Руйнування клітинних структур при апоптозі

Фрагментація хромосомної ДНК - неактивний фермент CAD в комплексі з ICAD (інгібітор cad-чинник фрагментації ДНК) розщеплюється каспазою-3, вивільняючи CAD, розрізає ДНК нуклеосомома. Інактівація ферментів, залучених в репарацію ДНК - фермент полі (Adf-ribose) полімераза, або PARP- перший білок виявлений як субстрат для каспаз. PARP залучається до репарації ДНК і каталізує синтез (Adf-ribose) і закріплює на ланцюзі ДНК, руйнуюючи і змінюючи ядерні білки. Здатність PARP репарувати порушення розщепленням PARP каспазою-3.

Інактивація білків, втягнених в реплікацію. Каспази можуть інактивувати ДНК топоізомеразу II, сприяючи руйнуванню ДНК.

Руйнування структурних ядерних білків.Каспаза-6 руйнує ламіни, руйнуючи ядро, що приводить до конденсації хромосом. Чутливість клітин до стимул-реакцій змінюється залежно від експресії про- і анті-апоптозних білків (Bcl-2 білок інгібітору), складності стумулів і стадії клітинного циклу. Далі проходить розпад клітини на везикули, перехід фосфатіділсерину з внутрішнього моношару цитоплазматичної мембрани в зовнішній моношар, зменшення об'єму клітки, зморщування цитоплазматичної мембрани, конденсація ядра (апоптозні тільця), що фагоцитуються макрофагами і клітинами-сусідами.

Иніціатори апоптозу

Зовнішні сигнали (зв'язування ліганда, що індукує смерть рецептором на клітинній поверхні), швидкий варіант, а гранзім B може доставлятися в клітини цитотоксичними T-лімфоцитами, коли вони впізнають інфіковану клітину, активує каспази-3, 7, 8 і 10. Клітинний стрес – радіація, хімікалії, вірусна інфекції, недолік факора росту, оксидазний стрес (кількість bcl-2 білків визначає кількість стресу, необхідного для запуску а. Якщо мітохондрії не справляються з видаленням активних форм O₂, останні ініціюють відкриття пор у зовнішній мембрані і вихід в цитозоль білка, що відповідає за каскад реакцій, які приводять до синтезу протеаз, нуклеаз.

Мітохондрія може бути ключовим регулятором каспазного каскаду і апоптозу - позбавлення від цитохрому-З в мітохондрії може вести до активації каспази 9 і потім каспази 3. Цей ефект досягається через утворення апоптосоми – мультипротеїнового комплексу, що включає цитохром C, Apaf-1, прокаспазу 9 і АТФ.

Питання 4.

Шляхи активації апоптозу

Зовнішній шлях

Клітина може отримувати сигнал, що індукує апоптоз, ззовні, наприклад, від цитотоксичних лімфоцитів. В такому разі активується так званий зовнішній шлях (extrinsic pathway), що починається із рецепторів смерті. Рецептори смерті — це трансмембранні білки, що належать до родини рецепторів фактора некрозу пухлин (ФНП), наприклад сам рецептор ФНП і рецептор смерті Fas. Вони формують гомотримери, в яких кожен мономер має позаклітинний ліганд-зв'язувальний домен, трансмембранний домен і цитоплазматичний домен смерті, що через адаптерні білки залучає та активує прокаспази[9].

Ліганди рецепторів смерті також є гомотримерами. Вони споріднені між собою і належать до родини сигнальних молекул фактора некрозу пухлин. Наприклад, цитотоксичні лімфоцити несуть на своїй поверхні ліганди Fas, що можуть приєднуватись до рецепторів смерті Fas на плазмалемі клітин-мішеней. В такому разі внутрішньоклітинні домени цих рецепторів з'єднуються із адаптерними білками (FADD, Fas-associated death domain), а ті у свою чергу залучають ініціаторні прокаспази 8 і/або 10. Внаслідок цієї серії подій формується сигнальний комплекс, що індукує смерть, — DISC (death inducing signaling complex). Після активації в цьому комплексі ініціаторні каспази розрізають ефекторні прокаспази і запускають апоптичний каскад[9].

Багато клітин синтезують молекули, що у певній мірі захищають їх від активації зовнішнього шляху апоптозу. Прикладом такого захисту може бути експресія так званих рецепторів-приманок (decoy receptors), що мають позаклітинні домени зв'язування лігандів, проте не мають цитоплазматичних доменів сметрі, а отже не можуть запускати апоптозу і конкурують зі звичайними рецепторами смерті за ліганди. Клітини також можуть продукувати білки, що блокують зовнішній шлях апоптозу, наприклад FLIP, що схожий за структурою до прокаспаз 8 і 10, проте не має протеалітичної активності. Він пригнічує зв'язування ініціаторних прокаспаз із комплексом DISC[9].

Внутрішній шлях

Апоптоз також може запускатись із середини клітини, наприклад у випадку її травмування, пошкодження ДНК, нестачі кисню, поживних речовин або позаклітинних сигналів виживання. У хребетних цей сигнальний шлях називається внутрішнім (intrinsic pathway) або мітохондріальним, ключовою подією в ньому є вивільнення певних молекул із міжмембранного простору мітохондрій. До таких молекул зокрема належить цитхром c, що за звичайних умов входить до електрон-транспортного ланцюга мітохондрій, проте у цитоплазмі виконує іншу функцію — приєднується до адаптерного білка Apaf (apoptotic protease actiuating factor-l), викликаючи його олігомеризацію у колесоподібну семичленну структуру, що називається апоптосомою. Апоптосома залучає і активує ініціаторну прокаспазу-9, яка після цього може активувати ініціаторні прокаспази[10].

У деяких клітинах зовнішній шлях апоптозу повинен активувати внутрішній для того щоб ефективно знищити клітину. Внутрішній шлях строго регулюється білками родини Bcl-2[10].

Питання 5.

Апоптосома

Цитохром C звільняється з мітохондрій, зв'язуючись з цитозольним білком Apaf-1. Ця взаємодія змінює конформацію Apaf-1, яка стабілізується зв'язуванням ATP, дозволяючи молекулам Apaf-1 асоціювати один з одним в колесоподібний комплекс, що складається з 7 молекул. Apaf-1, цитохром C і ATP - апоптосома, що приєднує 7 молекул прокаспаз-9.

Рис. Апоптосома

Можливі механізми:

1. Apaf-1, цитохром C і прокаспаза-9 – комплекс може активувати цитозольну прокаспазу-9, що входить в апоптосому.

2. Дві апоптосоми взаємодіють одна з одною, активуючи прокаспазу-9. Оксид азоту NO інгібірує апоптоз в лейкоцитах, гепатоцитах, трофобластах і ендотеліальних клітинахх. Ефект може бути викликаний через нітрозилюровання та інактівацію каспаз-3 -1, -8. NO взаємодіє з гемом гуанілат циклази-->синтез сgmp-->актівация cgmp-залежною протеїнкінази-->експресія протиапоптозних білків.

bcl-2 - родина білків регуляторів апоптозу (bc-2, bcl-xl – протиапоптозні) (Bad, Вах – проапоптозні) | чутливість клітин до апоптозних стимул-реакцій може залежати від балансу проти- і проапоптозних bc-2 білків | стрес - проапоптозні bc-2 білки переміщаються на поверхню мітохондрій, інактивуючи антиапоптозні білки, що призводить до утворення пор в мітохондріях і випуску цитохрому з та інших про-апоптозних молекул з міжмембранного простору -->формується апоптосома-->активація каспазового каскаду.

Поиск по сайту: