oder Interleukine, z.B. auch Interleukin 1b und Interleukin 8. Können alle als Wachstumsfaktoren fungieren, wobei in den Lehrbüchern im Zusammenhang mit Zellzyklusregulation vor allem die Rede von EGF ist. Der Rezeptor ist eine spezielle Rezeptor-Tyrosinkinase, also ein Rezeptor mit

Speaker A

integrierter Kinasedomäne. Der Übermittler ist das sogenannte Ras-Protein und die Gene zur Aktivierung der Zyklingen können sein Mück, Jun, Fross und viele andere mehr. Aber auch hier wieder, in den Lehrbüchern, ist meistens die Rede von Mück, weil Mück im Zusammenhang oder

Speaker A

direkten Zusammenhang steht mit gleich mehreren Tumorerkrankungen. Der Schlüssel für unsere Synthesegene ist das sogenannte E2F als spezifischer Transkriptionsfaktor. Soweit erst einmal als Überblick zu den Protoonkogenen. Wie gesagt, zu diesem Mechanismus hier gibt's ein Extra-Video und zu diesem Mechanismus hier gibt's

Speaker A

auch noch mal ein Extra-Video. Die sind verdammt wichtig und deswegen gucken wir uns das alles noch mal ganz genau im Detail an. Ich hoffe, das Video war bisher hilfreich und hat euch gefallen. Vielen Dank fürs Zuschauen und

Speaker A

bis zum nächsten Video.

Topics:ProtoonkogeneZellzyklusZellzyklusregulationWachstumsfaktorenRetinoblastom-ProteinZyklincyclin-dependent KinasenTumorsuppressorgeneSignaltransduktionMitose

Frequently Asked Questions

Was sind Protoonkogene und welche Funktion haben sie im Zellzyklus?

Protoonkogene sind Gene, deren Produkte den Zellzyklus aktivieren, indem sie die Expression von Genen fördern, die für die Zellteilung und DNA-Replikation notwendig sind.

Welche Kontrollpunkte gibt es im Zellzyklus und warum sind sie wichtig?

Es gibt drei Hauptkontrollpunkte: G1, G2 und Metaphase. Sie überwachen die Vorbereitung der Zelle auf DNA-Replikation, Mitose und Chromosomenanordnung, um Fehler zu verhindern.

Wie wird das Retinoblastom-Protein im Zellzyklus reguliert?

Das Retinoblastom-Protein blockiert Transkriptionsfaktoren und wird durch Phosphorylierung durch den Zyklin-CDK-Komplex inaktiviert, wodurch die Genexpression für die Zellteilung ermöglicht wird.

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