第16章遺伝子発現
16.7 Cancer and Gene Regulation16.7 がんと遺伝子調節
Learning Objectives学習目標
By the end of this section, you will be able to do the following:
この節を終えると、次のことができるようになる。
- Describe how changes to gene expression can cause cancer遺伝子発現の変化が、どのようにがんを引き起こしうるかを説明する。
- Explain how changes to gene expression at different levels can disrupt the cell cycleさまざまな段階での遺伝子発現の変化が、細胞周期をどのように乱しうるかを説明する。
- Discuss how understanding regulation of gene expression can lead to better drug design遺伝子発現の調節を理解することが、よりよい薬の設計にどうつながるかを論じる。
Cancer is not a single disease but includes many different diseases. In cancer cells, mutations modify cell-cycle control and cells don’t stop growing as they normally would. Mutations can also alter the growth rate or the progression of the cell through the cell cycle. One example of a gene modification that alters the growth rate is increased phosphorylation of cyclin B, a protein that controls the progression of a cell through the cell cycle and serves as a cell-cycle checkpoint protein.
英語のヒント
がんは一つの病気ではなく、多くの異なる病気を含む。がん細胞では、変異によって細胞周期の制御が変わり、通常であれば増殖を止めるところで細胞が増殖を止めなくなる。変異は、増殖速度や、細胞が細胞周期を進む過程も変化させることがある。増殖速度を変える遺伝子の変化の一例は、サイクリンBのリン酸化の増加である。サイクリンBは、細胞が細胞周期を進む過程を制御し、細胞周期のチェックポイントを担うタンパク質として働く。
For cells to move through each phase of the cell cycle, the cell must pass through checkpoints. This ensures that the cell has properly completed the step and has not encountered any mutation that will alter its function. Many proteins, including cyclin B, control these checkpoints. The phosphorylation of cyclin B, a post-translational event, alters its function. As a result, cells can progress through the cell cycle unimpeded, even if mutations exist in the cell and its growth should be terminated. This post-translational change of cyclin B prevents it from controlling the cell cycle and contributes to the development of cancer.
英語のヒント
細胞が細胞周期の各段階を進むには、チェックポイントを通過しなければならない。これにより、その段階が適切に完了し、細胞の機能を変えてしまう変異が生じていないことが確認される。サイクリンBを含む多くのタンパク質が、これらのチェックポイントを制御する。サイクリンBのリン酸化は翻訳後に起こる出来事であり、その機能を変える。その結果、細胞に変異が存在して増殖を止めるべき場合でも、細胞は妨げられることなく細胞周期を進める。サイクリンBのこの翻訳後の変化は、サイクリンBが細胞周期を制御するのを妨げ、がんの発生に寄与する。
Cancer: Disease of Altered Gene Expressionがん:遺伝子発現が変化する病気
Cancer can be described as a disease of altered gene expression. There are many proteins that are turned on or off (gene activation or gene silencing) that dramatically alter the overall activity of the cell. A gene that is not normally expressed in that cell can be switched on and expressed at high levels. This can be the result of gene mutation or changes in gene regulation (epigenetic, transcription, post-transcription, translation, or post-translation).
がんは、遺伝子発現が変化する病気と表現できる。多くのタンパク質がオンまたはオフにされ(遺伝子の活性化またはサイレンシング)、それによって細胞全体の活動が大きく変化する。その細胞では通常は発現していない遺伝子がオンになり、高い水準で発現することがある。これは、遺伝子変異や、遺伝子調節の変化(エピジェネティックな調節、転写、転写後、翻訳、翻訳後の調節)の結果として起こりうる。
Changes in epigenetic regulation, transcription, RNA stability, protein translation, and post-translational control can be detected in cancer. While these changes don’t occur simultaneously in one cancer, changes at each of these levels can be detected when observing cancer at different sites in different individuals. Therefore, changes in histone acetylation (epigenetic modification that leads to gene expression), activation of transcription factors by phosphorylation, increased RNA stability, increased translational control, and protein modification can all be detected at some point in various cancer cells. Scientists are working to understand the common changes that give rise to certain types of cancer or how a modification might be exploited to destroy a tumor cell.
英語のヒント
がんでは、エピジェネティックな調節、転写、RNAの安定性、タンパク質への翻訳、翻訳後制御の変化が検出される。これらの変化が一つのがんで同時に起こるわけではないが、異なる人の異なる部位のがんを観察すると、これらの各段階の変化が検出される。したがって、ヒストンのアセチル化(遺伝子発現をもたらすエピジェネティックな修飾)の変化、リン酸化による転写因子の活性化、RNAの安定性の上昇、翻訳制御の増加、タンパク質の修飾は、いずれもさまざまながん細胞のある時点で検出される。科学者たちは、特定の種類のがんを引き起こす共通の変化や、ある修飾を利用して腫瘍細胞を破壊する方法を理解しようと取り組んでいる。
Tumor Suppressor Genes, Oncogenes, and Cancerがん抑制遺伝子、がん遺伝子、がん
In normal cells, some genes function to prevent excess, inappropriate cell growth. These are tumor-suppressor genes, which are active in normal cells to prevent uncontrolled cell growth. There are many tumor-suppressor genes in cells. The most studied tumor-suppressor gene is p53, which is mutated in over 50 percent of all cancer types. The p53 protein itself functions as a transcription factor. It can bind to sites in the promoters of genes to initiate transcription. Therefore, the mutation of p53 in cancer will dramatically alter the transcriptional activity of its target genes.
英語のヒント
正常な細胞では、一部の遺伝子が、過剰で不適切な細胞増殖を防ぐ働きをしている。これらはがん抑制遺伝子と呼ばれ、正常な細胞で働いて、制御されない細胞増殖を防ぐ。細胞内には、多くのがん抑制遺伝子がある。最もよく研究されているがん抑制遺伝子はp53であり、あらゆるがんの種類の50パーセント超で変異が見られる。p53タンパク質自体は転写因子として働く。遺伝子のプロモーター内の部位に結合して、転写を開始することができる。そのため、がんにおけるp53の変異は、標的遺伝子の転写活性を大きく変える。
Proto-oncogenes are positive cell-cycle regulators. When mutated, proto-oncogenes can become oncogenes and cause cancer. Overexpression of the oncogene can lead to uncontrolled cell growth. This is because oncogenes can alter transcriptional activity, stability, or protein translation of another gene that directly or indirectly controls cell growth. An example of an oncogene involved in cancer is a protein called myc. Myc is a transcription factor that is aberrantly activated in Burkett’s Lymphoma, a cancer of the lymph system. Overexpression of myc transforms normal B cells into cancerous cells that continue to grow uncontrollably. High B-cell numbers can result in tumors that can interfere with normal bodily function. Patients with Burkett’s lymphoma can develop tumors on their jaw or in their mouth that interfere with the ability to eat.
英語のヒント
がん原遺伝子は、細胞周期を正に調節する因子である。変異すると、がん原遺伝子はがん遺伝子となり、がんを引き起こすことがある。がん遺伝子の過剰発現は、制御されない細胞増殖につながることがある。がん遺伝子は、細胞増殖を直接または間接に制御する別の遺伝子について、転写活性、安定性、タンパク質への翻訳を変えられるためである。がんに関与するがん遺伝子の一例は、mycというタンパク質である。Mycは転写因子であり、リンパ系のがんであるバーキットリンパ腫で異常に活性化される。mycの過剰発現は、正常なB細胞を、制御されずに増殖し続けるがん細胞へ変える。B細胞の数が増えると、正常な身体機能を妨げる腫瘍ができることがある。バーキットリンパ腫の患者では、顎や口の中に腫瘍ができ、食べることが妨げられる場合がある。