جزوه مكانيسم مولكولی سرطان برای درس روش تحقيق جبرانی

بسم هللا الرحمن الرحيم درس:روش تحقيق جبراني موضوع تحقيق :مكانيسم هاي مولكولي سرطان تير1400 مقدمه: دربسياري از كشورها,سرطان دومين علت مرگ و مير راپس از بيماري هاي قلبي و عروقي تشكيل مي دهد.ساالنه به ازاي هر100هزارنفردردنيا100,تا350نفربه علت سرطان جان خودرا از دست مي دهند.سرطان به دليل نقص درمكانيسم هاي كنترل كننده ي رشدوتكثيرسلولها ايجادمي شود كه درآن سلول هاي طبيعي دراثر تغييرات ژنتيكي به سلول هاي غير طبيعي تبديل مي شوند .گاهي اين تغييرات ژنتيكي كه اغلب شامل تغييردرتواليDNAوجهش ها است ,به ارث مي رسندامااغلب دراثرعوامل محيطي به دست مي آيند .در بروز سرطان عالوه بر تغييرات ژنتيکی,تغييرات اپی ژنتيک نيز مؤثّر هستند. 1 بررسي ها نشان داده كه بيش از 90درصد سرطان هاي بدخيم به علت نوع سبك زندگي مي باشد.سبك زندگي شامل سيگار كشيدن,رژيم غذايي(غذاهاي سرخ شده وگوشت قرمز),اقرار گرفتن در معرض اشعه هاي آفتاب وموادشيميايي سرطانزا,استرس ,چاقي وعدم فعاليت فيزيكي و...است.دودسته ازژن هاي كليدي كه درسرطان نقش دارند,انكوژن هاوژن هاي سركوبگرهستند .تاكنون بيش از100نوع سرطان درانسان شناخته شده است كه درهرقسمتي از بدن امكان ايجادآن وجوددارد.هربافت منشا ,ويژگي هاي اختصاصي ومتمايزي رابه سرطان آن ناحيه مي بخشد بنابراين مكانيسم هاي مولكولي درگيردرسرطان درهرنوع سلول,متفاوت است.هرچندحتي اگرمسيرهاي مولكولي دخيل دربيماري متفاوت باشند,نتيجه ي نهايي يكسان خواهدبود .عدم تنظيم مسيرهاي رشد,توليدنابه جاي فاكتورهاي رونويسي هسته اي ,ناهنجاري هاي موجوددر مسيرهاي سيگناليك كنترل كننده ي رشدونمو,گريزازمرگ برنامه ريزي شده (آپوپتوز),جهش درنقاط كنترلي چرخه سلولي وتكثيربي رويه ي سلول ها ,ازدست رفتن سيستم هاي ترميمي , DNAفرايندرگزايي ومتاستاز,مسيرهاي مولكولي سرطاني هستند كه هدف از اين تحقيق ,بررسي مكانيسم هاي آنهاست.امروزه به دليل افزايش آمارمبتاليان به سرطان,آشنايي بامكانيسم هاي مولكولي اين بيماري بسيارمورداهميت مي باشدبه طوري كه دانشمندان باشناخت سرطان درابعادمولكولي آن روزبه روز درصدد ارائه راهكارهاي درماني جديدبراي مقابله باآن هستند. ‏Life-style 1 روش بررسي: توسعه ي سرطان وفرايندهاي آن رادرسلول هاي كشت داده شده يا مدل هاي جانوري مانندموش,مي توان مطالعه كرد.سلول هاي انساني درمحيط كشت پس ازحدود50 تقسيم ,قدرت تكثيرخودراازدست داده وسرانجام مي ميرند.اما برخي ازسلول هاتوانايي تقسيم نامحدودپيدا مي كنند وجاودانه(ناميرا)مي شوند.اين جاودانگي به واسطه ي ايجادچندين نوع جهش كه شامل جهش هايي كه موجب ازدست رفتن عملكرددرژن هاي P19ARFياP53كه تنظيم كننده ي چرخه سلولي وبقاء سلولي هستند,رخ مي دهد.سلول هاي جاودانه ي حاوي اين جهش ها,سلول هاي سرطاني تام وكامل نيستند.هرگاه اين سلول ها به موش هاي فاقد ايمني واردشوند نمي توانند تومورهايي راتشكيل دهنداماوقتي جهش هاي انكوژنيك بيشتر رخ دهند,آن ها رابه سلول هاي سرطاني تبديل مي كنند.براي مثال اگريك ژن جهش يافته ي ‏RASكه (RASDشكل فعال )RASرا كدمي كند به درون سلول هاي ناميراواردشود,آن هارابه سلول هاي سرطاني تبديل مي كند.جهت مطالعه ي مراحل شروع وپيشروي سرطان,ازمدل هاي موشي ناك اين2وناك اوت3استفاده مي شودكه بيان يك ژن رادرزمان ومكان معيني درآن هامي توان خاموش وياروشن كرد.درمدل موش شرطي,يك آلل ازژن سركوبگرتوموريا انكوژن ويژه تازماني به صورت وحشي است كه توسط موادشيميايي خارجي ,با يك الگوي مختص بافت يامختص زمان,فعال ياغيرفعال شود.دراين سيستم ها,ازآنزيم هاي ريكامبينازFLPوCreاستفاده مي شودكه به ترتيب نوتركيبي همولوگ ميان جايگاه هاي FRTوXPهاراتسهيل مي كند.زماني كه اين ريكامبينازهاتحت كنترل يك پروموتر مختص بافت بيان شوند,نوتركيبي تنها دربافت هايي اتفاق مي افتد كه اين ريكامبينازهاراتوليدكنند.ازاين سيستم ازدوطريق مي توان استفاده كرد-1:غيرفعال كردن ژن موردنظر:ممكن است جايگاه هدف ريكامبيناز دركناراگزون قرارداشته باشد,به محض القاي ريكامبيناز آن اگزون ازدست مي رود وژن غيرفعال مي شود-2.فعال كردن ژن موردنظر:بيان انكوژن باوروديك اگزون اضافي داراي كدون توقف كنترل مي گردد كه ژن راغيرعملكردي مي كند.امااگراگزون اضافي دركنارجايگاه هدف ريكامبينازقراربگيرد,انكوژن به محض القاي ريكامبينازبيان خواهدشد.به عنوان مثال بااستفاده ازاشكال انكوژني RASيك مدل موش شرطي براي سرطان ريه ايجادشده است. ‏Knock-in ‏Knock-out 2 3 بحث: انكوژن هاياژن هاي تومورزا: انكوژن,شكل جهش يافته ي يك ژن طبيعي سلولي به نام پروتوانكوژن است كه درگسترش سرطان شركت مي كند.پروتوانكوژن ها عملكردهاي فوق العاده مهمي نظيركنترل پيشرفت چرخه سلولي,تكثيرسلولي,ممانعت ازمرگ برنامه ريزي شده سلولي ,القاي فعاليت تلومرازوافزايش دخايرخوني عهده دارهستند.درواقع هر تغييري درپروتوانكوژن ها(ژن هاي پيش سرطانزا)كه باعث اختالل درروندطبيعي فعاليت فراورده هاي آنها شود(مثال فعاليت آنها راكاهش ياافزايش دهد)سبب تبديل پروتوانكوژن به ژن سرطانزاياانكوژني مي شودكه فعاليت آن باعث سوق دادن يك سلول طبيعي به سمت غيرطبيعي شدن ودرواقع سرطاني شدن مي گردد. انكوژن ها پروتئين هاي زيرراكدمي كنند: -1فاكتورهاي رشد:)GFs(4گروهي از پروتئين هاي بدن هستنذ كه موجب تكثيروتمايزسلولي مي شوند.اين پروتئين ها,براي تنظيم فرايندهاي سلولي مهم مي باشندهمه فاكتورهاي رشد,گيرنده هاي غشايي دارند.مثل sisكه نوعي ازفاكتوررشدمشتق شده ازپالكت است. -2گيرنده هاي فاكتوررشد(:5)GFRمانندErbB ,NEU -3پروتئين هاي مسيرپيام دهي(سيگنالينيك)براي تكثيرسلولي:درسلولهاي نرمال,پروتئين هايي هستند كه سيگنال به هسته ارسال مي كندتاتقسيم سلولي انجام شود.اين پروتئين هاي سيگنال دهنده,دريك سري مراحل كه به آنها آبشاريا مسيرانتقال گفته مي شود فعاليت دارند.اين آبشارشامل يك گيرنده غشايي براي مولكول سيگنال مي باشد.اين پروتئين ها ,پروتئين هاي واسطي هستندكه سيگنال هارادرداخل سيتوپالسم انتقال مي دهندوهمچنين فاكتورهاي نسخه برداري درهسته را فعال مي كنند.درهرمرحله ازاين مسير,يك فاكتوريا پروتئين,فاكتورياپروتئين ديگررافعال مي كند.برخي ازآنها Gپروتئين 6هستند(به آنها ‏GTPمتصل مي شود( G.پروتئين ها گيرنده هاي پروتئيني هستند كه يك سمت آنها خارج از سلول وسمت ديگرشان داخل سلول قراردارد(عبوركننده ازعرض غشا).اين سيستم نوعي 4 ‏Growth factor ‏Growth Factor Receptor 6 ‏Guanosine Nucleotide-binding Protein 5 پيام رسان براي موادشيميايي خاصي مثل هورمون ها وپيام رسان عصبي درسطح غشاي سلول است كه باژرانيل,فارنسيل يا پرنيل به غشامتصل مي شوند. -4فاكتورهاي رونويسي:بيان ژن هاي تحريك كننده ي رشدرا كنترل مي كنند مثل MYCو . MYBتغييرات ايجاد شده در MYCبا%70ازسرطان ها درارتباط است. -5مهاركننده هاي مرگ برنامه ريزي شده سلول:مثل پروتئين هاي خانواده (Bcl-2لنفوماي 2لنفوسيت بي) -6فاكتورهاي كنترل كننده چرخه سلولي(نقاط نظارتي) :درسلول هاي طبيعي اجتماعي ازپروتئين هاي برهم كنش كننده درهسته,مديريت تصميم گيري براي عبور سلول ازچرخه سلولي را انجام مي دهدوهرگونه اختالل درعملكردآن مي توانددرمسيرپيدايش سرطان نقش كليدي ايفا كند.درواقع ژن هاي خاصي نقش هاي تقويت كنندگي يامهاركنندگي رادرچرخه سلولي برعهده دارند.كه ازبين آنها ,دومولكول پلي پپتيدي به نام هاي سيكلين ها7وپروتئين كينازهاي وابسته به سيكلين(8)CDKبه عنوان آغازگرهاي اصلي براي عبورازيك مرحله به مرحله ديگرچرخه,ازاهميت اساسي برخوردارهستند. مكانيسم هاي فعال سازي انكوژنها: حداقل 4مكانيسم وجوددارند كه باعث توليدانكوژنهاازپروتوانكوژنهاي مربوطه مي شوند: الف-جهش نقطه اي9ياتغييروتبديل يك باز:گاهي درپروتوآنكوژن ها اتفاق افتاده كه منجربه ايجاديك محصول پروتئيني بافعاليت باالياهميشگي مي شود.به عنوان مثال برخي از انواع كارسينوماها ,نتيجه ي فعاليت آنكوژن هايي هستندكه خودازبروزجهش هاي نقطه اي درپروتوآنكوژن هايي مانند RASبه وجودآمده اند.درواقع حدود%30كل تومورهاي انساني داراي سلولهاي بيان كننده انكوژن RASجهش يافته مي باشند.اكثريت جهش هادركدون هاي 13 ,12و61واقع مي شوند.پيامدهريك ازاين جهش هاكاهش فعاليت GTPآزي پروتئين RASمي باشدكه اين فعاليت به طورطبيعي براي بازگشت RAS-GTPفعال به شكل غيرفعال,يعني , RAS-GDPالزم است.تاثيرآن فعال شدن دائمي پروتئين , RASحتي درغياب ميتوژن ها(يك ماده شيميايی (معموالا پروتئين) است که سلول را برای شروع تقسيم سلولی تحريک میکند)مي باشد.يك جهش نقطه اي دركدون12كه منجربه جايگزين اسيد 7 ‏Cyclins ‏Cycline Dependent Protein Kinases 9 ‏Point mutation 8 آمينه ي والين()GTCبه جاي گليسين ()GGCمي شود,ازخصوصيات كارسينوماي مثانه است;درحالي كه درسرطان ريه,جايگزين سرين()AGCرايج است. ب-جابه جايي كروموزومي:10موجب بيان نادرست ژن هاياايجادژن هاي كايمريك ودرنتيجه ايجادپروتئين هايي باخصوصيات عملكردي جديد مي شوند.مانند ژن 11 BCRوپروتوآنكوژن ABL12درسرطان مزمن خون( )CMLكه قطعه اي ازانتهاي بازوي بزرگ كروموزم 22 جداشده وبه انتهاي بازوي بزرگ كروموزوم 9وصل مي شود.سرطان مزمن خون بيشتردرسنين باال اتفاق مي افتدوشامل تعويض تركيب ژنتيكي دو كروموزوم 9و 22است كه منجربه توليد يك بيوماركر به نام فيادلفيا(13 )PHLمي شوددر%95موارداين بيوماركربه تشخيص نوع درست بيماري كمك موثري مي نمايد.اتصال ژن BCRبه ژن ABLباعث به وجودآمدن تركيب جديدي مي شود كه پروتئين ايجادشده ازآن,ويژگي كينازي 14دارد. ج-سايربازآرايي هاي كروموزومي:15بازآرايي ها يا نوآوري هاي ديگر شامل اضافه شدن,حذف ها ,واژگوني ها و ...نيزمي توانند به طرق مختلف باعث ايجاد آنكوژن ها ازپروتوآنكوژن ها شوند.براي نمونه ,حذف بخش كوچك يا بزرگي از يك پروتوآنكوژن مي- تواند باعث توليد ژني شود كه ديگرقابل تنظيم نبوده ودائما فعال است.اين پروتوآنكوژندائما فعال ,االن ديگر يك آنكوژن است.جابجايي قطعات ياعناصرمتحرك ژنتيكي ياترانسپوزون ها را مي توان نوعي نوآرايي ژنومي درنظرگرفت.امكان دارد كه يك ترانسپوزون درهنگام نقل مكان به يك موقعيت ژنومي جديد ,درداخل يك پروتوآنكوژن ويادرنزديكي آن قراربگيردوباعث شودكه تنظيم آن ژن مختل شده وعمالبه يك آنكوژن تبذيل شود. د-تزايدياتكثيرژن:16يك قطعه ي DNAحاوي پروتوآنكوژن كه موجب توليدتعدادزيادي نسخه ازآن ودرنتيجه بيان باالي پروتئين كدشونده مي گردد.اين مكانيسم,يك تغييرشايع درتومورها بوده كه درحالت عادي ترميم مي شودويا چرخه سلول را درنقاط نظارتي متوقف مي سازدتامكانيسم هاي ترميمي DNAآن را رفع كنند.اين تزايد ها به دوشكل درژن ديده مي شوندDNA -1:مضاعف شده دريك نقطه برروي كروموزوم قرارداشته ومنجره به ايجاديك 10 ‏Chromosomal translocation ‏breakpoint cluster region protein 12 ‏Abelson murine leukemia viral oncogene homolog 13 ‏Philadelphia 14 ‏Protein Kinase 15 ‏Rearrangements 16 ‏Gene Amplification 11 ناحيه ي رنگ آميزي شونده هموژن(17)HSRقابل رويت درزيرميكروسكوپ نوري مرتبط باناحيه تزايديافته مي شود -2.به صورت ساختارهاي شبه ميني كروموزومي كوچك وغيروابسته اي به نام كروموزوم هاي جزئي دوتايي18ديده مي شود. نكته ي مهم ديگر اين است كه جهش هاي تبديل كننده ي پروتوانكوژن هابه انكوژن هااز لحاظ ژنتيكي غالب بوده وجهش تنهادريكي ازدوآلل آن هابراي القاي سرطان كفايت مي كند. ژن هاي سركوبگرتومور:)TSG(19 ژن هاي سركوبگرتومورمعموال پروتئين هايي راكدمي كنندكه مانع ازتكثيرسلول مي شوندوازتقسيم زيادسلولها پيشگيري مي كند.ازدست رفتن عملكردپروتئين هاي رمزگذاري شده توسط ژن هاي سركوبگر تومور,منجربه تقسيم سلولي افسارگسيخته,رشدغيرعادي سلولي وياآپپتوزناقص خواهدشد.برخالف انكوژن ها,ژن هاي سركوبگرتوموربه صورت مغلوب عمل مي كنند,به عبارت ديگرهردوآلل بايدغيرفعال شوندتاعملكردخودراازدست بدهند. ‏TSGهابه دودسته تقسيم مي شوند-1 :دربان-2 20خدمتكار 21 ‏TSGهاي دربان :ژن هاي دربان با تنظيم عبورسلول هاازايست هاي بازرسي ()Gates درچرخه سلولي يا باتحريك مرگ برنامه ريزي شده ي سلولي ,رشدوتقسيم سلولي راكنترل نموده وازايجادتومورجلوگيري مي كنند.جهش درژن هاي دربان موجب تكثيركنترل نشده ي سلول مي شوندTSG.هاي دربان تنظيم كننده هاي انواع ايست بازرسي سيكل سلولي مانند(APCمهاررشدسلولي ژن APCدرپوليپ آدنوماتوزفاميلي 22مربوط به روده بزرگ((RB ,))FPCدرتومورقرنيه چشم يارتينوبالستوم (و(p53غيرفعال شدن ژن اخيردربيش از%50سرطانهاي انساني ديده شده است)كد مي كنند. ‏TSGهاي خدمتكار :ازدست رفتن عملكردژن هاي خدمتكارموجب تجمع جهش هادرانكوژن هاوژن هاي دربان ودرنتيجه موجب شروع وپيشرفت سرطان مي شوندTSG.هاي خدمتكار ,پروتئين هاي مسئول درتشخيص وتعميرجهش هاوپايداري كروموزوم هاراكدمي كنند.فاكتورهاي محيطي مانند تابش اشعه يونيزاسيون ,نور23 UVوموادشيميايي مي توانند 17 ‏Homogeneously staining region ‏Double-minute 19 ‏Tumor suppressor gene 20 ‏Gatekeeper 21 ‏Caretaker 22 ‏Familial adenomatous polyposis 23 ‏Ultraviolet 18  DNAراتخريب كنند.خطاهاي ايجادشده در DNAمي تواندمنجربه تغييرياجهش گردد.محصوالت ژني خاصي موجب ترميم خطاها روي كروموزوم وكمترشدن جهش هاي ايجادشده درسلول مي گردد.وقتي يك ژن ترميم كننده ي DNAجهش پيداكند,ديگراين محصوالت راتوليدنمي كندوازاين رو,ترميم DNAانجام نمي شود.اين جهش ها مي تواندموجب افزايش فركانس تغييرات سرطاني دريك سلول شوند.بهترين مثال براي ژن هاي ترميم كننده ,ژن (BRCA-1روي كروموزوم )17q21وژن (BRCA-2روي كروموزوم)q14 13است كه تاكنون بيش ازيك هزار جهش ژنتيكي دراين ژن ها شناسايي شده است وبيشتردرسرطان سينه به صورت وراثتي نقش دارند.يك نقص درژن ترميم DNA هم درافرادي ايجاد مي شودكه نسبت به نورفرابنفش(, )UVبسيارحساس هستند وميزان سرطان هاي پوستي درآنها هزاربرابراست.گزرودرما پيگمنتوزوم(24)XPنخستين بيماري بودكه به علت نقص درترميم DNAشناخته شد.محصول ژن XPموجب حذف تخريب هاي ايجادشده درDNAدراثرنورفرابنفش مي شودواگردراين ژن جهش ايجادشودابتالبه سرطان پوست افزايش مي يابد.سندروم بلوم25مثال ديگري ازبيماري درارتباط بانقص DNAاست.اين سندرم يك اختالل ذاتي است كه منجربه افزايش ريسك ابتالبه سرطان,بيماري هاي ريوي وديابت مي شود.ژن جهش يافته درسندرم بلوم()BLMبراي حفظ ساختارپايداركروموزوم موردنيازاست. مكانيسم هاي غيرفعال شدن تومورساپرسورهاعبارت انداز: -1جهش هاي نقطه اي ياحذفي كه دراكثرسرطانها مانع ازتوليدپروتئين شده يامنجربه توليدپروتئين غيرعملكردي مي شود. -2متيالسيون ريشه هاي سيتوزين درپروموتريااجزاي كنترلي ديگركه منجربه مهاررونويسي آنها مي شود.اين متيالسيون معموال درنواحي غيررونويسي شونده ي DNA يافت مي شود. مشاركت تغييرات اپي ژنتيك درسرطان: يكي از سطوح تنظيم كليدي در بيان ژن هاتغييرات اپي ژنتيكي است كه اين گونه از تغييرات بدون هيچ اثري درتوالي ژنوم باعث ايجاد حالت هاي فشرده يا غيرفشرده كروماتين به شكل كلي يا موضعي شده وبيان ژن را تحت تاثيرقرار مي دهند.تغييرات اپي ژنتيكي نحوه ي بروز ژنوم يوكاريوتي رادر سلولهاي مختلف تعيين مي كند.درصورتي كه اين ‏Xeroderma pigmentosum ‏Bloom syndrome 24 25 تغييرات به شكل صحيح عمل نكنند,منجربه پيدايش سرطانها وسايربيماري ها خواهدشد.اختالالت اپي ژنتيكي تقريبا درهمه ي سرطانها ديده مي شودوبه موازات تغييرژنتيكي,موجب پيشرفت تومورشده وعالوه برآن درمراحل نخست سرطانزايي نقش دارد.علم اپي ژنتيك به مطالعه ي تغييرات ارثي قابل برگشت درعملكردوبيان ژن ها,بدون تغييردرتوالي نوكلئوتيدي آنها مي پردازد.اين تغييرات توالي اصلي DNAراتغييرنمي دهدولي درچرخه هاي تقسيم سلولي پايدارمي مانندوبه نسل بعدبه ارث مي رسند.درواقع به دليل اينكه تغييرات اپي ژنتيكي ازلحاظ ميتوزي قابل وراثت است مي تواندهم راستاباتغييرات ژنتيكي عمل كندومنجربه توموزايي شود.برخالف تغييرات وجهش هايي كه برتوالي اصلي ژنوم اثرمي كنند,تغييرات اپي ژنتيك برگشت پذيرهستند.نمونه هايي ازاين تغييرات عبارت انداز: -1تغييردرمتيالسيون(DNAهيپرمتيالسيون وهيپومتيالسيون): يکی از مهمترين مکانيسمهاي اپی ژنتيک,متيالسيون کربن 5نوکلئوتيد سيتوزين در مناطق حاوي دي نوکلئوتيدهاي , CPGبه منظور توليد -5متيل سيتوزين ميباشد .سيتوزين متيله – شده,در شيار بزرگ مارپيچ دو رشته اي DNAقرار دارد که در فرآيند اتصال فاکتورهاي رونويسی تداخل نموده و بيان ژنها را مهارمي كند.متيالسيون , DNAتوسط آنزيم DNAمتيل ترانسفراز تنظيم ميشود .به نظر ميرسد ،افزايش بيان DNAمتيل ترانسفرازها ،يک ويژگی مشترك در انواع سرطانها باشد.الگوهاي متيالسيون در طی دوران جنينی به وجود می آيند و از طريق ميتوز به ارث ميرسند .اين الگوهاي نرمال ،در DNAسلول سرطانی دچار اختالل ميشوند; به گونه اي که جزاير CPGبراي فعاليت متيل ترانسفرازها مستعد شده و ساير مناطق DNAدچار هيپومتيالسيون ميشوند .پروفايل هيپرمتيالسيون جزاير CPGدر ژنهاي مختلف براي هر نوع سرطان متفاوت است .به طور کلی هيپرمتيالسيون جزاير CPGدر ژنهاي سرکوبگر تومور ،ژنهاي دخيل در چرخه سلولی ،ترميم ،DNAمتابوليسم مواد سرطانزا ،فعل و انفعاالت بين سلولی ،مرگ سلولی و رگزايی ،باعث پيشرفت سرطان ميشود. -2تغييرات هيستون ها: مديفيکاسيون هيستون هاي مرکزي نوکلئوزوم,نقش مهمی در تنظيمات اپی ژنتيک ايفا ميکنند .مديفيکاسيون هاي آمينواسيدهاي هيستون ها شامل: استيالسيون,متيالسيون,فسفريالسيون,يوبی کوئيتيناسيون-ADP, ريبوزيالسيون,گليکوزيالسيون و کربونيالسيون بوده که مهمترين آن استيالسيون است . استيالسيون ليزين هيستون ها توسط آنزيم هاي استيل ترانسفرازها و هيستون داستيالزها تنظيم ميشود .استيالسيون هيستون ها,عملکرد DNAرا در دو مسير اصلی تعديل ميکند. اول اينکه استيالسيون ليزين ها و در پی آن خنثی شدن بار مثبت هيستونی ،باعث کاهش ميانکنش بين هيستون ها و DNAميشود;در نتيجه در بسته بندي کروماتين تغييراتی ايجاد ميگردد .دوم اينکه ليزين هاي تغييريافته,به عنوان لنگرگاه براي پروتئين هاي اتصالی عمل ميکنند;بنابراين باعث به کارگيري پروتئينهاي رونويسی و پروتئين هاي تغييردهنده کروماتين ميشوند .از اين رو استيالسيون هيستونی,به يک کروماتين باز و فعال از نظر رونويسی اشاره دارد;در حالی که داستيالسيون هيستونها توسط هيستون داستيالزها با ايجاد کروماتين متراکم ،رونويسی ژنها را سرکوب ميکند .بيان بيش از حد هيستون داستيالزها، در بدخيمی هاي خون و تومورهاي جامد مانندپستان,پروستات و کلورکتال مشاهده ميگردد . عالوه بر تغيير الگوي استيالسيون هيستونی در سلولهاي سرطانی ،تغييراتی در الگوي متيالسيون هيستونی آنها نيز مشاهده ميشود .تغيير در الگوهاي متيالسيون ليزين 9وليزين 27درهيسنون , H3با خاموشی نابهنجار ژن در انواعی از سرطانها در ارتباط است. معموالا داستيالسيون ليزين 12درهيستون H4و تري متيالسيون ليزين 20درهيستون H4در سرطانها اتفاق مي افتد. -3تغييردرفعاليت كمپلكس هاي بازآرايي كروماتين:درراس فاكتورهاي بازآرايي كروماتين كه درسرطان دخيل هستند,كمپلكس هاي SWI/SNFقراردارند كه داراي يك هليكازوابسته به ATPدرمركزخودبوده واين هليكاز ,تغييرات هيستوني وبازآرايي كروماتين راكنترل مي كند.اين كمپلكس (به واسطه تغييرموقعيت وساختارنوكلئوزوم ها)موجب دسترسي ياعدم دسترسي ژن ها به پروتئين هاي متصل شونده به DNAودرنتيجه فعال ياسركوب شدن آنها مي شوند.بنابراين جهش SNFيا SWIمي تواند ازطريق بيان ژن هاموجب تومورزايي شود.به عنوان مثال SNF5,يكي از اعضاي SWI/SNFاست كه جهش هاي غيرفعال كننده ي آن منجربه ايجادتومورهايي دركليه ها,مغزو...مي شود. سرطان وعدم تنظيم مسيرهاي تنظيم كننده ي رشد: افزايش فعاليت پروتئين هاي پيام رسان القاكننده ي رشدابتدابه نظرمي رسيدكه اين حالت يكي ازمكانيسم هاي محتمل براي سرطان باشدامادرحقيقت اين امربسيارنادربوده وتنها يك موردازآن گزارش شده است مانندانكوژن sisكه يك شكل تغييريافته ازفاكتوررشدمشتق ازپالكت()PDGFراكدمي كند,مي تواندتكثيرنابه جاي سلولهاي بيان كننده ي گيرنده ي ‏PDGFراتحريك سازد.رخدادشايع تردرايجادسرطان اين است كه سلول هاي سرطاني شروع به توليدفاكتوررشدتغييرنيافته مي كنندكه روي سلول مولدخودموثراست.اين پديده تحريك اتوكرين نام دارد. انكوژن هاي كدكننده ي گيرنده هاي سطح سلولي كه سيگنال هاي انتقال دهنده ي رشدرا انتقال مي دهند,باچندين نوع سرطان درارتباط مي باشند.بسياري ازاين گيرنده ها داراي فعاليت تيروزين كينازي ذاتي( )IRTKداخل سلولي دردمين سيتوزولي خود هستندكه درحالت غيرفعال ,خاموش بوده واتصال ليگاندمنجربه ديمريزاسيون گيرنده وفعال سازي خاصيت كينازي آن مي شود.تغييرات اين گيرنده ها كه منجربه سرطان مي شود,عبارت انداز:الف)يك جهش نقطه اي(تبديل والين به گلوتامين) كه موجب تغيير 26RTKنرمال به نحوي مي شودكه دائماديمريزه بوده ودرغياب ليگاندنيزبه صورت فعال مي باشد.مانندجهش وتبديل گيرنده 27)HER2(EGF2به انكوپروتئين NEUكه دراين حالت حتي درنبودليگاند,گيرنده ديمريزه شده وفعاليت كينازي NEUدائمي مي شود .جهش وتبديل گيرنده فاكتور نوتروفيك مشتق ازگليا(28)GDNFبه فرم ديمريزه وفعال آن كه درتومورهاي انساني به نام نئوپالزي اندوكرين چندگانه تيپ292ديده مي شود. ب)حذف بخش زيادي ازدمين اتصال به ليگاندخارج سلولي كه موجب ايجاديك گيرنده انكوژنيك بافعاليت مداوم ميشود.مانندتبديل گيرنده EGFنرمال به انكوپروتئين ديمريErbB ج)جهش هاي منجربه افزايش توليد يك RTKنرمال به دليل تزايد ژن كدكننده آن.مانندافزايش توليدگبرنده HER2نرمال دراغلب سرطان هاي پستان. طيف وسيعي ازانكوپروتئين ها,شامل پروتوانكوژن هاي جهش يافته اي هستندكه اجزاء ياتنظيم كننده هاي مسيرهدايت پيام راكدمي كنند وشايع ترين مسيرميان آنها,مسير ‏RTK/RAS/MAPKياهمان مسير RASمي باشد.به طوركلي مسيرپيام رساني RASداراي دوبخش است: -1بخش اول كه پيام ازيك RTKفعال شده به وسيله ي دوآداپتوربه RASمي رسدوموجب تبديل آن به فرم فعال متصل به GTPمي شوذ. 26 ‏Receptor tyrosine kinase ‏Epidermal Growth Factor Receptor 2 28 ‏Glial cell line-derived neurotrophic factor 29 ‏Multiple endocrine neoplasia 27 -2بخش دوم كه RASفعال پيام خودراازطريق دوپروتئين كينازحدواسط به ‏MAPكيناز30منتقل مي كندMAP.كيناز موجب فسفريالسيون پروتئين هاي دخيل دررشدوتكثيرسلول مي شود. هريك ازاجزاء دخيل دراين مسيرپيام رساني مي تواننددچارجهش شوندوبه يك تومورساپرسورياانكوژن تبديل گردند.عالوه برمسيرپيامرساني , RASجهش درپروتئين كينازهاي سيتوپالسمي نيزموجب سرطان مي شود.اين پروتئين كينازهاعبارت انداز: -1پروتئين كينازSrc: V-Srcاولين انكوژني بود كه كشف شد.نوع سلولي آن-C ‏Srcاست Src.يك پروتئين تيروزين كيناز سيتوزولي است كه بافسفريالسيون تيروزين موقعيت (527درانتهاي-Cترمينال پروتئين كه6موقعيت باانتهاي -Cترمينال فاصله دارد)غيرفعال مي شود.انكوپروتئين هاي دائم الفعال , Srcتيروزين موقعيت 27راياازدست داده انديادر آن تغييراتي راايجادكرده اند. -2پروتئين هااي الحاقي چون BCR-ABLكه مي تواندبسياري ازپروتئين هاي انتقال پيام داخل سلولي رافسفريله كرده وفعال نمايدBCR-ABL .مي تواندكيناز JAK2وفاكتوررونويسي ‏STAT5كه درحالت طبيعي به دنبال اتصال فاكتوررشد به گيرنده سطح سلولي فعال مي شوندرافعال كند. توليدنابه جاي فاكتورهاي رونويسي هسته اي درسرطان: مستقيم ترين تاثيرات روي بيان ژن به وسيله ي فاكتورهاي رونويسي اعمال مي شود.بسياري از انكوژن ها ,فاكتورهاي رونويسي راكدمي كنند كه دونمونه ي مهم آنها , FOSو JUNهستند.اين دوپروتئين باهم تشكيل يك فاكتوررونويسي هتروديمربه نام AP1 رامي دهند كه به پروموتروافزاينده ي بسياري از ژن ها متصل مي شوندوموجب فعال شدن رونويسي ژن هاي محرك رشد ومهاررونويسي ژن هاي سركوب كننده ي رشدمي شوند.اغلب پروتئين هاي پروتوانكوژن هسته اي هنگام تحريك سلول نرمال توسط فاكتورهاي رشد,توليد مي شوند,مانند FOSو MYCكه براثرتحريك سلول بافاكتورهاي رشدي مثل PDGFتوليد مي گردند.دراين حالت,ابتدا ابتدامقداري FOSبه صورت گذراوسپس MYCبراي مدت طوالني تري افزايش پيدا مي كنند.بعدازچندساعت هر دوكاهش مي يابند.اين كاهش مانع ازايجادسرطان درسلول هاي نرمال مي شود FOS.وMYC رونويسي ژن هاي كدكننده ي پروتئين هايي راكدمي كند كه پيشروي فاز G1چرخه ي سلولي وگذار G1به Sراراه اندازي مي كند .تغييرانكوژنيك در, FOSشامل حذف توالي ‏mitogen-activated protein kinase 30 هايي مي باشد كه منجربه كاهش عمرپروتئين FOSوسرطاني شدن سلول ها مي شود.تغييرات انكوژنيك MYCبسيارمتنوع بوده وبه واسطه ي مكانيسم هاي مختلفي انجام مي گيرد.به عنوان مثال درلنفوم بوركيت(نوعي سرطان(نادروبدخيم) درسيستم لنفاوي),ژن MYCبه جايگاهي درنزديكي ژن هاي كدكننده ي زنجيره ي سنگين آنتي بادي(در(WBCگلبول سفيد)هاي توليدكننده ي آنتي بادي ,فعال هستند)منتقل مي شود.اين تغيير,نوعي بازآرايي نادر در DNAبوده كه هنگام بلوغ سلول هاي توليدكننده ي آنتي بادي به وقوع مي پيونددومنجربه بيان مداوم MYCشده وسرطاني شدن سلول رادرپي دارد.دربرخي موارد نيز تزايدقطعه اي از DNAحاوي ژن MYCنيزمنجربه افزايش توليدآن مي شود. ارتباط ناهنجاري هاي موجوددرمسيرهاي سيگناليك كنترل كننده رشدونموبابسياري از سرطان ها: درطول رشدنرمال,سيگنال هاي ترشح شده نظير TGF-β , Wntو)Hh )Hedgehogبه منظورجهت دهي سلول ها به سمت سرنوشت هاي تكويني استفاده مي شوند.تأثيرات چنين سيگنال هايي بايستي تنظيم شوندتارشدسلولي درمكان وزمان مناسب اتفاق بيوفتد.اماگاهي اين تنظيم به هم خورده كه منجربه رشدغيركنترل شده ي سلول ودرنهايت سرطاني شدن سلول مي شود. مسير ,Hedgehogدرمراحل اوليه تكامل رخ داده وموجب تعيين سرنوشت سلول ها مي گردد.جهش دراين مسيرپيام رساني موجب سرطان پوست ومغزمي شود.يكي ازپروتئين هاي ‏Hhانساني به نام Sonic Hedgehogدرپوست ومخچه بااتصال به يك پروتئين غشايي به نام )PTC1(Patched 1وغيرفعالسازي آن ,تقسيم سلولي راتحريك مي كند.بنابراينPTC1يك سركوبگرتومورمي باشد.جهش درPTC1كه باعث ازدست رفتن عملكردآن مي شود ,موجب تقسيم سلول درغياب سيگنال Hhمي گردد.همانندرتينوبالستوما,سرطان هاي پوست ومغزناشي ازاين تومورساپرسوربه صورت خانوادگي واسپوراديك(تك گير)مشاهده مي شوند.بعضي ازجهش ها درمسيرپيام رساني Hh انكوژن هايي توليد مي كنندكه باعث روشن شدن نامناسب Hhمي شوند.ازدست دادن كامل عملكردPTC1موجب مرگ دراوايل دوره ي جنيني مي شود. مسيرپيام رساني TGF-β: TGF-βيك فاكتورضدرشد است كه موجب مهارتكثيراكثرسلول هاخصوصااسلول هاي اپي تليال وسلول هاي سيستم ايمني مي شودTGF-β.بااتصال به گيرنده ي آن موجب فعال شدن فاكتوررونويسي سيتوزولي Smadمي شودSmad.هاپس ازفعال شدن به هسته رفته ودواثررابرجاي مي گذارند-1:موجب بيان ژن كدكننده ي p15مي شوند كه يك مهاركننده ي كيناز-4وابسته به سيكلين()CDK4بوده وموجب توقف سلول درG1مي شود-2.موجب بيان ژن كدكنند ي پروتئين هاي ماتريكس خارج سلولي مهاركننده ي فعال كننده ي پالسمينوژن1-بافتي()PAI-1مي شودكه موجب تخريب ماتريكس خارج سلولي مي شوند.بنابراين جهش هايي كه باعث ازدست رفتن عملكرد گيرنده هاي TGF-βيافاكتورهاي رونويسي Smadمي شوند,موجب تكثيربي رويه ي سلول ومتاستازسلول هاي توموري مي شود.مانندحذف ژن Smad4درسرطان پانكراس وفقدان گيرنده هاي عملكردي TGF- ‏βدرتينوبالستوماوسرطان كلون. مسيرسيگنالينيكWnt:Wntيك پروتوانكوژن است كه به عنوان ليگاندبه گيرنده متصل مي شود.اين مولكول ترشحي بيش از19عضوداردوجهش هايي كه منجربه فعال شدن مسيرWntمي شوند,مسئول 90درصدسرطان هاي بخش انتهاي روده چه به صورت سرطان خانوادگي (FAP31جهش دراليه ي زاينده ژن)APCوچه به صورت سرطان موردي مي گردد. آپوپتوزوسرطان: آپوپتوز,مرگ برنامه ريزي شده سلول ها مي باشد.بسياري ازناهنجاري ها شامل خطا درميتوز,آسيب DNAياافزايش غيرطبيعي سلول هايي كه براي تكامل يك اندام موردنيازنيستند,همگي موجب آپوپتوزمي شوند.دربرخي سلول ها ,آپوپتوز وضعيت طبيعي آن ها بوده وجهت بقاء خود بايستي پيام هاي مبتني بربقاء رابه دست آورند.درصورتي كه سلول هاي محكوم به آپوپتوز,دچارمرگ نشوند ودرعوض تكثيرشوند,ممكن است يك تومورراتشكيل دهند.دوددليل مختل كننده ي آپوپتوزعبارت انداز: -1فعال شدن ژن هاي مهاركننده ي آپوپتوز كه نقش پروتوانكوژني دارند,مانند BCL2كه يك مهاركننده ي آپوپتوزبوده وتوليد بي رويه ي آن درلوسمي مزمن لنفوئيدي)CLL(32به دليل ترانسلوكاسيون (جابه جايي)كروموزومي منجربه بقاي اين سلول هاي توموري مي شود. -2حذف محصوالت پروتئيني ژن هاي محرك آپوپتوز كه نقش تومورساپرسوري دارند,مانند حذف ژن .PTENژن PTENيك فسفاتازراكدمي كندكه فسفاتيديل اينوزيتول-5,4,3تري فسفات(پيامبرثانويه دخيل درفعال سازي پروتئين كينازبي ()33)AKtرادفسفريله وغيرفعال 31 ‏Familial adenomatous polyposis ‏Chronic lymphocytic leukemia 33 ‏Protein kinase B 32 مي كند.فقدان اين فسفاتاز,موجب افزايش اين پيامبرثانويه وفعاليت بيش ازحد AKtكه نقش مهمي دررشد سلولي دارد,مي شود.درنتيجه سلول دچاررشدوتكثيربي رويه وعدم آپوپتوزمي شود. ژن p53نيزيك سركوب كننده ي تومور بوده وموجب فعال شدن ژن هاي كدكننده ي پروتئين هايي مثل (BAXپروتئين ايکس مرتبط با لنفوم 2لنفوسيتهای بی)34كه نخستين عضوايجادكننده ي آپوپتوزدرخانواده پروتئين BCL2است ,مي شود.بافعال شدن بيان ‏P53دراثر آسيب DNAموجب بيان اين پروتئين ها ومرگ سلولي مي شود.بنابراين حذف عملكردP53موجب سرطاني شدن سلول ها مي شود. سرطان وعدم تنظيم چرخه سلولي و مسيرهاي حفظ ژنوم: چرخه ي سلولي به سلسله وقايعي اشاره دارد كه درنهايت منجربه تقسيم سلول وايجادسلولهاي دختري مي شودكه حاوي كروموزوم هاي كامال مشابه باكروموزوم هاي سلول والداست.به طور كلي چرخه سلولي به چهارمرحله ي اصلي تقسيم مي شود-1:فازG1 (گپ:(1رشد سلولهاي سوماتيك پستانداران وسنتزRNAهاوپروتئين هاي مورد نيازبراي سنتز DNAدراين مرحله صورت مي گيرد.هنگامي كه سلول هابه اندازه ي مناسب ومقاديركافي ازپروتئين هاي موردنيازخوددست يافتند,به نقطه ازفازG1به نام نقطه ي شروع 35درپستانداران واردشده وپس ازعبورازاين نقطه ,سلول متعهدبه تقسيم خواهدشد-2. فاز(Sسنتز):دراين مرحله كروموزوم ها همانندسازي مي كنند-3.فاز(G2گپ:)2رشدثانويه وتقسيم اندامك ها صورت مي گيرد-4.فاز(Mميتوز):دراين مرحله سلول تقسيم شده وخودازچندين بخش تشكيل مي گردد. همانندسازي كروموزوم ها وجداشدن سلولهاي دختري درهرتقسيم سلولي نيازمندنظم وترتيب دقيقي بوده والزمه اين دقت باال,تضمين صحت همانندسازي DNAوتوزيع تعدادصحيح كروموزوم هابين سلول هاي حاصل ازتقسيم است.بدين منظورهر تقسيم به وسيله ي مكانيسم هايي به نام نقاط كنترلي تنظيم مي گردد.نقاط كنترلي چرخه سلولي 36دراصل پروتئين هاي تنظيم -كننده(داراي فعاليت مثبت ومنفي )هستند.جهش هاي موثربراين نقاط,باعث ايجادسيگنال هايي مي شود كه جلوي ادامه ي روندچرخه رامي گيردتااينكه اسيب برطرف 34 ‏Bcl-2-associated X protein ‏START 36 ‏Cell cycle checkpoint 35 شودودرغيراين صورت,سلول تقسيم نمي شودواگرسلول نتوانست آن رااصالح كندغالبا فرايندآپوپتوز(مرگ برنامه ريزي سلولي)اجرامي شودويا تبديل به تومورمي شود. نقطه كنترلي آسيب DNAدرفاز G1و : S اولين جايگاه كنترل كننده ,انتقال چرخه ازفاز G1به فاز Sاست وشاخص هايي ازقبيل اندازه ي سلول,موادغذايي يا به عبارت ديگر انرژي الزم ,فاكتورهاي رشدوعدم وجود آسيب در ژنوم سلول ازعالئم مثبت وصدورمجوزمي باشند.درصورت عدم وجودمواردمذكور,سلول تارسيدن به شرايط مطلوب به مدت نامعلومي چرخه را ترك كرده وواردفازG0يافازخاموش37مي شود.اين جايگاه كه به آن نقطه شروع يا منطقه ي محدود كننده38گفته مي شود,ازاهميت خاصي برخورداراست وبه همين جهت عبورازاين جايگاه توسط عوامل كنترل كننده تنظيم (به صورت منفي)مي شود.اين عوامل كنترلي عبارتنداز-1: سيكلين 39هاي Dوپروتئين كينازهاي وابسته به سيكلين(2, )CDKپروتئين(RBرتينوبالستوما) و -3پروتئين p53 درراس مسيركنترل كننده ي عبورازاين نقطه ,كمپلكس هاي سيكلين CDK4/6-Dومهاركننده ي رونويسي RBقراردارندكه عملكردآن ها به شرح زيراست: فاكتورهاي رشدخارج سلولي يا ميتوژن ها,بيان سيكلين Dراالقامي كنند.سيكلين هاي Dبه شركاء خود شامل CDK4يا CDK6متصل شده وتشكيل كمپلكس هاي سيكلين CDK-فعال رامي دهند كه فعاليت كينازي آنها منجربه فسفريالسيون پروتئين هاي دخيل درپيشروي فاز G1مي شود.حذف ميتوژن قبل از عبوراز نقطه ي محدودكننده موجب تجمع دو عامل مهاركننده ي CDKبه نام پروتئين هاي P16و P5مي شود.اين دوپروتئين به كمپلكس هاي سيكلين CDK4/6-Dمتصل شده وموجب مهارفعاليت آنها ودرنتيجه توقف سلول درفاز G1 مي شوند. فعاليت RBبه وسيله ي فسفريالسيون توسط كمپلكس سيكلين CDK4/6-Dكنترل مي شود RB.فسفريله نشده فاكتوررونويسي (E2Fرونويسي ژن هاي كدكننده ي پروتئين هاي موردنيازبراي سنتز DNAراتحريك مي كند)رادرسيتوپالسم مهارمي كند.فسفريالسيون اوليه يRBدراواسط G1توسط كمپلكس هاي سيكلين CDK4/6-Dوتكميل فسفريالسيون آن دراواخر G1توسط كمپلكس هاي سيكلين , CDK2-Eمنجر به جداشدن آنها از E2Fودرنتيجه 37 ‏Quiescence Phase ‏Restriction Point 39 ‏Cyclins 38 گذراز G1به Sمي شود.بنابراين فسفريالسيون كامل RBوجداشدن آن از , E2Fسلول را به طوربرگشت ناپذيرمتعهد به سنتز DNAوورود به فاز Sمي كند. افزايش يا كاهش توليد هريك ازاجزاء مسيرفوق موجب ورودسلول به فاز Sدرغياب سيگنال هاي رشدخارج سلولي مي شود.مثال افزايش سيكلين Dكه موجب بروز سرطان مي شود,به دودليل عمده اتفاق مي افتد-1:ترانسلوكاسيون(جابه جايي كروموزومي)ژن سيكلين D1كه يكي ازانواع سيكلين Dاست ,برناحيه اي از كرومورزوم كه آن را تحت كنترل يك افزاينده ژن لنفوسيت Bقرارمي دهد.دراين حالت سيكلين D1تبديل به يك انكوژن مي شود-2.تزايد ژن سيكلين D1وافزايش مقدارآن درسلول كه موجب ورود سلول ها به فاز Sمي شود كه پديده شايع درسرطان سينه است.حذف فعاليت RBعالوه بر رتينوبالستوما(نوعي تومور شبكه چشم درنوزادان) ,درسرطان هايي نظير كارسينوماي ريه ,پستان ومثانه ديده مي شود.اين بافت ها برخالف بافت شبكيه داراي پروتئين هاي ديگري غيراز RBاما مرتبط با آن هستند مثل P130و p107كه همراه با RBعمل كرده ,بنابراين وجود RBدراين بافت ها براي پيشگيري از سرطان ضروري نيست.اما دربافت شبكيه تنظيم چرخه سلول اساسا متكي به RBبوده وبيماران هتروزيگوت(به فردي گفته مي شودكه داراي دو آلل متفاوت براي يك صفت خاص است) براي اين ژن درابتدا تومورهاي شبكيه رانشان مي دهند.عواملي كه باعث حذف عملكرد RBمي شوند عبارتنداز-1:جهش هاي غيرفعال كننده در ژن آن-2اتصال يك پروتئين مهاري به نام E7به RBكه درسرطان دهانه ي رحم واوروفانژيال 40مشاهده مي شود. به عالوه جهش هايي كه مانع فعاليت مهاري P16روي فعاليت روي فعاليت سيكلين CDK4/6Dمي شوند ,درچندين سرطان انساني شايع مي باشند P16.يك سركوبگرتوموراست كه ژن آن دربرخي سرطان ها حذف مي شودودرسايرسرطان ها به صورت نرمال باقي مي ماند.دربرخي سرطان ها مانندسرطان ريه ,ژن كدكننده يp16 ياسايرپروتئين هايي كه ازلحاظ عملكردي باآن مرتبط هستند توسط متيالسيون بيش ازحد ناحيه پروموتوري آن ها به صورت غيرفعال درمي آيد. ازبين رفتن نقطه بازرسي آسيب بافقدان : p53 پروتئين p53به عنوان يك تومورساپرسور چندعملكردي ,بازيگراصلي درتومورزايي بوده واغلب تومورهاي انساني به دليل جهش در p53ياپروتئين هاي تنظيم كننده ي فعاليت آن ايجادمي شوند.برخالف ديگر پروتئين هاي چرخه ي سلولي p53 ,درسطح خيلي پاييني ‏Oropharyngeal 40 درسلول هاي طبيعي ديده مي شود; چون اين پروتئين بسيارناپايداربوده وتجزيه مي گردد.بيان ژن p53فقط درشرايط استرس زا نظير قرارگيري درمعرض تشعشعات UV ياگاما ,گرما يا اكسيژن كم افزايش مي يابد.آسيب DNAناشي از اشعه ي گاما ياسايرموارداسترس زا منجربه فعال شدن ATRيا( ATMيك سرين كينازكه P53رافسفريله وپايدارمي كند).مي شود ,درنهايت يك افزايش قابل توجهي در P53مشاهده مي شودP53. پايدار,بيان ژن كدكننده ي ( P21CIPبه كمپلكس هاي سيكلين – CDKپستانداران درفازG1متصل وآنهارامهارمي كند)رافعال مي كند.درنتيجه سلول هاي با اسيب DNA درفاز G1متوقف شده وزمان كافي براي مكانيسم هاي ترميم DNAفراهم مي كند. نقاط كنترلي درG2و: M دومين جايگاه كنترل كننده درانتهاي فاز G2قرارداردكه درصورت بروزآسيب درDNA ويادارانبودن اندازه ي مناسب سلول,ازورود چرخه به فازميتوزجلوگيري مي كند.دراين حالت سلول تارفع كامل نواقص ,يك دوران رشدبدون تقسيم راطي مي كندكه به آن اصطالحا وضعيت استراحت41گفته كي شود.درصورت آسيب DNAبافعال كردن يك سري كينازها,فسفريالسيون P53القا مي شود وفعاليت وپايداري آن نيز افزايش مي يابدوباعث رونويسي از ژن P21مي شود.همانطوركه گفته شد ,ژن P21به كمپلكس هاي سيكلين- ‏CDKدرفاز G1متصل شده وآن ها رامهارمي كندكه باعث توقف چرخه ي سلول وجلوگيري از پيشبردفازSمي شود.اين پروتئين بامهارسيكلين (Bعضوي از خانواده سيكلين)نيزكه براي ورودسلول به فاز ميتوز ضروري است,مي تواند درانتهاي فازG2مانع از ورود سلول به مرحله ي ميتوزشود. ايجادسرطان باازبين رفتن سيستم هاي ترميم كننده ي: DNA عالوه برجهش ها ,برخي از مكانيسم هاي ترميم DNAنيزمستعد خطا بوده واين خطاها درايجادسرطان دخالت دارد.سلول هاي طبيعي تقسيم شونده جهت پيشگيري ازتجمع جهش ها غالبااازمكانيسم هاي مختلفي استفاده مي كنند.برخي از عوامل آسيب رسان DNAكه براثرفرايندهاي زيستي نرمال درسلول(نه مواجه با موتاژن وموادسرطانزا)ايجادمي شوند عبارتنداز-1:واكنش هاي دپوريناسيون(2از دست دادن باز Gيا Aاز DNAدرنتيجه هيدروليزپيوندگليكوزيدي بين دئوكسي ريبوزوباز)واكنش هاي آلكيالسيون(اضافه شدن يك ‏Rest state 41 گروه آلكيل به مولكول) و-3توليدگونه هاي واكنشگر ازقبيل راديكال هاي اكسيژن كه همگي قادربه تغييرساختمان DNAهستند. نقش اصلي ژن هايي كه از ژنوم محافظت مي كنند,ممانعت از آسيب DNAوترميم آن مي باشد.نبوداين سيستم هاي ترميمي DNAكه شامل ترميم برش باز,برش نوكلئوتيدوعدم تطابق,هم چنين ترميم شكست هاي تك رشته اي ودورشته اي مي باشد ,موجب افزايش ريسك ابتالبه سرطان مي شود.به عنوان مثال درسرطان هايي مثل زرودرماپيگمنتوزوم()XPوسرطان كولوركتال غيرپوليپي ارثي ()HNPCCكه امروزه به عنوان سندرم لينچ 42شناخته مي شود,احتمال تجمع جهش درسايرژن هاخصوصا ا ژن هاي حياتي دركنترل رشدوتكثيرسلول هاوجوددارد XP.به دليل نقص درسيستم ترميمي حذف نوكلئوتيدي يا (NER43سيستم ترميمي دايمرهاي تيمين-تيمين كه رايج ترين آسيب ناشي ازاشعه ي UVمي باشد,است)رخ داده ومنجربه سرطان پوست مي شودHNPCC.نيزبه دليل جهش ژن هاي كدكننده ي سيستم ترميم عدم تطابق(دراين سيستم ,جفت بازهاي اشتباه كه به صورت تصادفي توسط DNAپليمرازهادرطول همانندسازي اضافه شده اند,برداشته مي شود).رخ داده وموجب سرطان كولون مي شود.درسرطان كولون به دليل نبود سيستم ترميمي عدم تطابق ,ژن كدكننده ي TGF-βتيپ (IIيكي ازانواع (TGF-βفاكتورضدرشد))به طورمكررجهش مي يابد.ژن كدكننده ي اين گيرنده داراي رديفي از يك توالي 10آدنيني است.به دليل ليزخوردن DNA44پليمراز درطي همانندسازي ,اين توالي غالباادچارجهش شده وبه يك توالي 9يا11آدنيني تبديل مي شود.درصورت عدم رفع اين جهش توسط سيستم ترميمي عدم تطابق,تغييرچارچوب درتوالي كدكننده ي پروتئين ايجادشده كه مانع ازتوليد پروتئين گيرنده ي نرمال مي شود.اين جهش موجب مقاومت سلول ها دربرابر مهاررشد ناشي ازTGF-βوبروزسرطان مي شود. تمامي سيستم هاي ترميمي DNAازخانواده اي ازDNAپليمرازاستفاده مي كنندكه متفاوت ازDNAپليمرازهاي polε , polδ , polαدخيل درهمانندسازي DNAهستند .اين آنزيم هارا تحت عنوان DNAپليمراز هاي گذركننده از آسيب45مي نامند9.تاازاين پليمرازهااز جملهDNA Polβازالگوهاي حاوي اداكت (DNAقطعه اي از DNAكه باموادشيميايي سرطان زاپيوندبرقرارمي كند)وسايرتغييرات شيميايي در DNAوحتي بازهاي حذف شده استفاده مي كنند .هريك ازاعضاي اين خانواده ازپليمرازها داراي قابليت مجزايي براي تطابق 42 ‏Lynch syndrome ‏Nucleotide Excision Repair 44 ‏Slippage 45 ‏Lesion –by pass DNA polymerase 43 باانواع خاصي ازآسيب هاي DNAهستند.اين پليمرازهاآخرين پناه سلول هابوده وزماني استفاده مي شوند كه پليمرازهاي رايج ترودقيق ترقادربه رفع آسيب نبوده ويك فرايند همانندسازي موتاژنيك(داراي جهش)راانجام داده اند .بيان بعضي ازاينDNAپليمرازهاممكن است درسلول هاي توموري بيش ازحدباشد.مانندDNA Polβكه آنزيمي ضروري براي سيستم ترميم برش باز(يكي ازمسيرهاي اصلي ترميم DNAبوده كه بازهاي آلي اكسيدشده وآلكيله شده يDNAراحذف مي كند)بوده وپركردن فاصله ي ايجادشده به وسيله ي سنتزDNAرابرعهده دارد.اين آنريم هنگام اضافه كردن بازدرمقابل آسيب نيزمي تواندخطاهاي جانشيني يا حذف ايجادكند.مشاهده شده است كه رونويسي پليمرازβدربسياري ازسرطان هاازجمله پروستات,كولون,پستان,تخمدان ولوسمي هاافزايش يافته است.پليمرازβمي تواند يك فاكتورمهم درايجاديك سري تغييرات ژني مرتبط باسرطان باشد. شکست های دو رشته ای )DSBs( DNA 46يکی از خطرناک ترين آسيب های سلولی در ميان آسيب های DNAمحسوب می شوند .عدم موفقيت در ترميم شکست های دو رشته ای DNAمی تواند منجر به ناپايداری ژنومی و سرطان شود .نوترکيبی همسان ,)HR(47كه هنگام فاز Sوg2/Mاتفاق مي افتد ,و اتصال پايانه ی غير همسان ,)NHEG(48كه هنگام فازهاي G1/G0اتفاق مي افتد ,از مسيرهای اصلی ترميم شکست های دو رشته ای DNAدر يوکاريوت های باالتر محسوب می شود .بيان ژن های ترميم کننده ی شکست های دو رشته ای DNAدر انواع گوناگون سرطان نيز تغيير می يابد.سلول هاي Tو Sسيستم ايمني به طورويژه مستعد شكست هاي دورشته اي ‏DNAدربازآرايي گيرنده ي سلول Tايمنوگلوبينشان هستند كه اين امر,علت دخالت فراواني اين لوكوس هارادرلوكمياولنفوماها توضيح مي دهد.ازطرفي ژن هاي BRCA1و BRCA2كه درسرطان هاي پستان وتخمدان دخالت دارندنيز اجزاء اصلي سيستم ترميم شكست DNAراكدمي كنند. فرايندرگ زايي 49درسرطان: سلول هاي توموري براي رشد ,نيازمند موادمغذي واكسيژن هستند.تمام بافت هاي زنده به وسيله ي رگ هاي خوني تغذيه مي شوند.اين رگ ها,موادمغذي واكسيژن رابه هركدام ازسلول ها مي رسانند.وقتي تومورها بزرگ شوند,سلول هاي موجوددرمركز,ديگر از رگ هاي خوني نرمال ,موادمغذي دريافت نمي كنند,بنابراين ضروري است كه رگ هاي خوني 46 ‏Double-strand breaks ‏Homologous recombination 48 ‏Nonhomologous end joining 49 ‏Angiogenesis 47 جديد تشكيل شوندتابدين شكل موادمغذي واردهمه ي سلول هاشوند.دريك فرايند كه آنژيوژنز(رگ زايي)ناميده مي شود,سلول هاي توموري فاكتوررشدمثل عامل رشدسلولي شبه انسولين ,توليدمي كنندكه موجب القاي تشكيل رگ هاي خوني باظرفيت باال مي شود.سلول هاي رگ هاي خوني تقسيم مي شوندورگ هاي باظرفيت باالتررا توليدمي كنند.اين فرايندپيچيده شامل چندين مرحله مي باشد:تجزيه غشاء پايه كه مويرگ هاي اطراف رااحاطه كرده است,مهاجرت سلول هاي اندوتليال مويرگ به سمت تومور,تقسيم اين سلول هاي اندوتليال وتشكيل يك غشاء پايه اطراف مويرگ تازه تشكيل شده.عروق خوني جديد اجازه ي افزايش اندازه ي توموررامي دهندكه اين مسئله باعث افزايش احتمال جهش هاي مضربيشتر ,خواهد شد.وجودرگ خوني درنزديكي تومورنيزفرايندمتاستاز(نهاجم)راتسهيل مي كند. برخي ازتومورهاازطريق ترشح فاكتورهاي رشدمرحك آنژيوژنزوبرخي ديگرازطريق تحريك سلول هاي نرمال همسايه به سنتز وترشح اين فاكتورها,اقدام به رگ زايي مي كنند. مهم ترين فاكتورتحريك كننده ي رگ زاييVEGF ,مي باشدVEGF.ازطريق اتصال به گيرنده تيروزين كينازي خودبه نام گيرنده ي , VEGFموجب تنظيم رشدوبقاي سلول اندوتليال(سلول هاي اليه ي درون رگي),مهاجرت سلول اندوتليال ونيزنفوذپذيري ديواره ي عروقي مي شود.بيان VEGFبه واسطه ي انكوژن ها وهيپوكسي ياكمبوداكسيژن(فشارنسبي كمتراز)7mmHgتحريك مي شود.شرايط هيپوكسي به واسطه ي فعال كردن يك فاكتوررونويسي به نام (HIF-1فاكتورالقاشونده توسط هيپوكسي50)1-موجب القاي رونويسي ژنVEGFو30ژن ديگرمي شودكه دررشدتوموردخالت دارند.فعاليت HIF-1ازطريق آنزيمي به نام پروليل هيدروكسيالز(حس گراكسيژن)كنترل مي شودكه ازطريق هيدروكسيالسيون ‏HIF-1باعث يوبي كوئيناسيون وتجزيه ي آن مي شود.پروليل هيدروكسيالزدرمقاديرنرمال, O2فعال ودرمقاديرپايين , O2غيرفعال مي شود.بنابراين درسطوح پايين مولكول اكسيژن ,پروليل هيدروكسيالز غيرفعال شده ومقدارHIF-1افزايش مي يابدكه منجربه القاي VEGFورگ زايي مي شود. متاستاز: متاستاز روندي است كه درآن سلول هاي سرطاني ازمحل اوليه به سراسربدن مهاجرت مي كنند.هرچنداغلب سرطان هاازيك سلول جهش يافته منشاء مي گيرند(يعني مونوكلونال هستند)امابعدازآنكه تومورهابه حدي ازرشدرسيدند,تعدادي ازسلول هاي سرطاني قدرت ‏Hypoxia-inducible factor-1 50 تهاجم ومتاستازراندارند.گروهي ديگراين توانايي رابه ميزان متوسط وگروهي به ميزان زياد,قدرت متاستازدارند.تومورهاازسه راه مختلف مي توانندبه ارگان هاي دوردست گسترش پيداكنند-1:ازطريق سيستم گردش خون-2ازطريق سيستم لنفاوي-3ازطريق صفاق(پريتنئوم ياشكم شامه ,غشاء نازکی است که ديوارههای حفرهٔ شکم (کاواک) و بخش بزرگی از احشاء (اندرونه) را میپوشاند و از بخشهای مهم حفاظت میکند .میتوان صفاق را بهصورت بادکنکی در نظر گرفت که اعضای مختلف ،از خارج به طرف داخل اين بادکنک ،فشرده شدهاند)به حفره ي شكم وقفسه سينه به عنوان مثال,تومورهاي تخمدان مي توانندبه سطح كبدگسترش يابند.. سيستم گردش خون ,مسيراصلي گسترش به ارگان هاي دوردست مي باشد,درحالي كه رگ هاي لنفاوي يك مسيربه سمت گره هاي لنفاوي است.اندازه ي گسترش سلول هاي سرطاني ازطريق سيستم لنفاوي وگردش خون,به محل ومبداتومورهاي اوليه وابسته است.به عنوان مثال,تومورهاي استخوان وبافت نرم51عمدتااازطريق خون گسترش مي يابند.درحالي كه تومورهاي مالنوما(به تومور با منشا سلولهای مالنيندار گويند .اين تومور بدخيم اصوالا يک تومور پوستی است),پستان,ريه ودستگاه گوارش درسراسرسيستم لنفاوي گسترش مي يابند.شايع ترين مكان هايي كه متاستازدرآن رخ مي دهد,ريه ها,كبدومغزاستخوان هستند.مراحل متاستازبه شرح زيراست: -1جداشدن سلول هاي تومورازيكديگر: سلول هاي توموري جهت انجام متاستازبايداز يكديگرجداشده واجزاي غشاء پايه وماتريكس بين سلولي راتجزيه كنندتابتوانندازغشاء پايه بافت پوششي ,ماتريكس بين سلولي وغشاء پايه ي عروق عبورنمايندوواردگردش خون شوند.سلول هاي طبيعي توسط مولكول هاي اتصالي 52 به يكديگرومحيط اطراف خودمي چسبند.ازبين مولكول هاي اتصالي ,خانواده ي كادهرين ازگليكوپروتئين هاي غشايي اهميت خاصي دارند.كادهرين هاي موجوددراپي تليال(كادهرين هاي )Eباايجاداتصاالتي دربافت,سبب حفظ سلول هاي اپي تليال كنارهم مي شوند.دربسياري از تومورهاي اپي تليال,شامل آدنوكارسينوم(53غده سرطانی بدخيم غده ای مانند پستان)هاي كولون وپستان,كاهش بيان كادهرين Eوجوددارد.احتماالااين كاهش باعث بيان نقص درتوانايي سلول هادراتصال بايكديگرمي گرددوجداشدن ازتوموراوليه ,اتصال به اجزاء بستر وپيشروي به بافت هاي اطراف بدن (متاستاز) راتسهيل مي كند. 51 ‏Sarcomas ‏Cadherin 53 ‏Adenocarcinoma 52 -2تخريب ماتريكس خارج سلولي: بافت ها توسط ماتريكس خارج سلولي(54)ECMازهم جدامي شوندكه شامل غشاء پايه وبافت همبندوبينابيني است وازكالژن,گليكوپروتئين وپروتئوگليكان هاتشكيل شده اند ECM.منبع سيگنال هاي مولکولي متنوعي است که سبب رشد ،فعاليت و بقاء سلولي مي شود.تهاجم به ماتريكس تنهابه علت فشارحاصل ازرشد نيست بلكه نيازمندتخريب آنزيمي اجزاء ماتريكس خارج ازسلولي است.سلول هاي سرطاني ,آنزيم هاي پروتئوليتيك(به عنوان گروهی از آنزيمها تعريف میشوند که مولکولهای زنجيرهای طوالنی پروتئين را به قطعات کوتاهتر (پپتيدها) و در نهايت به اجزای تشکيلدهنده آن ،اسيد آمينه تقسيم میکنند .گاهی اوقات آنزيمهای پروتئوليتيک پروتئاز ،پروتئيناز يا پپتيداز نيز ناميده میشوند)ترشح مي كنندو به سلول هاي ميزبان(مانندفيبروبالست هاي استروما)آزادكردن پروتئازهاراتحميل مي كنند.بنابراين سلول هاي سرطاني بايد ژن هاي الزم براي سنتزآنزيم هاي پروتئوليتيك تجزيه كننده ي بافت همبندراداشته باشند.درهنگام تهاجم تومور,تعادل پروتئازهاوآنتي پروتئازها به نفع پروتئازهابه هم مي خورد. انواع پروتئازهاي سرطاني شامل سرين پروتئازها,سيستئين پروتئازها ومتالوپروتئازهاي ماتريكس(55)MMPsمي باشند. فعال شدن آنزيم هاي پروتئوليتيك تخريب كننده ي ماتريكس براي تهاجم موضعي ومتاستازضروري است.يكي ازاين آنزيم هامتالوپروتئيناز(9گاالكتيناز)Bمي باشد كه بيان آن درمراحل پيشرفته ي نوروبالستوماي (56يكي از شايعترين تومورهای بدخيم توپر دوران کودکی است که در کليه ايجاد شده و بيشترين احتمال بروز آن در کودکان وجود دارد .بيش از نيمی از موارد اين تومور خارج جمجمه ای در کودکان زير دو سال روی میدهد).اوليه افزايش مي يابد. -3مهاجرت سلول هاي توموري: سلول هاي توموري ازميان غشاء پايه تخريب شده ونواحي پروتئوليزشده ي بستر,عبورمي كنند. -4انتشاررگي والنه گزيني سلول هاي توموري درمحل جديد: 54 ‏Extra Cellular Matrix ‏Matrix metalloproteinases 56 ‏Neuroblastoma 55 سلول هاي توموري بدون دسترسي به عروق خوني نمي توانند متاستازنمايند.اين سلول ها كه قابليت متاستازدارند,به اليه ي آندوتليوم عروق متصل شده وسپس ازغشاء پايه خارج مي گردند. متاستازروندي بسيارناكارآمداست.بيشترسلول هاي سرطاني باترك توموراصلي مي ميرند.امااگرفقط بخش كوچكي ازسلول هايي كه تومورراترك مي كنندقادربه زنده ماندن باشند,تشكيل تومورجديدبه احتمال زياددرچندنقطه اتفاق مي افتد. نتيجه گيري: سرطان ,بيماري است كه بارشد غيرقابل كنترل سلول ها مشخص مي شود.بنابراين شناسايي پروتئين هاوياژن هايي كه درسرطان نقش دارند(به عنوان مثال)P53بسيارمهم است.يكي ازاميدهاي بزرگ تحقيقات سرطان اين است كه بامشخص شدن مكانيسم هاي اساسي مولكولي درگيردرسرطان ازجمله تغييرات اپي ژنتيك,عدم تنظيم مسيرهاي تنظيمي كننده ي رشد وناهانجاري هاي مسيرهاي سيگنالينيك,نقص درتنظيم چرخه ي سلولي واختالل درآپوپتوز ومتاستاز,به درمان هاي جديد وبهتري رسيد.اين اتفاق تاحدودي رخ داده است واميدواريم كه تحوالت درحال انجام به آن سرعت بخشد. منابع: ‏Koeffler HP, McCormick F, Denny C: Molecular mechanisms of cancer. ‏West J Med 1991 Nov; 155:505-514 ‏Parsa N: Molecular and Cellular Basis of Human Cancer. Journal of Cell & Tissue (JCT) Review Article Winter 2012; 2(4): 365-376 ‏Reyhane Hoshyar, Masoomeh Boomi Ghoochane Atigh: Epigenetic ‏mechanisms and their effects on cancer incidence and treatment: a ‏review study, Journal of Birjand University of Medical Sciences.2015;22 (2)83-93: ‏Mrinal SrivastavaSathees and Sathees C.Raghavan: DNA Double-Strand ‏Break Repair Inhibitorsas Cancer Therapeutics, Chemistry & Biology22, ‏January 22, 2015 Thomas Bogenrieder1 and Meenhard Herlyn: molecular mechanisms of cancer metastasis. Oncogene (2003) 22, 6524–6536. doi:10.1038/sj.onc.1206757 Molecular Mechanisms in Cancer Induction and Prevention Article in Environmental Health Perspectives · November 1993 DOI: 10.1289/ehp.93101s3237 Harvey Lodish , Arnold Berk ,Chris A. Kaiser , Monty Krieger ,AnthonyBretscher , Hidde Ploegh , Angelika Amon, Kelsey C.Martin , Molecular Cell Biology Book M.Naseroleslami(Ph.d),N.Aboutaleb(Md-Phd),F.Rohollah(Ph.d),Study of Molecular and Cellular Mechanisms in Cancer -