De fleste eukaryote celler er omgitt av en cellekappe (glykokalyks). Biologiske membraner har vært viktig for utvikling av liv, og består av en dynamisk struktur av lipider (fett), steroler og protein. Lipidene i membranene er plassert i et dobbeltlag sammen med proteiner (flytende mosaikkmodell). Noen membranproteiner er sterkt bundet og integrert i membranen ved å gå igjennom lipiddobbeltlaget, med hydrofile deler av proteinet på begge sider av membranen og en hydrofob proteinheliks gjennom membranen. Perifere proteiner er løsere bundet til membranen. Fettet i membranen er fosfolipider, glykolipider og andre lipider, samt kolesterol. Kolesterol er viktig for strukturen i membranen, og er forkomponent for steroidhormoner. Plasmamembranen (celleoverflatemembranen, plasmalemma) er selektivt permeabel og regulerer transport inn og ut av celler. Små uladete molekyler som oksygen, karbondioksid og vann, og fettløselige steroidhormoner kan gå relativt fritt gjennom membranen, men glukose og ioner som natrium, kalium og kalsium trenger aktive transportmolekyler. Vann går igjennom vannkanaler (akvaporiner). Eksempler på transportproteiner er kanalproteiner og bærerproteiner. Bærerproteiner sørger for aktiv transport mot en konsentrasjonsgradient. Natrium-kaliumpumpen er en ATP-avhengig transport av kalium og natrium hvor 2 stk. K+ går inn i cellen for hver 3 stk. Na+ som går ut. Et membranpotensial med ulik fordeling av ladninger på hver side av membranen lager en elektrisk gradient. Membranpotensialet er vanligvis fra -30 til -70 millivolt i forhold til utsiden. Proteiner i membranene er enzymer og deltar i transport og signaloverføring. Kadheriner er molekyler som gir kalsiumavhengig sammenklebing (adhesjon) av celler, f.eks. epitelceller i huden.
Aktiv transport ut og inn av celler kan skje ved eksocytose eller endocytose. Ved eksocytose skiller cellene ut produkter, f.eks. hormoner eller neurotransmittere, hvor stoffene omgitt av membraner er sekretoriske vesikler som integreres i plasmamembranen samtidig med at innholdet tømmes på utsiden av cellen. Plasmamembranen øker derved i størrelse, og må etterpå reduseres i størrelse. Celler med konstant sekresjon må returnere samme mengde membran tilbake til cellen.
Endocytose vil si at materiale tas opp i cellene. Ved fagocytose (cellespising) tar cellene opp større partikler som bakterier eller matpartikler. Eksempler på dette finnes hos protister og hvite blodlegemer hos virveldyr. Pinocytose (celledrikking) vil si at cellene tar opp oppløst materiale. Celler tar opp kolesterol fra blodet, som fraktes som "low-density" lipoprotein (LDL), via reseptormediert endocytose. Rester av kolesterol i blodet kan feste seg til celler i arterieveggen som har LDL-reseptor.
Diffusjon er transport langs og ned en konsentrasjonsgradient. Eksergoniske reaksjoner er spontane og frigir energi (Gibbs fri energi (ΔG) er negativ. Endergoniske reaksjoner er energikrevende (Gibbs fri energi (ΔG) er positiv. Diffusjon er en eksergonisk reaksjon. En endergonisk reaksjon kan bli drevet ved kobling til en eksergonisk reaksjon ved bruk av ATP. Hydrolyse av ATP har Gibbs fri energi (ΔG) lik - 32 kJ mol-1. Osmose er diffusjon av vann over en selektivt permeabel membran. Glukose permease frakter glukose inn i røde blodlegemer.
Vakuoler er væskefyltehulrom omgitt av en membran og har forskjellige funksjoner.
Dyreceller er omgitt av et ekstracellulært matriks med polysakkarider og protein (kollagen) som til sammen gir proteoglykan. Protein gir strekningsstyrke og elastisitet i vevet, mens polysakkaridene gir en hydratisert gel som fyller hulrommene. Fibronektin er et glykoprotein som organiserer ekstracellulærmatriks.
Lysosomer er vesikler med fordøyelsesenzymer og har pH ca. 5. Primære lysosomer er vesikler fra Golgiapparatet og hydrolyttiske enzymer lages på grynet endoplasmatisk retikulum og fraktes inn i lumen.
Peroksysomer er små organeller som lager giftig hydrogenperoksid som må nedbrytes, og finnes i celler som lagrer, lager eller nedbryter lipider. Peroksysomer i lever og nyrer nedbryter giftige stoffer.
Cellekoblinger og kontakt mellom celler
Cellene står i nær kontakt med hverandre via intercellulære koblinger. Cellevegger er en ekstracellulær matriks av sukkerpolymere. Hos plantene er det ekstracellulære mediet tynnere enn det intracellulære og celleveggen hindrer plantecellene i å sprekke. Dyr må derimot ha samme osmolaritet på inn- og utsiden av cellene.
Plantecellene er koblet sammen med plasmodesmata, men dyrecellene er koblet sammen på tre forskjellige måter:
1. Tighte koblinger (tette kobliner) med tett segl og binding mellom membraner i naboceller f.eks. overflateepitelceller i tynntarmen. Dette gjør at materiale ikke kommer mellom cellene, noe som er viktig i tarmen. Tighte koblinger finnes også i blod-hjernebarriæren og hindrer at uønskede stoffer kan gå fra blodet over til hjernen.
2. Gapkoblinger er små broer som som tillater kommunikasjon mellom celler, og ioner og små molekyler kan passere. Gjør at elektriske spenninger kan endres raskt. Kanaler er vannfylte rør gjennom membranen hvor to gapkoblinger møtes. Gapkoblinger i hjertet overfører elektrisk signal raskt mellom cellene i hjertemuskelen og danner en ionestrøm som gir synkroniserte hjerteslag. Gapkoblingene består av transmembranproteinet connexin, og seks forskjellige connexiner danner en klynge som åpner og lukker kanalen (gapet) mellom dem, og har lik funksjon som plasmodesmata hos planter, men er mindre. Insulinproduserende celler i bukspyttkjertelen henger sammen med gapkoblinger.
3. Ankerkoblinger med ankerceller tillater at vevet strekkes, og gjør at vevet motstår mekanisk stress. Epitelceller bindes til andre celler med ankerkoblinger. Cadheriner er en gruppe transmembran ankterprotein. Desmosomer er festepunkter mellom celler og er festet til intermediære filamenter inne i cellene.
Ian Wilmut ved Roslin Institute i Edinburgh i Skotland klonet i 1996/97 sauen Dolly (navn etter Dolly Parton). Det ble brukt cellekjerner fra saueembryo i blastocyste-stadiet. Celler fra juret ble dyrket opp i cellekultur og fusjonert med en eggcelle fra metafase II uten kjerne. Cellene delte seg til et embryo og ble satt tilbake i sauen. Seinere har mange dyr blitt klonet. Suksessraten er imidlertid lav og de klonete dyrene kan ha genetiske defekter. Dolly utviklet virusindusert lungekreft og artritt. Skrekkscenariet har vært human reproduktiv kloning for å skape like mennesker. Ved human terapeutisk kloning dupliseres celler til medisinske eller vitenskapelige formål. Det benyttes embryoer som blir til overs etter in vitro fertilisering (IVF). Totipotente stamceller kan gi opphav til alle celler i et individ. Pluripotente stamceller kan gi opptil til mange, men ikke alle celletyper. Neurale stamceller kan danne hjerneceller. Beinmargstamceller kan gi alle typer blodceller. Det arbeides også med terapeutisk kloning insulinproduserende celler i pankreas som kunne tenkes å bli brukt til behandling av sukkersyke, samt hjerneceller som lager dopamin som kanskje kan bli brukt i behandlingen av Parkinsons sykdom.
Cellesyklus med sjekkpunkter
Celledelingssyklus (cellesyklus) er stadiene en celle passerer gjennom fra en celle blir laget ved celledeling til den deler seg på nytt. Hudceller, celler på innsiden av tarm, og celler i blodmargen deler seg gjennom hele livet. Skjelettmuskelceller og lysfølsomme celler i øyet deler seg ikke etter at de er laget. Cellesyklus kontrolleres av en rekke proteiner som lages fra celledelingsgener.
Cellesyklus består av flere faser. S-fase med syntese av DNA i DNA replikasjon og syntese av histoner. S-fasen blir etter et gap (G2) etterfulgt av M-fase med mitose og cytokinese. Mitosen er den korteste av alle fasene i cellesyklus sammenlignet med den lange interfasen. Overgangen fra S til M skjer bare en gang per syklus. Imidlertid er S og M atskilt av to G-faser (G1 (første gap) og G2 (andre gap)) som kontrollerer og styrer overgangen mellom de forskjellige fasene. Cellesyklus fra mitose (M) til mitose blir således: M-G1-S-G2-M.
De fleste cellene i kroppen er ferdig differensiert og terminert, og er hvilende celler av typen G0 som ikke lenger kan dele seg, f.eks. nerveceller (gliaceller kan dele seg på nytt). I fasen G2 (andre gap) dobles cellemassen. Man skjønner lett at celledlinger som skjer uten kontroll kan bli katastrofal for organismen. Derfor er det nøye kontroll med hvilke celler som kan passere fra fasen G2 og gå inn i mitosen (M). I celledelingen kondenseres DNA i kromosomene, og cellekjernemembranen og nukleolus forsvinner midlertidig. Cytoskjelettet omorganiseres og danner mitotisk spindel, og membraner i endoplasmatisk retikulum og Golgiapparatet deler seg opp.
Cytoplasma inneholder flere faktorer som bestemmer om celler skal dele seg, f.eks. M-fase promoterende faktor (MFPF). Viktige i denne sammenhengen er protein kinaser som fosforylerer proteiner som er med å regulerer celledelingen. MFPF er en cyklinavhengig protein kinase (Cdk1) og cyklin B er reguleringsenheten til proteinet. Cdk1 må raskt skrus av eller så blir det flere celledelinger (mitoser). Uten cyklin B er Cdk1 ikke aktivt, som som en ekstra sikkerhet blir cyklin B fosforylert av en protein kinase. Wee1 som fosforylerer aminosyrene threonin og tyrosin på Cdk1 hindrer binding av ATP til kinasen Cdk1. Like etter mitosen blir konsentrasjonen av cyklin B meget lav, men cyklin B lages på nytt og konsentrasjonen av cyklin B øker, men dette er en inaktiv form som er inaktivert pga. av fosforylering via en protein kinase. Ved overgangen fra G2 til mitosen (M) så fjernes fosfor fra cyklin B av en Cdc25.
Hva er det som bestemmer når en celle skal starte syntesen av DNA ved overgangen fra G1 til S ? Celler som har fått replikert sitt DNA hindres i å replikere DNA en gang til ved at cellen dør ved apoptose i stedet for at det skal dannes celler med polyploidi. Overgangen fra G1-fase til S-fase styres av tre cyklinavhengige proteinkinaser Cdk2 (cyklin E), Cdk4 (cyklin D) og Cdk6 og disse er aktive bare når de er koblet til et cyklin jfr. Cdk1 og koblingen til cyklin B.
Replikasjonen av DNA er avhengig av spesielle proteiner og transkripsjonen av disse aktiveres av transkripsjonsfaktoren E2F-1. I celler som er delingsinaktive er transkripsjonsfaktoren E2F-1 bundet til RB. Cdk4 fosforylerer RB for å hindre dem i å binde seg til E2F-1, og E2F-1 kan derved binde seg til en enhancer og aktivere transkripsjonen av DNA. Vekstfaktorer stimulerer celledeling ved å aktivere transkripsjonen av genet som koder for cyklin D som igjen kan aktivere Cdk4. Straks S-fasen har begynt blir RB defosforylert.
Cdk´ene i G1-fasen blir hemmet av cyklinavhengig proteinkinase inhibitorprotein (CKI). Det finnes mange CKI og alle stopper celledelingen. F.eks. Ved heling av sår så stopper celledelingen når de nylagete sårhelingscellene kommer i kontakt med hverandre. Ved kreft og ukontrollert celledeling så er denne kontakthemmingen satt ut av drift.
Transkripsjonsfaktoren p53 lager et inhibitorprotein CKI kalt p21CIP1. Transkripsjonsfaktoren p53 lages hele tiden og brytes samtidig ned kontinuerlig, men ved skade av DNA så stopper nedbrytningen av p53. Når konsentrasjonen av p53 øker så starter reparasjonen av DNA. p21CIP1 lages for å hindre replikasjon av cellene eller det sørger for at celler blir sendt til celledød (apoptose). Transkripsjonsfaktoren p53 er et protein med molekylvekt 53 kilodalton (53.000 dalton).
Apoptose (programmert kontrollert celledød)
Hos et menneske blir det laget 30 trillioner (30·1012) celler fra et befruktet egg, og celledelinger av enkelte typer celler fortsetter gjennom hele livet. Ved fysisk skade ved kutt og sår dør celler ved nekrose. I en skadet celle synker inneholdet av ATP og konsentrasjonen av natrium (Na+) og kalium (K+) blir ute av kontroll siden ATPasene mangler energi. Cellene sprekker ved nekrose (lyseres) og celleinnholdet renner ut og gir betennelse i vevet.
Apopoptose er noe annet enn nekrose og er en programmert, styrt og kontrollert celledød. Cellene som går inn i apoptose lyseres ikke og lager ikke betennelse, og spises av makrofager. Siden celler lages hele tiden må noen av dem også dø. Celler som organismen ikke trenger dør. Det er bare celler som mottar vekstfaktorer fra andre celler som overlever. Celler får beskjed om å dø når en ligand bindes til et dødsdomene på cellen. Ved apoptose blir cellemembranen pakket inn i membraner og deler av DNA pakkes inn i deler av kjernemembranen og makrofager spiser og fordøyer membranpakkene og innholdet. Caspase er hydrolyttiske proteaser som nedbryter proteiner, inneholder cystein, og kutter protein ved aminosyren aspartat. Alle celler inneholder caspase, men de er inaktive pga. et hemmende domene. Når en protease fjerner det hemmende domene så blir caspase aktiv og starter nedbrytning av proteiner.
Hvite blodlegemer i immunapparatet kjenner igjen celler som er infisert med virus pga. virusproteiner på overflaten av cellen, og derved aktiveres Fas som er en dødsdomenereseptor. Når en ligand bindes til dødsdomene blir caspase 8 aktivert. Caspase 8 hydrolyserer og aktiverer effektorcaspase som deretter starter nedbrytningen av den virusinfiserte cellen.
Reseptor tyrosin kinase aktiverer enzymet fosfatidylinositol 3-kinase som danner ladet lipid fosfoinositid-3-fosfat. Lipid fosfoinositid-3-fosfat får proteinkinase B til å bindes til membraner hvor proteinkinase B blir fosforylert og aktivert. Proteinkinase B fosforylerer bcl-2 familien av proteiner koblet til den dødspromoter BAD. Fosforylert BAD er inaktiv og bundet til et protein 14-3-3 kompleks. Aktivt BAD forårsaker hull i mitokondriemembranen og gjør at cytokrom c kommer ut i cellens cytosol. Cytokrom c i cytosol aktiverer caspase 9 som igjen hydrolyserer og aktiverer effektor caspase.
Stressete mitokondrier slipper ut cytokrom c som kommer i kontakt med caspase, noe som fører til celledød. Hvis dette skjer i celler i hjerte eller hjerne, som ved hjerte- eller hjerneslag kan dette være katastrofalt.
Konsentrasjonen av transkripsjonsfaktoren p53 øker når DNA skades og sørger for DNA reparasjon. Samtidig øker transkripsjonen av bd2-familien proteinet BAX. BAX får cytokrom c til å komme ut av mitokondriene og ut i cytoplasma og induserer apoptose. Celler som ved solbrenthet ikke kan repareres gjennomgår apoptose og flasser av i store flak. Celledød via protein kinase p38 ligner MAP kinase og aktiveres av cellestress (stressaktivert protein kinase). Protein kinase p38 fosforylerer transkripsjonsfaktoren p53 og hindrer nedbrytning av p53. Transkripsjonsfaktoren p53 gir økt syntese av BAX.
Hos rundormen C. elegans hvor man kjenner celleantallet nøyaktig er det 558 celler når rundormen er klekket, og dette øker til 959 celler og 131 celler gjennomgår apoptose.
DNA kan repareres ved baseutkutting katalysert av glykosylase og flere andre reparasjonsmekanismer. Fotolyaser er fotoreaktiveringsenzymer som stimuleres av blått lys og fjerner thymindimere dannet ved UV-skader. Xeroderma pigmentosum skyldes feil i utkutningsreparasjonen av thymindimere pga. mangel på en UV-spesifikk eksonuklease, og blir derved ekstremt følsomme for UV-stråling.
Celledeling (mitose)
I mitosen lages to like celler som har det samme celleinnhold. Dette er en koreografi i fem stadier med flytende overgang etter hvordan kromosomene ser ut og hvordan mitotisk spindel flytter kromosomene. Ved mitosen overføres en kopi av hver av foreldrekromosomene til dattercellene.
Intefase utgjør ca. 90% av tiden i cellesyklus.
I profase blir trådene med kromatin mer kompakte og synlige. Ved kondenseringen deltar proteiner kalt kondensiner som er avhengig av ATP. Hvert kromosom består av to kromatider med identisk dobbelttrådet DNA sekvens. DNA har blitt replikert i interfasen, og hvert kromosom består av to identiske søsterkromatider som er festet til hverandre med proteiner. Mer kompakte kromosomer hindrer brudd og tvinning av DNA. Centrosomet som ligger i cytoplasma starter med å lage en mitotisk spindel. Nukleolus forsvinnner.
I prometafase brytes kjernemembranen ned. Kromosomene kommer i kontakt med spindelapparatet med mikrotubuli. Bunter med mikrotubuli laget i et mikrotubuliorganiserende senter (MOS) går fra hver pol i cellen mot ekvatorialplanet i cellen hvor kromosomene befinner seg. Dyreceller har centrioler i MOS. På kromosomene er det en innsnevring kalt kinetochor dannet rundt et område med satelitt DNA (centromer) som gir feste til spindelapparatet.
Metafasen er stabil med to typer mikrotubuli, de som går fra pol til pol i cellen og de som går fra kromatidene til polene. Kromosomene befinner seg fremdeles ved ekvator (metafaseplate), og centrosomene befinner seg ved hver sin pol i cellen.
Anafasen starter med atskillelse av parvise kromatider. Det skjer en degradering av proteinet kohesin som limer sammen kromatidene. Mikrotubuli blir kortere og drar kromosomene mot polene og går ut i V-form fra kinetochoren med spissen først, noe som gir minst mulig motstand og mest mulig strømlinjeform når de nå tidligere kromatidene er blitt til ferdige nye kromosomer. I slutten av anafasen har hver pol en fullstendig samling av hvert sitt sett av kromosomer.
I telofase blir kromosomene mindre kompakte. Spindelapparatet forsvinner. Kjernemembranen gjendannes og Golgiapparatet, endoplasmatisk retikulum og nukleolus kommer tilbake, og det er dannet en kopi av den opprinnelige cellen.
Cytokinese og deling av cytoplasma vil si at cellene deles ved en kløyvingsfure som dannes av aktin med motorproteinet myosin II som avsnører midten av cellen. Hos planteceller dannes i stedet en fragmoplast ved ekvator som gir ny cellevegg.
Kromosomene blir kortere for hver replikasjon. Kromosomendene har telomere med repetert 5´-TTAGGG-3´ som lager en dupleks med løkke bakover. Ved normal aldring blir telomerene kortere ved hver DNA-replikasjon og dette gir etter hvert replikasjonshemming. Kjønnsceller eldes ikke på samme måte ved celledeling og telomerlengden beholdes via en telomerase som binder seg til enkelttrådet 3´ende. Kreftceller kan inneholde telomerase.
Reduksjonsdeling (meiose)- halvering av kromosomtall
Kroppens celler kan inndeles i de diploide somatiske cellene og haploide kjønnscellene. De reproduktive cellene (gametene) kalt spermceller og eggceller har hos mennesket 23 kromosomer. Kjønnscellene dannes i en reduksjonsdeling (meiose I og II). Det lages en meiotisk spindel og meiosen er delt inn i flere faser.
Meiosen går over lang tid, spesielt profase I varer lenge. Maternale (hunn) og paternale (hann) kromosomer, hver bestående av to kromatider, legger seg ved siden av hverandre. I profase I dannes overkrysning (chiasmata) og maternalt DNA overføres til paternalt DNA og vice versa via rekombinasjon. Videre i meiose II gir dette kromosomer som er satt sammen av genmateriale fra både hann og hunn. I metafase I legger kromosomene seg i metafaseplanet ved cellens ekvator. I Anafase I atskilles homologe kromosompar, men denne er forskjellig fra mitosen så kromatidene henger sammen. De to kjernene fra telofase I og cytokinese I forsvinner raskt, profase II er kort. Metafase II og anafase II er likt som for mitose og kromatidene skiller lag og etter telofase II og cytokinese II er det fra en celle blitt laget dannes fire haploide gameter i en tetrade som blir fire spermatider hos hannen. Hos hunnen dør tre av cellene ved kontrollert celledød og blir til tre små polarlegemer som desintegrerer og en oocyt. Hver gamet er kopi enten fra enten hannen eller hunnen, men det har skjedd overkrysning (chiasmata) og rekombinasjon. Uten overkrysning vil genene være lenket fra en generasjon til den neste. Jo tettere genene ligger sammen desto mindre sannsynlig er det at det dannes chiasmata mellom dem. Et stort antall kromosomer gir også økte kombinasjonsmuligheter og variasjon i kjønnscellene.
Ukontrollerte celledelinger
Kreft er celler med svikt i kontrollsystemer for celledeling, og som deler seg kontinuerlig. En samling kreftceller kalles en tumor. Flere mutasjoner er nødvendig for at en celle skal utvikle seg til en kreftcelle (neoplastisk transformasjon). Feil i DNA-reparasjon, svikt i kontroll av cellesyklus eller overuttrykk av onkogener er et av trinnene. Tidlig i fosterutviklingen er det viktig at cellene kan dele seg kontrollert i vekst og utvikling av alle kroppens organer, men når kroppen har nådd sin endelig form og størrelse må celledelingssystemene være avskrudd, bortsett fra i epitelceller og blodceller som fortsetter å dele seg gjennom hele livet. Når man ser hvor avanserte kontroll- og reguleringssystemene er, er det ikke rart at de kan svikte. Egentlig rart at det ikke skjer oftere enn det gjør. Egenskapen ved kreftcellene kommer fra en eller flere onkogener, gener som gir kreft. Onkogener dannes fra protoonkogener via mutasjoner. Onkogener er funnet i virus som infekterer pattedyrceller, og omformer dem til kreftceller. Kreft kan også skyldes mutasjoner i tumorsupressorgener.
Peyton Rous kom i 1910 i kontakt med en kyllingfarmer i New Jersey som hadde kyllinger med tumor i brystmuskelen. Rous isolerte et virus fra et filtrat fra kyllingene uten celler, og som kunne gi sarkom. På 1930-tallet kjente man til at kontakt med tjære kunne gi hudkreft. Ekstraherte man tjæren og strøk den på ryggen av mus ga det kreft.
Når alderen hos mennesker passerer 55 så øker sannsynligheten betydelig for å utvikle kreft. I tidligere tider døde man ofte av infeksjonssykdommer og levde ikke lenge nok til at det skjedde genforandringer og feil i kontrollen med celledelingen som kunne føre til kraft. Noen familier er mer utsatt enn andre. Celledeling er en meget komplisert og avansert prosess, hvor det er proteiner som regulerer de fleste trinnene i prosessen. Imidlertid, lever man lenge nok vil noen av kontrollene svikte og celledelingen kommer ut av kontroll. Virus, kjemikalier, alder og gener er mulige årsaker til utvikling av kreft, en prosess som tar lang tid og passerer mange trinn. Godartede svulster ligner vevet de kommer fra f.eks. en fettkul i fett med fettceller. Ondartede (maligne) kreftceller er forskjellige fra vevet omkring, skiller ut stoffer som gir vekst av blodårer (angiogenese) som sørger for næring og oksygen til tumoren som vokser ut i vevet omkring. I noen tilfeller kan kreftcellene spre seg (metastase) med blod eller lymfe til andre kroppsorganer.
Harol Varmus og Machael Bishop studere Rous sarkomavirus og fant at viruset hadde fire gener, mens andre lignende virus bare hadde tre gener. Det fjerde genet kalte de onkogen. De fant et onkogenlignende gen src i kyllingene. Viruset hadde tatt opp genet fra kylling og mutert det.
Humant papillomavirus kan være med å forårsake livmorhalskreft. T-celle leukemi kan forårsakes av humant T-celle leukemivirus (HTLV-1). Kaposis sarkom forårsakes av et herpesvirus som utvikler seg i AIDS-pasienter med et svakt immunsystem. Karsinogener/mutagener, UV-lstråling og radioaktiv stråling gir mutasjoner. Ras er et onkogen fra mennesker og virker som en av/på bryter for celledeling. Det er kjent over 100 forskjellige onkogener hos mennesker.
Tumorsupressorgener ble oppdaget i 1979 og koder for proteiner som styrer cellevekst og celledød. p53 er et tumorsupressorgen som hindrer kreft ved å drepe celler (apoptose) som inneholder mutasjoner. p53 stopper cellesyklus i G1-fasen, og virker som en transkipsjonsfaktor som aktiverer et protein som blokkerer interaksjonen mellom et cyklin og en protein kinase. Det er kjent mer enn 20 forskjellige tumorsupressorgener. Noen tumorsupressorgener koder for proteiner som deltar i DNA-reparasjon, noen stopper cellesyklus i G1. Mutasjon i p53 kan gi kreft. Mutasjoner i gener som koder for enzymer som reparerer skader i DNA kan også forårsake kreft. Vaskulær endotel vekstfaktorer gir blodtilførsel til tumorvekst og metastase. Bevacizumab binder seg til en slik vekstfaktor og reduserer vaskuleringen. Tumor nekrosefaktor alfa (TNF-α) deltar i betennelsen i flere autoimmunsykdommer. Krotonolje fra Croton inneholder forbolestere som virker som et ko-karsinogen. Alkylerende stoffer metaboliseres i cellene og binder seg til DNA slik at baseparegenskapene endres. Interkalærende aromatiske stoffer kan bli plassert inne i DNA-strukturen og bidra til insersjon eller delesjon. Sigarettrøyk inneholder benz[α]pyren, og røkt og grillet mat inneholder nitrosaminer som kan alkylere baser i DNA. Metotrexat er en folinsyreanalog og hemmer syntesen av deoksythimidylat. 5-fluorouracil er en thyminanalog. Mange nye midler mot kreft baserer seg på å aktivere kroppens eget immunsystem, immunterapi, de er kostbare å utvikle, og siden det er tusenvis forskjellige kreftformer virker de bare på noen få typer.
HeLa celler
En cellelinje med menneskeceller som kan vokse uavbrutt i næringsmedier, mye brukt i medisinsk forskning. HeLa cellene ble isolert i 1951 fra livmorhalskreftceller hos Henrietta Lacks, Baltimore, USA, som døde samme år. Det var i starten ikke lett å holde dyreceller levende i kultur, men HeLa ga "udødelige" cellelinjer, de døde ikke som vanlige celler gjør etter å ha gjennomgått et visst antall celledelinger. HeLa cellene inneholder enzymet telomerase som gjør at telomerene ikke blir kortere etter hver celledeling, og derfor opprettholdes kontinuerlig celledeling. HeLa-cellene ble dannet ved horisontal genoverføring fra et humant papillomavirus (HPV). Siden de er fra en kvinne inneholder de to X-kromosomer. Vekst av HeLa celler gjorde det mulig for Jonas Salk å dyrke poliovirus i cellene, og deretter utvikle en vaksine (Salkvaksine) mot poliomyelitt. HeLa cellene kunne bli klonet, og de er blitt brukt i studiet av mange virussykdommer, utvikling av kreft, apoptose (kontrollert celledød), samt en rekke andre bruksområder. Siden HeLa-cellene har vært brukt så lenge og så omfattende har det skjedd mutasjoner og seleksjon i dyrkningsmediene og kontaminering av de opprinnelige kulturene. Det ble oppstyr da genomet i HeLa-cellene ble sekvensert i 2013, uten at familien til Henrietta Lacks ble informert. Leigh van Valen, kjent for rød dronning-hypotesen (det evolusjonære rustningskappløpet mellom patogen og vertsorganisme), mente at HeLa celler kunne karakteriseres som en ny encellet organisme, kalt Helacyton gartleri, utviklet fra et menneske. Imidlertid har han fått lite støtte for dette synet, den oppfyller ikke kriteriene for en encellet aseksuell art.
TDeler av tksten er hentet fra Cellebiologi
Litteratur
Wikipedia