Bab 17 Onkogen dan Biologi Molekular Kanker

f 7 Onkogen dan Biologi Molekular KankerIstilah ''kanker\" berlaku untuk sekelompok penyakit di mana sel tumbuh secaraabnormal dan dapat menjadi ganas. Sel ganas dapat menginvasi jaringan di seki-tarnya dan berpindah ke bagian lain dalam tubuh, di mana sel tersebut memben-tuk daerah pertumbuhan sekunder. Pada manusia, penyebab kanker yang telahdiketahui adalah radiasi, karsinogen kimia, dan virus. Penelitian terhadap virus penyebab kanker mendorong timbulnya teori onkogenyang memberi penjelasan yang masuk akal mengenai mekanisme bagaimanabermacam-macam agen, termasuk karsinogen kimia dan radiasi, menyebabkan selnormal berubah bentuk atau mengalami transformasi menjadi sel kanker.O Mannie Weitzels baru-baru ini mengeluh adanya nyeri dan nyeri tekan di berbagai bagian tulangnya yang berasal dari meluasnya massa sel mieloid di dalam sumsum tulang. Akibat proses ekspansi di dalam ruang yang terba-tas ini, sel prekursor trombosit (megakariosit) yang normal dalam sumsum tulang\"terperas\" atau terdesak dan gagal untuk berkembang menjadi trombosit matang,yang seharusnya kemudian dilepaskan ke aliran darah. Akibatnya, jumlah trombositmatang dalam sirkulasi berkurang dan timbul trombositopenia. Karena trombosit se-cara normal ikut serta dalam proses pembentukan bekuan darah, penderita leukemiadapat mengalami berbagai manifestasi perdarahan termasuk ekimosis (memar), pete-kie (bintik-bintik kecil merah akibat ekstravasasi sel darah merah ke dalam kulit), danperdarahan gusi.O Nick O'Tyne menjalani prosedur penentuan stadium anatomik (bronkos- kopi disertai biopsi transbronkus pada nodul paru kanan atas, computed to- mography (CT) toraks, mediastinoskopi, dll). Berdasarkan hasil uji-uji ini,ia direncanakan menjalani reseksi bedah tumor primer dengan tujuan penyembuhan.Pembedahan berhasil dilakukan dan ia pulih tanpa penyulit sampai 6 bulan kemudiansaat ia mengeluh nyeri hebat yang makin bertambah pada kepala di daerah temporalkanan. Dilakukan CTscan terhadap otaknya. Colin Tuma menyelesaikan pemberian kemoterapi dengan 5-fluorourasil ( 5 - F U ) yang kedua dan tidak mengalami efek samping yang serius. Ia meyakinkan dokternya pada saat pemeriksaan yang terakhir bahwa seka-rang ia akan mematuhi segala instruksi yang diberikan oleh dokter. Ia menyatakanmenyesal karena tidak kembali memeriksakan diri secara teratur setelah pembedahanpertama untuk polip usus jinak.KANKERKanker adalah istilah yang berlaku untuk sekelompok penyakit di mana sel tidak res-ponsif terhad^ pengendalian pertumbuhan yang normal. Sebuah sel yang membelahsecara abnonnal akhimya akan membentuk suatu massa yang disebut tumor. Tumor

256 B A G I A N III / E K S P R E S I G E N DAN SINTESIS PROTEIN H a s i l CT scan t e r h a d a p Nick jinak dan kanker berbeda yaitu bahwa sel kanker dapat menginvasi jaringan di seki- OTyne m e n u n j u k k a n b a h w a tarnya. Sel kanker juga dapat beranak sebar (bermetastasis), terpisah dari massa yang kanker, yang berasal dari paru, sedang tumbuh dan berpindah tempat, melalui darah atau limfe, keorgan yang tidaktelah bermetastasis ke otak. terkait, d i mana sel tersebut membentuk pertumbunan sel kanker yang baru. Lebih dari 2 0 % kematian di A m e r i k a Serikat setiap tahun disebabkan oleh kanker, dengan Suatu kromosom abnormal, tumor paru, usus besar, dan payudara adalah tumor-tumor yang tersering (Gbr. 17.1). yang dikenalsebagai kromosom Philadelphia (nama kota tempat Penyebab Kankerkromosom tersebut pertama kali ditemu-kan), dapat dijumpaidalamsel s u m s u m tu- Walaupun bukti adanya penyakit ini telah ditemukan pada tulang dinosaurus danl a n g Mannie Wietzel y a n g s e d a n g m e m - m u m i Mesir, hubungan antara agen penyebab dan kanker belum diketahui sampaibelah. akhir tahun 1770-an. Salah satu persatuan yang pertama kali diajukan adalah oleh Sir Percival Pott, yang mengamati bahwa jelaga cerobong asap merupakan penyebab H2C=CH~CI kanker skrotum yang mengenai pembersih cerobong asap d i London. Pada waktu yang hampir bersamaan, diketahui adanya hubungan tembakau sedotan dengan kan- Vinil klorida ker hidung dan merokok dengan pipa dengan kanker bibir. • Digunakan untuk membuat plastik Seiring dengan makin panjangnya daftar karsinogen kimia (senyawa yang menye- Benzo[a]piren babkan kanker) (Gbr. 17.2), hubungan kanker dengan agen lain, terutama radiasi dan (3,4-benzoplren) virus, diketahui pada awal abad ke-20. Kecenderungan herediter untuk terjangkit Dijumpai dalam asap rokok kanker juga diketahui, dan sering dilihat kelainan kromosom apabila dilakukanpe- meriksaan sel kanker di bawah mikroskop cahaya. CH3CH2 ^N-N=0 Setelah dipastikan bahwa bahan genetik adalah D N A pada tahun 1940-an, ditemu- kan bahwa D N A adalah sasaran utama di dalam sel bagi karsinogen kimia dan radiasi. CH3CH2 Agen-agen ini menimbulkan kerusakan D N A , mengubah struktur basa atau menye- Dietilnitrosamin babkan putusnya untai D N A . Walaupun mekanisme perbaikan D N A dapat memper- • Ditemukan dalam wiski dan Interior baiki bagian-bagian D N A yang rusak (lihat Bab 12), namun apabila kemsakan tidak mobil baru diperbaiki dengan benar atau apabila tidak diperbaiki sebelum terjadi replikasi, dapat timbul mutasi. Apabila mutasi terjadi di gen yang mengontrol pertumbuhan dan perkembangan, sel dapat mulai berkembang biak secara abnormal dan tumbuh men- jadi kanker. Para ilmuwan mulai mengidentifikasi gen yang terlibat dalam pertumbuhan dan perkembangan yang normal sewaktu mereka menggunakan teknik D N A rekombinan untuk mempelajari virus penyebab kanker. Selama beberapa tahun terakhir, peneli- Perkiraan kematian kanker tahun 1995 di Amerika Senkat persentase distribusi letak berdasarkan jenis kelamin Afiatoksin M e l a n o m a kulit 2 % Melanoma kulit 1 % Mulut 2 % Mulut 1 % • Dihasilkan oleh jamur yang tumbuh pada Paru 33% Payudara 18% selai kacang Paru 24% Pankreas 5% Pankreas 5%Gbr. 17.2. Contoh karsinogen kimia. Sebagian Lambung 3% Kolon & rektum 1 1 %dari senyawa ini tidak bersifat karsinogenik Kolon & rektum 9% Ovarium 6%sampai dioksidasi oleh enzim di dalam sel (li- Prostat 14% Uterus 4%hat benzo[a]piren di Bab 12). Fungsi normal Saluran kemih 5% Saluran kemih 3%enzim-enzim ini adalah untuk membuat se- Leukemia & limfoma 8%nyawa lebih mudah larut dalam air sehingga le- Leukemia & limfoma 8% Lain-lain 19%bih cepat diekskresi. Sayangnya, enzim-enzim Lain-lain 19%ini juga mengubah senyawa tertentu menjadikarsinogen kuat. Gbr. 17.1. Perkirakan kematian akibat kanker berdasarkan letak dan jenis kelamin. Dari M u r - p h y G P . CA CancerJClin 1 9 9 5 ; 4 5 : 1 1 .

BAB 17 / ONKOGEN DAN BIOLOGI M O L E K U L A R K A N K E R 257tian inimemberikan gambaran yang lebih jelas mengenai kanker, suatu penyakit yang Istilah onkogen berasal dari katamenyebabkan frustrasi para ilmuwan dan menimbulkan penderitaan besar bagi umat onkos b a h a s a Y u n a n i y a n g b e r -manusia. arti m a s s a atau tumor. Virus yang menimbulkan tumor (virus tumor) mengandung gen yang dapatmenyebabkan sel yang terinfeksi tumbuh secara abnormal. Gen virus ini serupa de-ngan gen sel yang mengontrol pertumbuhan dan perkembangan.Virus Tumor Sel-sel normalPada tahun 1910, Peyton Rous merupakan orang pertama yang memperlihatkan Sel-sel yang mengalami transformasibahwa ekstrak dari sel tumor (ekstrak bebas-sel) dapat menginduksi pembentukan tu-mor baru pada hewan sehat yang tidak terinfeksi. Pada saat itu, para i l m u w a n belum Gbr. 17.4. Sel normal versus sel yang menga-siap dengan konsep ini. Benar-benar diperlukan waktu sekitar satu dekade sebelum lami transformasi. Sel normal tumbuh mem-ide bahwa virus dapat menyebabkan kanker diterima. Akhimya, pada tahun 1966 bentuk lapisan tunggal yang datar. Sel inipada usia 85 tahun, Rous memenangkan hadiah Nobel. memperlihatkan inhibisi kontak, yaitu, sel ber- henti tumbuh apabila saling bersentuhan. Sel Rincian molekular dari efek karsinogenik virus belum terungkap sampai orang yang mengalami transformasi tidak memperli-menemukan teknik D N A rekombinan pada pertengahan tahun 1970-an. Penelitian hatkan inhibisi kontak. Bentuk sel menjadi bu-mengenai virus sarkoma Rous memperlihatkan bahwa virus iniadalah sejenis retrovi- lat dan tumbuh membentuk tumpukan-tum-rus: virus memiliki genom R N A . Virus ini memiliki sebuah gen yang diberi nama pukan yang tidak teratur.''src'' s e l a i n t i g a g e n y a n g b i a s a n y a d i t e m u k a n d a l a m v i r u s , gag, pol, d a n env, y a n gb e r t u r u t - t u r u t m e n g k o d e p e m b e n t u k a n p r o t e i n i n t i v i r u s , reverse transcriptase d a n i n - Isolasikan src (DNA)t e g r a s e , d a n g l i k o p r o t e i n p e r m u k a a n v i r u s ( G b r . 1 7 . 3 ) . A p a b i l a g e n src d i i s o l a s i d a ndisisipkan ke dalam sel normal yang sedang tumbuh dalam biakan, sel tersebut akan Masukkanmengalami transformasi (Gbr. 17.4). Sel normal tumbuh dalam satu lapisan dataryang berhenti membelah apabila sel tersebut berhubungan satu sama lain (suatu fe-nomena yang dikenal dengan nama inhibisi kontak). Sel yang mengalami transfor-masi tidak memiliki inhibisi kontak. Sel tersebut menjadi bulat dan bertumpuk-t u m p u k . G e n s e p e r t i src y a n g m e n y e b a b k a n t r a n s f o r m a s i s e l , y a n g m e n y e b a b k a n s e lmembuat pola pertumbuhan khas sel kanker, disebut onkogen (Gbr. 17.5). A p a b i l a g e n src b e r l a b e l d i i n k u b a s i b e r s a m a D N A d a r i a n a k a y a m y a n g s e h a t d a ntidak terjangkit infeksi, akan terjadi penyatuan kembali (pembentukan pasangan basa)a n t a r a D N A src v i r u s d a n D N A s e l ( G b r . 1 7 . 6 ) . J e l a s l a h , t e r d a p a t s e b u a h g e n s e l n o r -m a l ( d i s e b u t c-src) d i d a l a m g e n o m a n a k a y a m y a n g b e r k a i t a n d e n g a n g e n src v i r u s( d i s e b u t \-src). G e n n o r m a l i n i d a n g e n s e r u p a l a i n n y a y a n g k e m u d i a n d i t e m u k a ndisebut proto-onkogen. Proto-onkogen mengatur pertumbuhan dan perkembangan normal. Apabila genmengalami mutasi, gen ini menjadi onkogen, yang menyebabkan sel tumbuh secaraabnormal. Ekspresi proto-onkogen yang tidak sesuai atau berlebihan juga dapatmenyebabkan pertumbuhan yang abnormal.Long terminal Gen-gen viais normal Onkogen Sel hewan LTR gag pol nomnal 1e n v src• Mengatur dan • Menghasilkan * Menghasilkan r e v e r s e • Menghasilkan Menghasilkan tirosin Sel yang menginisiasikan kinase yang mencegah mengalami transkripsi protein-protein t r a n s c r i p t a s e dan protein-protein inhibisi kontak sel-sel transformasi inti ( c o r e ) virus integrase selubung virusGbr. 17.3. Genom virus sarkoma Rous. Virus ini adalah suatu retrovirus; ia memiliki genom Gbr. 17.5. Transformasi sel oleh onkogenRNA. R N A disalin oleh reverse transcriptase untuk menghasilkan c D N A untai-ganda yang da- yang diisolasi. Apabila sel yang ditumbuhkan dalam biakan dipajankan ke suatu onkogenpat berintegrasi ke dalam genom sel pejamu. Virus memiliki empat gen. Tiga dari gen-gen ter- yang diisolasi, onkogen dapat bergabung kesebut (gag, pol, dan env) menghasilkan protein virus, dan yang keempat (src) menghasilkan dalam genom sel. Ekspresi onkogen dapatsuatu protein yang menyebabkan sel mengalami transformasi. Ulangan terminal panjang (long menyebabkan sel mengalami transformasi.terminal repeats [LTR]) mengandung promotor yang mengatur ekspresi gen.

258 BAGIAN III / EKSPRESI G E N DAN SINTESIS PROTEINDNA dari anak ayam yang tidak terinfeksi Virus tumor mungkin memperoleh onkogennya dari sel yang diinfeksinya. Sete- v-src lah berintegrasi ke dalam genom pejamu, gen virus dapat berada dalam keadaan diam (dormant) selama beberapa waktu. Apabila gen ini kemudian diekspresikan dan terbentuk virus baru, virus baru tersebut mungkin membawa gen dari sel pejamu ber- sama dengan genom virus. Dengan menginfeksi sel lain, virus ini dapat menimbulkan transformasi pada sel sasaran. Gen yang menimbulkan transformasi (onkogen) adalah gen yang diperoleh virus dari sel pejamu dan dipindahkan ke sel sasaran. Walaupun virus bukan merupakan penyebab kanker yang sering dijumpai, namun virus sangat meningkatkan pemahaman kita mengenai golongan penyakit ini. Riset virus bermanfaat karena jauh lebih lama menemukan onkogen dalam genom manusia, di mana onkogen tersebut hanya mewakili beberapa gen di antara puluhan ribu gen, daripada virus, di mana onkogen mewakili satu dari sejumlah kecil gen. v- src membentuk hibrida Kontrol Pertumbuhan Normal dengan DNA normal Proto-onkogen mengontrol pertumbuhan dan pembelahan sel normal. Gen ini meng-Gbr. 17.6. Onkogen melakukan hibridisasi kode faktor pertumbuhan, reseptor faktor pertumbuhan, faktor transkripsi, atau pro-dengan gen sel yang normal (proto-onkogen). tein lain yang terlibat dalam mempromosikan pertumbuhan sel (Gbr. 17.7). Faktor pertumbuhan mengatur pertumbuhan dengan berfungsi sebagai ligan yang berikatan dengan reseptor sel. Pada beberapa keadaan, reseptor adalah protein yang terletak di permukaan sel. Pengikatan ligan ke reseptor ini merangsang jenjang reaksi di dalam sel. Pada keadaan lain, faktor pertumbuhan menembus membran sel dan berikatan dengan reseptor intrasel. Pada kedua keadaan di atas, hasil akhir adalah pengaktifan gen dan pembentukan protein. Melalui proses yang belum sepenuhnya dipahami, reaksi tersebut mendorong pertumbuhan dan pembelahan sel. Onkogen dan Pertumbuhan Abnormal Onkogen, yang disisipkan ke dalam sel normal oleh virus atau terbentuk akibat efek mutagenik karsinogen kimia atauradiasipada proto-onkogen, menyebabkan sel tum- buh secara abnormal apabila onkogen tersebut diekspresikan. Protein produk onkogen ternyata adalah varian mutan dari faktor pertumbuhan, reseptor di membran sel, protein yang dikenal sebagai transducer yang meneruskan sinyal dari reseptor yang berikatan dengan ligan ke protein intrasel, atau protein peng- atur yang merangsang ekspresi gen di inti sel (Tabel 17.1). Tabel 17.1. Beberapa Onkogen dan Protein Produknya' Onkogen Protein Produk Secara Struktural dan Fungsional Berkaitan dengan sis Disekresi dari sel Faktor pertumbuhan ertB IMembransel Reseptor faktor pertumkMjhan fms Membran sel Reseptor faktor pertumbuhan tik Membransel Reseptor faktor pertumbuhan s r c Sitoplasma Protein kinase (tirosin) a b l Sitoplasma Protein kinase (tirosin) /af Sitoplasma Protein kinase (serin) r a s Sitoplasma Protein pengikat G T P j u n InH Faktor transkripsi f o s InH Faktor transkripsi Protein pengikat DNA Troiein yang («lasacan oleh onkogen betkatan dengan taldor pertumbuhan, reseptor untuk faktor pertumbUian. protein yang teribai dalam transdUksi sinyal (misal, protein kinase yang menyebabkan fosforibsi lesidu tirosin atau serai, protein pengikat GTP). atau protein yang ierilial dalam pengaturan ekspiesi gen di inti

BAB 17 / ONKOGEN DAN BIOLOGI M O L E K U L A R K A N K E R 259 Faktor Reseptor Bpertumbuhan ^ permukaan sel Faktor (II) pertumbuhan IW Bagian >p Transducer Sitoplasma ^ Intraseltirosin ; ^•^^ - intrasel ^ Reseptor intraselkinase l o ) _ reseptor (II) IIIProtein Perantara kedua Protein Protein Protein kinase kinaseProtein yang telah aktif difosforilasi — Faktor transkripsi (IV) Transkripsi mRNA / \ / \ / \ y \ / \ / Protein -PertumbuhanGbr. 17.7. Kerja faktor pertumbuhan. Faktor pertumbuhan berikatsui aktifkan faktor transkripsi, sehingga terjadi transkripsi gen. Proteindengan reseptor yang mungkin terletak di permukaan sel atau di dalam produk dari gen ini merangsang pertumbuhan. R Faktor pertumbuhanseL A. Reseptor permukaan sel adalah protein yang sering memiliki jenis lain masuk ke dalani sel dan berikatan dengan reseptor intrasel.ranah intrasel dengan aktivitas tirosin kinase. Apabila faktor pertumbuh- Kompleks faktor perttimbuhan-reseptor ini mengaktifkan gen yangan berikatan dengan reseptor ini, reseptor menjadi aktif dan dapat mendorong pertumbuhan. Proto-onkogen menghasilkan faktor per-langsung menyebabkan fosforilasi protein. Reseptor permukaan sel tumbuhan (I), reseptornya (U), transducer (III), dan faktor transkripsiyang lain bekerja melalui transducer yang menyebabkan terbentuknya (IV). Proto-onkogen yang telah mengalami mutasi (onkogen) mengha-perantara kedua fsecond messenger)., senyawa yang mengaktifkan pro- silkan versi I, H, III, dan FV yang bembah yang menyebabkan pertum-tein kinase. Protein kinase ini memfosforilasikan protein. Protein yang buhan abnormal. Ekspresi proto-onkogen yang berlebihan atau tidaktelah mengalami fosforilasi, melalui kedua mekanisme di atas, meng- sesuai juga dapat menyebabkan pertumbuhan abnormal.Teori OnkogenKonsep onkogen menyatukan banyak teori penyebab kanker yang telah ada. Pokok-pokok berikut merupakan ringkasan dari ide yang berlaku sekarang.1. Sel normal memiliki proto-onkogen yang mengkode pembentukan protein yang terhbat dalam pertumbuhan dan perkembangan normal.2 . Apabila suatu virus onkogenik menginfeksi sel, onkogen viius tersebut dapat ber- integrasi dengan genom sel pejamu, sehingga dihasilkan protein onkogen abnor- mal. Sel dapat mengalami transformasi dan memperlihatkan pola pertumbuhan yang abnormal (Gbr. 17.8).

260 BAGIAN III / EKSPRESI G E N DAN SINTESIS PROTEIN Eksperimen pertama yang 3. Bukannya menyisipkan suatu onkogen, virus m u n g k i n hanya menyisipkan suatu memperlihatkan bahwa onko- promotor yang kuat ke dalam genom sel pejamu. Promotor inidapat menyebabkan gen adalah bentuk mutan dari peningkatan ekspresi proto-onkogen atau ekspresi proto-onkogen normal sebelumproto-onkogen melibatkan sel yang dibiak waktunya (lihat Gbr. 17.8).dari karsinoma kandung kemih manusia.Urutan D N A onkogen rasyang diklonadari 4 . R a d i a s i d a n k a r s i n o g e n k i m i a b e k e r j a (a) d e n g a n m e n i m b u l k a n m u t a s i d i r e g i osel Iniberbeda dari proto-onkogen c-ras pengatur suatu gen, meningkatkan kecepatan pembentukan protein proto-onko-yang normal. Mutasi serupa kemudian di- g e n , a t a u (b) d e n g a n m e n i m b u l k a n m u t a s i d i b a g i a n p e n g k o d e o n k o g e n y a n gjumpai pada gen rastumor paru dan kolon. menyebabkan sintesis protein dengan komposisi asam amino yang sedikit berbeda P o l i p g a n a s Colin Tuma m e m i l i k i m u - yang m a m p u menimbulkan transformasi sel (Gbr. 17.9).t a s i p a d a o n k o g e n ras ( l i h a t S o a l d i a k h i rbab ini). 5. Seluruh atau sebagian proto-onkogen dapat mengalami transposisi atau translo- kasi, yaitu,berpindah dari satu posisi dalam genom ke posisi lain (Gbr. 17.10). D i Pada beberapa kasus neuro- lokasinya yang baru, proto-onkogen dapat dikontrololeh promotor yang lebih ak- blastoma, terjadi amplifikasi on- tif sehingga terjadi ekspresi berlebihan (dapat terjadi peningkatan jumlah produk kogen N-myc, d a n amplifikasi protein). Apabila hanya sebagian proto-onkogen yang mengalami translokasi, da-o n k o g e n erb-B-2 b e r k a i t a n d e n g a n b e - pat dinyatakan sebagai protein yang tidak lengkap (terpotong) dengan fungsi ber-berapa karsinoma payudara. beda, atau bagian proto-onkogen ini berfusi dengan gen lain dan menghasilkan protein fusi. Protein fusi initerdiri dari bagian-bagian dari apa yang secara normal merupakan dua protein yang terpisah. Protein yang tidak lengkap (terpotong) atau bentuk fusi ini menyebabkan pertumbuhan sel yang tidak sesuai (Gbr. 17.11). 6. Proto-onkogen dapat mengalami amplifikasi, sehingga dalam sebuah sel dihasil- kan banyak salinan gen. Apabila gen yang aktif makin banyak, makin banyak pro- tein proto-onkogen akan dihasilkan sehingga kecepatan pertumbuhan sel me- ningkat (Gbr. 17.12). Singkatnya, berbagai agen yang menyebabkan kanker semuanya dapat bekerja melalui efeknya pada onkogen. Radiasi dan karsinogen kimia dapat menimbulkan mutasi pada proto-onkogen atau pada regio pengaturnya. Gen ini dapat mulai mem- bentuk protein abnormal atau mungkin menghasilkan protein yang normal, tetapi pada w a k t u yang tidak tepat. Proto-onkogen DNA sel pejamu Virus Onkogen —gH—Virus Promotor Proto- Onkogen Proto- virus onkogen virus onkogenDNA sel pejamu- — DNA sel pejamu Ekspresi berlebihan Protein abnormal (hiperaktif) Produk protein Pertumbuh- \"^\"-^s^ an sel yang. abnormal Gbr. 17.8. Transformasi sel pejamu akibat penyisipan (insersi) sebuah promotor virus ( A ) atau onkogen virus (B). Insersi sebuah promotor virus menyebabkan ekspresi proto-onkogen normal secara tidak sesuai. Protein yang dihasilkan oleh gen dapat berjumlah sangat besar atau pada saat yang tidak tepat, sehingga pertumbuhan menjadi abnormal. Insersi onkogen virus dapat menyebabkan pembentukan protein abnormal yang dapat menimbulkan pertumbuhan abnor- mal.

B A B 17 / O N K O G E N D A N B I O L O G I M O L E K U L A R K A N K E R 261 Promotor Proto-onkogen Radiasi B atau karsinogen kimia Mutasi pada Mutasi pada regio pengkode promotor proto-onkogen menyebabkan menyebabkan pembentukan ekspresi protein abnormal berlebihan Protein produk Pertumbuhan sel yang abnormalG b r . 1 7 . 9 . Efek radiasi atau karsinogen kimia pada proto-onkogen ( A ) atau promotornya (B).Mutasi dapat berupa mutasi titik, delesi, atau insersi. Proto-onkogen DNA normal^ Enhancer Gen X atau promotor kuat Proto-onkogen Proto-onkogen sekarang berada atau sebagian darinya di bawah kontrol e n h a n c e r bergabung dengan atau promotor kuat gen lainProduksi protein Protein fusiyang berlebihan diproduksi secara berlebihan atau hiperaktif Pertumbuhan sel yang abnormalG b r . 1 7 . 1 0 . Transposisi atau translokasi proto-onkogen. Penyusunan ulang gen menyebabkanproto-onkogen diatur oleh enhancer atau promotor kuat ( A ) atau berfusi dengan gen lain (B).

262 BAGIAN III / EKSPRESI G E N DAN SINTESIS PROTEIN Kromosom setelah translokasi Kromosom normal Proto-onkogenAmplifikasi gen h=k: Kromosom 14 Rantai berat i iii Kromosom 8 Gen imuno- Ekspresi salinan proto-oihkogen globulin dalam jumlah besar Titik i pemutusan Produksi protein c-myc yang berlebihan Gbr. 17.11. Contoh translokasi kromosom yang melibatkan suatu onkogen. Akibat translokasi i ini, proto-onkogen c-myc menjadi berada di bawah kontrol regio pengatur gen rantai berat imu- noglobulin. Translokasi ini dijumpai pada limfoma Burkitt. Pertumbuhan sel yang at>normal Kromosom Kromosom normal setelah translokasiGbr. 17.12. Amplifikasi suatu proto-onkogen.Amplifikasi gen menghasilkan salinan proto-onkogen dalam jumlah besar. Makin banyaksalinan gen, maka makin banyak protein yangdihasilkan. Sel sumsum tulang Mannie Kromosom Titik Weitzel mengandung kromo- 9 pemutusan som Philadelphia, khas untukleukemia mielogenosa kronik (LMK). Kro- Kromosommosom Philadelphia dihasilkan melalui Philadelphiaproses rekombinasi yang melibatkan per-tukaran DNA antara kromosom 9 dan 22. KromosomSebagian dari onkogen a b l mengalami 22translokasi selama pertukaran ini. Bagianc - a b i yang mengalami translokasi ke kro-mosom 22 menyisip ke dalam gen bcr.Gen hibrid b c r - a b i menghasilkan sebuahprotein fusi yang berasal dari gen termau-pun abl. Protein fusi ini merangsang per-tumbuhan sel leukemik.

BAB 17 / ONKOGEN DAN BIOLOGI M O L E K U L A R K A N K E R 263 Protein ini menyebabkan sel mengalami transformasi. Virus dapat memasukkan II Mutasionkogen ke dalam sel, atau virus dapat memasukkan promotor ke dalam regio genomyang mengatur ekspresi proto-onkogen, sehingga gen ini kehilangan kontrol nor- Sel mengandungmalnya. dua gen RB yang nonnalPenekan Tumor Beberapa sel mengandungPada sel normal, beberapa gen menghasilkan protein yang disebut penekan tumor (tu- hanya satu gen R B fungsionalmor suppressor) yang mencegah pertumbuhan abnormal. Contoh protein penekan tu-mor meliputi protein retinoblastoma (RB) dan protein yang disebut p53 karena beratmolekulnya 53.000 (Gbr. 17.13). Virus tumor DNA tidak memiliki onkogen, tetapi virus ini menambahkan gen kedalam sel pejamu yang menghasilkan protein yang mampu menghambat aktivitasprotein penekan tumor. Oleh karena itu, virus DNA tidak secara langsung merang-sang pertumbuhan yang abnormal (seperti virus tumor RNA), namun bekerja denganmengganggu proses yang secara normal membatasi pertumbuhan sel:Kanker Memerlukan Mutasi Multipel Mutasi keduaMunculnya kanker memerlukan waktu lama karena transformasi sel normal menjadi 11sel ganas memerlukan beberapa perubahan genetik (Gbr. 17.14). Satu perubahan padasalah satu onkogen atau gen penekan tumor pada sebuah sel belum cukup untuk me- Sel mengandung dua gennimbulkan transformasi. Misalnya, apabila sel yang berasal dari biopsi sel normal be- RB nonfungsionallum mengalami \"pengabadian,\" (yaitu, mampu tumbuh dalam biakan untuk jangkawaktu tidak terbatas), penambahan onkogen ras ke dalam sel belum cukup untuk .Timbul tumormenimbulkan transformasi. Namun, penambahan kombinasi onkogen, misalnya rasdan myc, dapat menimbulkan transformasi. Para ahli epidemiologi memperkirakan Retinoblastomabahwa sel normal memerlukan empat sampai enam mutasi agar mengalami transfor- sporadikmasi. B Sepanjang masa hidupnya, sel menghimpun mutasi. Setelah beberapa mutasi, se-buah sel mungkin mulai berproliferasi secara abnormal, tetapi diperlukan mutasi tam- Kromoso>mm 11 3 or \rraann gn ttiu121a ^bahan agar sel menjadi ganas. Perubahan genetik selanjutnya menimbulka pertum-buhan yang lebih tak terkontrol dan akhimya menyebabkan metastasis. dengan gen R B defektif KOMENTAR KLINIS. Pengobatan untuk penderita L M K simptomatik u (bergejala) seperti Mannie Weitzel yang hitung sel darah putihnya mele- bihi 50.000 sel/mm^ biasanya dimulai dengan busulfan. Agen pengalkil Sel-sel anak semua memilikiseperti siklofosfamid digunakan tersendiri atau dalam kombinasi dengan busulfan. satu gen R B fungsk>nalAntagonis purin dan pirimidin serta hidroksiurea (suatu inhibitor enzim ribonukleo- satu gen RBtida reduktase, yang mengubah ribonukleotida menjadi deoksiribonukleotida untuk nonfungsionalsintesis DNA) kadang-kadang juga manjur untuk LMK. Lagi pula, percobaan denganinterferon-a dan interferon-y memperlihatkan harapan dalam peningkatan ketahanan Mutasihidup penderita. Yang menarik, pemberian interferon pada beberapa penderita yangditerapi dikaitkan dengan menghilangnya kromosom Philadelphia dalam sel sumsum Sel mengandungtulang yang sedang membelah. dua gen R B nonfungsbnal ^ Timbul tumor Pada Nick O'Tyne, yang sebelum operasi berada dalam klasifikasi penentuan sta-diurri T|,Ni,Mo, reseksi pembedahan terhadap kanker paru primer yang bertujuan Retinoblastomamenyembuhkan dibenarkan. Tanpa adanya bukti penyebaran ke susunan saraf pusat familialpada saat itu, CT scan otak praoperasi tidak dibenarkan. Pendekatan konservatif iniakan memerlukan pemeriksaan scan terhadap semua tempat yang berkemungkinan Gbr. 17.13. Contoh suatu gen penekan tumor.besar untuk penyakit metastatik dari kanker sel non-kecil paru pada semua penderita. RB = retinoblastoma. Dari: Recombinant DNADalam era penghematan biaya pelayanan kesehatan, pendekatan semacam itu akan di- 2/E oleh Watson, Gilman, Witkowski dan Zol-anggap tidak hemat. ler. Hak cipta © 1992 oleh James D. Watson, Michael Gilman, Jan Witkowski, dan Mark Sayangnya, Tn. OTyne mengalami lesi metastatik di korteks temporalis kanan Zoller. Digunakan dengan izin dari W.H. Free-pada otak. Karena metastasis hampir pasti terdapat di organ lain, tumor otak Tn. man and Co,

264 BAGIAN III / EKSPRESI G E N DAN SINTESIS PROTEIN Nick OTyne t e l a h m e r o k o k s e l a m a 4 0 t a h u n s e b e l u m j a m e n d e r i t a k a n k e r paru. Kenyataanbahwa kanker memerlukan waktu sedemikianlama untuk berkembang menyebabkan kita sulit membuktikan b a h w a karsinogen dalam asap rokok menyebabkankanker paru. Penelitian di Inggris dan Wales memperlihat- kan bahwa konsumsi rokokoleh pria mulai meningkatpada awal tahun 1900-an. Sete- lah selang sekitar 2 0tahun, insiden kanker paru pada pria juga mulai meningkat. Wanita mulai merokokbelakangan, pada sekitartahun 1920-an. Insiden kanker paru pada wanita juga meningkatlagi setelah selang sekitar 2 0 tahun. Mutasi multipel menyebabkan 5.000 200 transformasi sebuah sel 1900 -150 ^o) • ( o ) -100 §1 Pembentukan massa -50 sel tumor dari sel asal Invasi ke jaringan lain O T y n e tidak diterapi secara pembedahan. Walaupun diberikan terapi radiasi paliatif rq)(o):#;(oXpj terhadap otaknya, T n . O T y n e meninggal hanya 9 bulan setelah tumor tersebut dite- Co) # ' # / # ( o ) mukan, suatu perjalanan penyakit yang luar biasa membinasakan untuk keganasan Invasi ke pembuluh darah ini. Pada pemeriksaan autopsi mayat, pada tubuh T n . O T y n e ditemukan beberapa sta- Pertumbuhan tumor di dium penyakit metastatik. bagian lain tubuh • K O M E N T A R B I O K I M I A . Munculnya kanker memerlukan mutasi multi-G b r . 17.14. P e r k e m b a n g a n k a n k e r . A k u m u l a s i pel yang menyebabkan sel normal berproliferasi dan akhimya berkembangmutasi di sejumlah gen menyebabkan transfor- menjadi keganasan. Mutasi ini dapat meliputi onkogen dan gen penekan tu-masi. Sel kanker dapat menginvasi jaringanlain dan bermetastasis. mor. Beberapa keluarga memiliki kecenderungan kuat menderita kanker. Gen dalam individu inimungkin telah mengalami beberapa mutasi dini, dan hanya diperlukan be- berapa mutasi somatik tambahan untuk memunculkan kanker. Kanker familial ini me- liputi retinoblastoma familial, polip adenomatosa kolon familial, dan neoplasia endokrin multipel, yang salah satu bentuknya meliputi tumor tiroid, paratiroid, dan medula adrenal ( M E N tipe II). Penelitian mengenai polip kolon yang jinak danganas memperlihatkan bahwa tumor-tumor ini memiliki sejumlah kelainan genetik yang berbeda. Insiden mutasi meningkat sesuai dengan derajat keganasan. Pada stadium awal, terjadi proliferasi sel epitel usus yang normal sehingga timbul polip. Perubahan iniberkaitan dengan mutasi p a d a p r o t o - o n k o g e n ras y a n g m e n g u b a h n y a m e n j a d i s u a t u o n k o g e n a k t i f P e r k e m - bangan ke stadium selanjutnya berkaitan dengan delesi atau perubahan suatu gen pe- nekan tumor pada kromosom 5. Sesudah itu, terjadi mutasi di kromosom 18, yang menyebabkan inaktivasi gen yang terlibat dalam adhesi sel, dan d i kromosom 17, yang menyebabkan inaktivasi gen penekan tumor p53. Sel menjadi ganas, dan mutasi selanjutnya menimbulkan pertumbuhan yang lebih agresif dan metastasis (Gbr. 17.15). Urutan mutasi ini tidak selalu diikuti secara persis, tetapi akumulasi mulasi pada gen ini ditemukan pada sejumlah besar karsinoma kolon.

BAB 17 / O N K O G E N DAN BIOLOGI M O L E K U L A R K A N K E R 265Sel epitel Colin Tuma m u l a - m u l a m e m i l i k i usus polip usus tipe jinak yang dapat mengalami transformasi men- normal jadi tumor ganas. Karena ia tidak melaku- kan pemeriksaan rutin seperti yang dipe- Mutasi mengubah ras rintahkan, kemudian salah satu polip tum- dari proto-onkogen buh berubah menjadi ganas. Apabila ia menjadi onkoge datang untuk pemeriksaan kolonoskopi secara teratur, polip inidapat terdeteksiAdenoma pada stadium yang lebih dini, stadium pra- kelas I mallgna dan dapat diangkat secara bedah. Ginak) Delesi atau perubahan gen pada kromosom 5 (penekan tumor)Adenoma kelas II (jinak) Delesi atau perubahan gen pada kromosom 18 (protein perlekatan sel)Adenoma kelas III (jinak)^^^^^^^ Delesi atau perubahan gen pada kromosom 17 yang mengkode p53 (penekan tumor)Karsinoma (ganas) Mutasi tambahanPeningkatan pertumbuhan ^ atau metastasisGbr. 17.15. Kemungkinan langkah-langkah yang terjadi pada perkembangan kanker kolon.Perubahan tidak selalu terjadi dalam urutan seperti di atas, tetapi tumor yang paling jinakmemiliki frekuensi mutasi yang paling rendah dan tumor yang paling ganas memiliki frekuensimutasi yang paling tinggi. Dari Wolfe S L . Mol Cell Biol 1993:943.

266 BAGIAN III / EKSPRESI G E N DAN SINTESIS PROTEIN Bacaan Anjuran Culotta E , Koshland D, Jr: Molecule of the year. p53 sweeps through cancer research. Science 1993;262:1958-1959. Damell J, Lodish H, Baltimore D. Cancer. In: Molecular cell biology. Scientific American Books. New York: W.H. Free- man, 1990:955-1002. Vogelstein B , Fearson E R , Hamilton SR, et al: Genetic alterations during colorectal tumor development. N Engl J Med 1988;319:525.SOALO n k o g e n ras p a d a p o l i p g a n a s Colin T u m a b e r b e d a d a r i p r o t o - o n k o g e n c-ras h a n y adi regio yang mengkode terminal-N protein. Bagian dari urutan normal dan mutandiperlihatkan di bawah: 10 . 2 0 30Normal ATGACGGAATATAAGCTGGTGGTGGTGGGCGCCGGCGGTMutan ATGACGGAATATAAGCTGGTGGTGGTGGGCGCCGTCGGT M u t a s i i n i s e r u p a d e n g a n m u t a s i y a n g d i j u m p a i p a d a o n k o g e n ras d i b e r b a g a i t u -m o r . J e n i s m u t a s i a p a y a n g m e n g u b a h p r o t o - o n k o g e n ras m e n j a d i s u a t u o n k o g e n ?Apa efek mutasi ini terhadap produk protein dari g^n tersebut?JAWABANO n k o g e n ras m e m i l i k i m u t a s i t i t i k d i k o d o n 1 2 ( p o s i s i 3 5 d i u r u t a n D N A ) . T m e n g -gantikan G, menyebabkan residu valin menggantikan glisin pada protein yang diko-dekan. P r o t e i n y a n g d i h a s i l k a n o l e h g e n ras a d a l a h s a l a j j s a t u d a r i p r o t e i n transduceryang dikenal sebagai protein Gkarena berikatan dengan G T P . Ras(protein yang diha-s i l k a n o l e h g e n ras) m e m b a n t u p e n e r u s a n s i n y a l d a r i f a k t o r p e r t u m b u h a n k e p r o t e i nintrasel. Apabila Ras diaktifkan, Ras berikatan dengan G T P . Ras menyebabkan hi-drolisis G T P menjadrGDP danfosfat inorganik, mengembalikannya kekeadaan inak-t i f . M u t a s i y a n g m e n g u b a h ras m e n j a d i s u a t u o n k o g e n m e m p e n g a r u h i k e m a m p u a nRas menghidrolisis G T P . Sehingga Ras mutan tetap aktif, tiada henti merangsang per-tumbuhan secara tidak sesuai.