GENETIC CONTROL OF CELL DIVISION: ONCOGENES AND PROTOONCOGENES(TOPIK 4)

RESUMEuntuk memenuhi tugas matakuliah Genetika 2yang dibina oleh Prof. Dr. A. Duran Corebima, M.Pd.,

Oleh:Kelompok 8 / offering B/ KamisRizky Alfarizy(120341421984)Sinta Rofifah(120341421971)

The Learning University

UNIVERSITAS NEGERI MALANGFAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAMJURUSAN BIOLOGISeptember 2014

KONTROL GENETIK PEMBELAHAN SEL: ONKOGEN DAN PROTOONKOGENPada sel eukariotik, kontrol pembelahan sel lebih kompleks daripada prokariota karena tidak hanya kromosom berduplikasi dan sitokinesis yang 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 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.

REGULASI SIKLUS SEL MITOSIS PADA EUKARIOTADalam siklus sel terdapat dua proses utama yang 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 ada dua poin pada sel yang membuat komitmen untuk melanjutkan melalui tahap akhir dari siklus sel. Poin pertama, disebut start, terjadi di dekat akhir fase G1. Pada awalnya, sel melakukan inisiasi sintesis DNA dalam waktu singkat 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.Faktor yang menyebabkan mitosis (MPF) pertama kali ditemukan pada Xenopus. Ketika MPF disuntikkan ke dalam oosit Xenopus, MPF terstimulasi 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) Start 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/defosforilasi 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 fase M 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 MULTISELULERSetiap jaringan di dalam organ dan setiap organ dalam tubuh suatu organisme harus tumbuh dengan ukuran yang tepat untuk spesies tertentu. 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. Komunikasi antar jaringan harus memainkan peran sentral yang penting dalam pertumbuhan dan diferensiasi yang lebih tinggi pada 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. 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.

SEL KANKER: KEHILANGAN KONTROL PADA PEMBELAHAN SELKanker adalah penyakit yang beragam, yang semuanya menunjukkan pertumbuhan dan pembelahan sel yang tidak terkendali. Dalam jaringan nonsirkulasi, pertumbuhan sel yang tidak terkendali seperti menghasilkan massa sel yang disebut tumor. Tumor atau kanker ganas adalah sel yang lepas dan bermigrasi ke bagian lain dari tubuh, sehingga menimbulkan tumor sekunder (proses yang disebut metastasis). Sekarang terdapat bukti keterlibatan lebih dari 40 onkogen yang berbeda dalam terjadinya berbagai jenis kanker pada hewan.

VIRUS PENYEBAB TUMOR: ONKOGEN VIRALKebanyakan informasi yang kita bicarakan adalah mengenai onkogen 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 ke dalam sebuah DNA untai ganda yang homolog yang terbentuk setelah menginfeksi sel inang. Kode 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 onkogen yang mampu menginduksi pertumbuhan sel-sel hewan kultur yang tak terkontrol.

Daur Hidup Virus Rous SarcomaRetrovirus 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. Setelah virus Rous sarcoma menginfeksi sebuah sel, genom RNAnya bereplikasi 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 kode-kode untuk protein kapsid virion; pol, mengkode enzim transkripsi balik; env, mengkode protein duri-duri yang ada pada amplop atau sampul virial; dan src onkogen (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 menyebabkan 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 nononkogenik.

Keberagaman Onkogen RetroviralStudi mengenai retrovirus lain dari beberapa spesies hewan yang berbeda (paling banyak pada mencit, tikus, ayam, dan spesies tertentu dari monyet) segera untuk identifikasi dari onkogen retroviral lain. Lebih dari 20 onkogen retroviral yang berbeda dideskripsikan pada tabel 17.1, dan lebih banyak lagi kebenaran (fakta) yang ditemukan. Retrovirus berbeda menginduksi macam kanker yang serupa sering membawa onkogen yang sama atau berkerabat dekat. Jadi, mungkin hanya ada sedikit dari onkogen retroviral yang unik belum diketahui. Jumlahnya, mencakup onkogen dari virus DNA dan dari sel asli, lebih dari 40 gen-gen nyata yang diidentifikasi sesuai dengan definisi dari sebuah onkogen.

Produk Onkogen Sebagai Regulator Pembelahan SelOnkogen dianggap sebagai penyebab pertumbuhan sel tak terkontrol yang mengakibatkan tumor, sebuah kekuatan yang mengantisipasi bahwa produk dari gen-gen ini akan bereaksi 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; PDGF 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; virus sarcoma simian 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 reseptor-reseptor 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 SELULERGen-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.

Homologi dengan Onkogen ViralSeperti 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 onkogenesis- kemampuan 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 onkogenes lebih tepatnya adalah v-oncs, sebagai contoh, v-src, v-sis, dan v-myc.Menariknya, beberapa onkogen seluler yang sama diidentifikasi oleh cross-hybridization (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.

Eksperimen TransfeksiDeteksi 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.

Onkogen Seluler Mengandung Introns, Viral Homolog Mengandung Satu ExonsPernyataan awal, ketika onkogen 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 onkogen viral, karena mereka berbeda dari onkogen viral yang mengganggu sequens coding seperti pada kebanyakan gen eukariotik lainnya. Itu adalah onkogen selular dan protoonkogen yang mempunyai banyak ekson yang dipisah oleh intron, sehingga onkogen viral adalah ekson tunggal. Contohnya pada sel src protoonkogen 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 c-src 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 onkogenicyti dalam protein v-src sejak mereka tidak ditemukan pada onkogen 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 Protoonkogen Selama EvolusiSatu 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 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 protoonkogen ini diobservasi untuk kebanyakan protoonkogen yang lain. Seluruh hewan vertebrata mempunyai protoonkogen yang homolog sebagai dasar seluruh daftar onkogen. Drossophila melanogaster mempunyai gen sel normal yang menunjukkan homolog kuat dalam onkogen c-abl, c-erbB, c-fps, c-raf, 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 protoonkogen ras genom dari saccharomyces cerevisiae ditemukan mempunyai dua sequens homolog sehingga jelas variasi protoonkogen dilestarikan selama evolusi berlangsung.Ketika sequens protoonkogen 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 protoonkogen ras vertebrata memprediksi asam amino sequens (prediksi dari sequens nukleotida).

Produk Protoonkogen : Kunci Regulator Pembelahan SelSelama 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, c-jps, c-ros,c-src, dan c-yes) atau protein kinase khusus serin/threonin (c-mil, c-mos, dan c-ref): dan (4) yang mengkode regulator transkripisional (c-fos, c-fun, c-erbA, 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.

pjun dan pfos sebagai Aktivator Transkripsi GenProduk dari dua protoonkogenes, 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.

Hasil Protoonkogen: Kunci Regulasi pada Pembelahan SelBerdasarkan fungsinya, protoonkogen dibagi menjadi 4, yaitu:1. c-sis (mengkode faktor pertumbuhan) atau c-fms dan c-erbB (reseptor dari faktor pertumbuhan)2. c-H-ras, c-K-ras, dan N-ras (yang mengkode pengikatan protein GTP dengan aktivitas GTPase)3. c-sbl, c-fes, c-jps, c-ros, c-src, dan c-yes (yang mengkode protein kinase, salah satu protein kinase khusus tirosin) atau c-mil, c-mos, dan c-ref (protein kinase khusus serin/threonine). Pada c-src, meskipun protein kinase bukan termasuk protein transmembran, namun sudah berhubungan dengan permukaan sitoplasma dari membran plasma. Mungkin saja, protein kinase ini juga terlibat dalam tranduksi sinyal, tetapi belum diketahui sinyal merespon atau bagaimana sinyal ini ditransmisikan.4. c-fos, c-fun, c-erbA, c-myc, dan mungkin c-myb dan c-ets (yang mengkode regulator transkripisional)

Fosforilasi dari kunci protein intraseluler target merupakan cara yang paling mungkin dari aksi produk protoonkogen ini.

pjun and pfos sebagai Activator Transkripsi GenProduk dari dua protooncogenes, yaitu c-jun dan c-fos ditunjukkan identik dengan protein yang sebelumnya telah dibuktikan komposisi kompleks inti yang mengaktifkan transkripsi gen spesifik. Produk c-jun dikenal sebagai faktor transkripsi AP-1, yang pertama kali diidentifikasi sebagai faktor inti yang diperlukan untuk transkripsi yang diinduksi oleh senyawa tumor tertentu yang berfungsi untuk mengikat secara khusus elemen enhancer dalam 40 genom virus simian dan pada gen IIA manusia. Pengikatan situs DNA untuk pjun memiliki urutan konsensus inti TGACTGA. Bahkan, produk dari protoonkogen c-fos telah ditunjukkan untuk membentuk kompleks ringan dengan produk gen-c-junTrans-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.

Titik Awal Mutasi pada Onkogen Selular rasOnkogen yang ada di dalam sel kanker mungkin dapat diidentifikasi oleh kemampuan mereka untuk mengubah sel tumbuh dalam situasinya ke keadaan neoplastik dengan cara eksperimen transfeksi. Genom pada vertebrata terdiri dari tiga bagian, tetapi mereka erat terkait dengan protooncegenes ras. c-H-ras dan c-K-ras, yang erat terkait dengan onkogen v-ras dari strain Harvey dan Kirsten, yang berhubungan dengan virus sarcoma pada tikus. Selanjutnya yang ketiga, 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 Breakpoint pada Lokus ProtoonkogenTranslokasi (kerusakan dan transfer sebagian kromosom untuk kromosom nonhomolog) dan penghapusan atau defisiensi (kerusakan atau hilangnya bagian kromosom) melibatkan kromosom spesifik yang sering terjadi di breakpoint pada posisi yang sama pada kromosom, yang telah diamati pada jenis tertentu dari sel kanker. Contoh paling terkenal yang disebut kromosom "Philadelphia", perubahan kromosom 22 yang berupa kehilangan segmen besar dari lengan panjang. Kromosom abnormal ini telah ditemukan dalam studi hingga 90% dari pasien yang menderita jenis kanker tertentu yang disebut leukimia myelogenous kronis.

Aktivasi Sisipan pada ProtoonkogenVirus tumor RNA telah diketahui terdiri dari dua jenis distect: (1) virus yang berubah tajam, seperti virus sarkoma Rous yang membawa onkogen seperti v-src dan (2) virus yang berubah secara lambat, yang tidak membawa onkogen dan menginduksi perubahan pada bagian neoplastik yang hanya memperpanjang periode hidupnya. Cara retrovirus yang tidak membawa onkogen dapat menginduksi perubahan neoplastik ditunjukkan bahwa virus yang berubah secara lambat sering menginduksi kanker dengan mengintegrasikan sebagai provirus yang berdekatan dengan protooncogenes ke bagian yang "diekspresikan", terjadi pengulangan ujung rantai (LTR) pada DNA provirus dari virus tumor RNA yang mengandung element promoter enhancer yang sangat kuat, dan provirus ini dapat menyebabkan tingkat kenaikan transkripsi gen yang berdekatan. Misalnya aktivasi retroviral dari protooncogen seluler yang normal pada limfosit sel B yang disebabkan oleh ALV (avian leucosis virus). Genom ALV tidak mengandung onkogen. Analisis molekul DNA genomik dalam limfosit ini menunjukkan bahwa dalam beberapa kasus suatu provirus ALV telah terintegrasi berdekatan dengan protoonkogen c-myc dan telah mengaktifkan transkripsi dengan cara meningkatkan 30 sampai 100 kali lipat transkripsi dibandingkan dengan sel normal.

Amplifikasi Protoonkogen di dalam Sel Kanker Suatu mekanisme yang dapat berperan penting untuk meningkatkan produksi gen khusus di dalam sel yang berupa banyaknya salinan dari gen yang mengkode produk itu, misalnya pada penambahan yang terjadi secara normal dari proses perkembangan seperti pada peristiwa penambahan gen rRNA selama oogenesis pada hewan. Penambahan dapat diinduksi melalui pemilihan untuk meningkatkan toleransi pada inhibitor dari sebuah enzim yang esensial. Oleh karena itu, fakta tersebut mengindikasikan bahwa protoonkogen yang spesifik sering ditambahkan pada beberapa tipe dari kanker. Contoh yang dapat 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 yang mencegahnya untuk berikatan dengan substrat yang normal. Jika suatu sel dipilih dengan cara meningkatkan konsentrasi methotrexate secara bertahap, beberapa sel akan menjadi toleran melalui penambahan gen yang mengkode dehidrofolate reduktase. Sel yang toleran terhadap methotrexate mengandung banyak salinan dari gen tersebut dan mensintesis lebih banyak dehidrofolate reduktase daripada sel yang normal. Hasilnya, mereka dapat mentoleransi methotrexate pada level yang lebih tinggi tanpa terbunuh. Beberapa molekul enzim akan mengikat methotrexate dan terjadi penghambatan, namun 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 " bomogeneously staining regions " atau HSR yang dinyatakan sebagai 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 "). Molekul-molekul DNA sirkular dalam kromosom DM terutama dalam replikasi akhir dengan dua lingkaran DNA masih melekat satu sama lain, ini menjelaskan struktur bipartit mereka. Molekul DNA pada kromosom DM berkisar pada ukuran 50kb-beratus ratus kb. Unit kromosom yang mengalami proses amplifikasi sering disebut amplikon. Ukuran amplikon lebih besar daripada gen yang mengkode enzim target dari obat yang digunakan dalam proses seleksi. Amplifikasi mungkin tidak terlibat dalam inisiasi onkogenesis, tetapi dapat memberikan dampak yang terjadi selanjutnya.

Titik Awal dari Onkogen VirusOnkogen retroviral telah berevolusi dari protoonkogen seluler normal. Homolog seluler onkogen virus tidak mungkin berasal dari provirus retroviral terintegrasi. Protoonkogen selular mengandung intron, sedangkan onkogen virus adalah ekson tunggal. Retroviral genom RNA, dan urutan intron dari transkrip RNA protoonkogen keluar untuk 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. Virus sarkoma dari monyet yang simbian dengan virus P1 sarkoma kucing kedua membawa onkogen virus berasal dari protoonkogen c-sis. Dengan membandingkan urutan nukleotida dari v-onkogen dan homolog c-protoonkogen, bagian yang rusak dan yang bergabung dalam peristiwa rekombinasi yang memunculkan v-onkogen kadang 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, dimana 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.

KANKER SEBAGAI PRODUK AKHIR DARI PROSES BERTAHAPSel yang digunakan dalam percobaan transfeksi mungkin sudah pada tahap pertengahan dalam jalur ini, memungkinkan seleksi kemampuan tumbuh dalam kondisi kultur sel. Transformasi onkogen diinduksi diamati pada kultur sel merupakan jalur yang lebih kompleks. Ada bukti bahwa onkogen memiliki efek transformasi neoplastik. Onkogen yang berbeda tampaknya memainkan jenis sel yang berbeda. Peristiwa molekuler berbeda yang terlibat dalam peningkatan proliferasi sel, berpengaruh dalam kemampuan tumor untuk menyerang jaringan dan menstatisnya. Dalam penelitian selanjutnya, protooncogen dan onkogen juga berperan untuk menghasilkan informasi penting tentang lingkaran molekuler yang mengontrol proliferasi sel di eukariotik yang lebih tinggi seperti manusia.

Pertanyaan:1. Sebutkan perbedaan peran antara onkogen dan protoonkogen?Jawaban:Onkogen berperan pada tahap awal pembentukan tumor. Onkogen meningkatkan kemungkinan sel normal menjadi sel tumor, yang pada akhirnya dapat menyebabkan kanker.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.

2.Bagaimana retrovirus yang tidak membawa onkogen dapat menginduksi transformasi neoplastik?Jawaban:Cara retrovirus yang tidak membawa onkogen dapat menginduksi perubahan neoplastik ditunjukkan bahwa virus yang berubah secara lambat menginduksi kanker dengan mengintegrasikan sebagai provirus yang berdekatan dengan protoonkogen ke bagian yang "diekspresikan", sehingga terjadi pengulangan ujung rantai (LTR) pada DNA provirus dari virus tumor RNA yang mengandung element promoter enhancer yang sangat kuat dimana provirus ini dapat menyebabkan tingkat kenaikan transkripsi gen yang berdekatan. Misalnya aktivasi retrovirus dari protoonkogen seluler yang normal pada limfosit sel B yang disebabkan oleh ALV (avian leucosis virus). Genom ALV tidak mengandung onkogen. Provirus ALV berdekatan dengan protoonkogen c-myc dan telah mengaktifkan transkripsi, dengan meningkatkan 30 sampai 100 kali lipat transkripsi gen dibandingkan dengan sel normal.