Apoptosis at ang biological na kahalagahan nito. Ang proseso ng apoptosis ay maaaring nahahati sa tatlong yugto: signal, effector, at degradation. Daan ng senyas na umaasa sa receptor
13195 0
apoptosis(mula sa Greek. apoptosis- bumagsak) ay ang phenomenon ng programmed cell death, na sinamahan ng isang set ng mga katangian ng cytological sign (marker ng apoptosis) at molekular na proseso. Ang termino ay ipinakilala ni A. Kerr et al.(Kerretal, 1972). Ang pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng apoptosis at nekrosis ay na ang dating ay sinamahan ng isang katangian cascade ng mga reaksyon sa proseso ng cell elimination, at nekrosis ay ang resulta ng isang hindi planadong kaganapan at nangyayari spontaneously (Harmonetal., 1998) (Fig. 1).
kanin. isa. Scheme ng mga pagbabago sa ultrastructural cell sa panahon ng apoptosis at nekrosis, na iminungkahi ng laboratoryo ng espesyal na mikroskopya ng Donetsk State Medical University
Ang isang katangian ng cascade ng mga proseso sa panahon ng apoptosis ay kinabibilangan ng: (a) chromatin condensation, (b) pagkasira ng nucleus, (c) pamamaga ng plasma membrane, (d) cell fragmentation na may pagbuo ng discrete apoptotic bodies (AbT). Ang apoptosis ay maaaring ma-trigger ng parehong panlabas na impluwensya (halimbawa, mga lason) at mga intracellular signal, kabilang ang pag-activate ng "death genes". Sa kasong ito, ang mga mekanismo ng apoptosis ay maaaring hindi lamang ma-program, ngunit kusang-loob din (Filchenkov at Stoika, 1999).
Lumitaw ang apoptosis sa ebolusyon, tila, kasama ang paglitaw ng mga eukaryotic multicellular na organismo upang ayusin ang bilang ng mga selula at magtatag ng ilang mga ugnayan sa pagitan ng mga selula sa katawan. Ang mga cell ay nakikipag-ugnayan sa iba't ibang yugto ng ikot ng buhay, tulad ng paghahati, paglaki, pagkakaiba-iba, at kamatayan. Ang pag-aaral ng mga molekular na mekanismo ng (programmed?) cell death ay naging mga nakaraang taon isa sa pinakamahirap at agarang problema sa biology.
Ang problema ng apoptosis ay kasalukuyang may malaking interes sa bahagi ng mga espesyalista mula sa iba't ibang siyentipikong disiplina. Ang pag-activate ng apoptosis ay nagpapaliwanag sa kurso ng AIDS, mga sakit ng locomotor apparatus, sistema ng nerbiyos, Wilson's, Parkinson's, Alzheimer's at Hutchinson's disease ( progeria, napaagang pag-edad). Marahil, ang mga cell ay namamatay sa pamamagitan ng mekanismo ng apoptosis sa panahon ng cerebral ischemia at stroke, gayundin sa panahon ng anemia (Belushkina at Beletsky, 2004).
Sa isang malusog na katawan, ang mga selula ay karaniwang inaalis sa pamamagitan ng apoptosis sa iba't ibang proseso. Halimbawa, sa panahon ng paglaki at pag-unlad ng katawan. Sa proseso ng pag-unlad ng gitnang sistema ng nerbiyos, mas maraming mga neuron ang nabuo kaysa sa kinakailangan, at ang mga labis ay tinanggal. Ang apoptosis ay kinakailangan din para sa pagpapatupad ng immune response. Ang isa sa mga mekanismo ng pagtatanggol ay nagsasangkot ng isang makabuluhang pagtaas sa bilang ng mga lymphocytes, na, kapag sinalakay ng mga dayuhang microorganism, ay gumagawa ng mga antibodies. Matapos ang pagkasira ng mga microorganism na ito, karamihan sa mga tiyak na nag-uugnay na mga selula ng tissue ay nawasak; kaya, isang mekanismo para sa pag-alis ng mga hindi gustong mga cell ay kinakailangan para sa kaligtasan ng buhay ng organismo.
Ang mekanismong ito ay nagpapatakbo din sa panahon ng pagkasayang ng cell sa ilalim ng pagkilos ng mga cytokine(tumor necrosis factor), na may mga sakit na viral (halimbawa, may acquired immunodeficiency syndrome - AIDS), na may mga sakit na neurogenerative. Ang kakulangan ng apoptosis ay humahantong sa kanser at iba pang mga tumor ang labis nito ay humahantong sa pagkawala ng cell. Sa murang edad, ang apoptosis ay kapaki-pakinabang; sa hinaharap, ito ay kasangkot sa proseso ng pagtanda.
Ang ilang mga palatandaan ng apoptosis na nakikilala ito sa nekrosis ay natukoy:
- phosphatidylserine mula sa panloob na layer ng cytoplasmic membrane ay gumagalaw sa panlabas;
- cytochrome c mula sa intermembrane space ng mitochondria ay pumapasok sa cytoplasm; ay isinaaktibo cysteine proteinases (caspase);
- dumarami ang edukasyon reaktibo na species ng oxygen(AFK); cytoplasmic membrane kulubot, at dami ng cell bumababa;
- mga thread nuclear DNA pumutok sa mga internucleosomal na rehiyon kromatin condenses sa paligid ng periphery ng nucleus, na pagkatapos breaks up sa mga bahagi;
- ang mga cell ay pira-piraso mga vesicle na may intracellular na nilalaman apoptikong katawan). Sa kaibahan sa nekrosis, sa kaso ng apoptosis, ang integridad ng cytoplasmic membrane ay pinananatili hanggang sa mga huling yugto ng proseso, sa kabila ng pag-urong.
Ang ilang mga proseso ng molekular na naobserbahan sa panahon ng apoptosis ay natukoy:
1) aksyon Sa 2 + at Zn 2 + (pangunahin di-organikong mensahero at hormone, ayon sa pagkakabanggit), pagkakaroon ng magkasalungat na katangian,
2) mga pagbabago sa mga protina ng lamad sa mga apoptikong selula,
3) activation ng iba't ibang signal transduction pathway para sa apoptosis.
Sa panahon ng apoptosis, nagbabago ang mga lamad, lalo na, nawawala ang mga glycoprotein at glycolipids sialic acid, at ang dami ng receptor sa ibabaw ng cell ay tumataas vitronectin at, tulad ng nakasaad sa itaas, phosphatidylserine mga kadahilanan na umaakit sa mga macrophage.
Sa panahon ng apoptosis, ang iba't ibang isoform ay isinaaktibo phospholipases c, pagkatapos ay nabuo ang mga pangalawang mensahero diacylglycerol(DAG) at inositol-1,4,5-triphosphate(IP3). Ina-activate ng DAG ang pamilya ng serine at threonine kinase (protein kinase c), at pinasisigla ng IP3 ang paglabas Sa 2 + mula sa mga intracellular depot hanggang sa cytosol. Maaari ring magdulot ng apoptosis tyrosine kinase at ilan lason nakakagambala sa homeostasis Sa.
Ang isang hypothesis ay iminungkahi tungkol sa pagkakaroon ng isang genetic na programa para sa pagsira sa sarili ng mitochondria, mga selula, mga organo, mga organismo, ayon sa pagkakabanggit - mitoptosis, apoptosis, organoptosis, phenoptosis. Ang programang ito ay tinatawag na "samurai law of biology" (V.P. Skulachev, 1996). Sa panahon ng apoptosis, isang partikular na "protina ng pagpapakamatay" ay nabuo sa cell p53 na tumutulong sa pagpapatupad ng programang ito. Ang pag-activate ng protina na ito ng ilang interferon ay may epekto sa paggamot kanser. Sa kasalukuyan, ang problema ng apoptosis ay aktibong pinag-aaralan, dahil nauugnay ito sa paglutas ng problema ng pagtanda. Kung posible na i-regulate ang apoptosis, posibleng pabagalin ang pagtanda ng tao.
Batay sa hypothesis na ang pagsisimula ng self-destruction program ay nagsisimula dahil sa pagbaba ng aktibidad ng antioxidant system (AO C) sa mitochondria at ang akumulasyon ng reactive oxygen species (ROS) sa kanila, isang paraan ang iminungkahi upang labanan. hindi pangkaraniwang bagay na ito sa pamamagitan ng pagpapasok ng mga sangkap na may mga katangian ng antioxidant sa mga organel ng cell.
Gayunpaman, ang pagkilos ng mga kilalang natural na antioxidant, sa partikular na bitamina C at E, ay hindi humantong sa tagumpay. Samakatuwid, ang mga sangkap na may mga katangian ng AOS ay na-synthesize. Pagkatapos ng maraming mga pagsubok, ito ay naka-out na ang pinakamahusay para sa layuning ito ay phenylphosphonium cations(FFK). Mula sa kanila, isang sangkap ang na-synthesize, na tinatawag na "Skulachev ion" (SkQ). Ito ay isang kumplikadong tambalan tetraphenylphosphonium cation, kung saan ang complexing ion ay R(III)(Larawan 2). Ang nasabing istraktura ay may delocalized na positibong singil.
kanin. 2. Ang ion ni Skulachev ay triphenylphosphine na nakatali ng decane sa plastoquinone.
Makikita na ang SkQ ay alkylated na may decane C 10 H 22 ang pagbuo ng isang polarized molecule na may positively charged ion head at isang lipophilic tail. Ang kumplikadong ito ay madaling tumagos sa cell sa pamamagitan ng negatibong sisingilin na lamad ng plasma sa cytoplasm at sa pamamagitan ng mas negatibong sisingilin na mitochondrial membrane sa organelle matrix at naipon doon, marahil bilang isang resulta ng simpleng kapwa pagkahumaling ng magkasalungat na singil ayon sa mga pisikal na batas. Ang Plastoquinone, ayon sa mga may-akda, ay nagdaragdag sa aktibidad ng antioxidant ng ion.
Ang pagkilos ng point kahit na sa mga nanoconcentration ay nagbibigay-daan sa complex na ito na manatili sa loob ng mitochondria nang mahabang panahon (hanggang 4 na araw). Ang mga enzyme na matatagpuan sa endoplasmic reticulum (ER) ay hindi maaaring sirain ang kumplikadong ito sa loob ng mitochondria, dahil hindi nila kayang pagtagumpayan ang lamad na hadlang.
Naniniwala si Skulachev na ang mga katangian ng antioxidant ng SkQ ion ay ginagawang posible na i-neutralize ang mga libreng radical sa loob ng mitochondria at sa gayon ay magkaroon ng positibong epekto sa parmasyutiko sa pamamagitan ng pag-activate ng AO C. Gayunpaman, ang paliwanag na ito ay hindi isinasaalang-alang ang matatag na itinatag na epekto ng mga metal ions sa mga proseso. ng apoptosis, sa partikular, Sa 2 + at Zn 2 + , at ang mga batas ng interelement na interaksyon, sa partikular, ang kanilang antagonismo.
Mula sa punto ng view ng bioinorganics, ang mekanismo ng mga proseso ng apoptosis at ang impluwensya ng mga phenylphosphonium cations sa kanila ay mas kumplikado. Naaayon sa bunga ng batas ng pagpapalit, "libre" Sa inilipat ang mga transition metal ions mula sa mga complex na may mga protina at nucleoprotein, na nakakagambala sa kanilang paggana at nagiging sanhi polymicroelementosis. Sobra Sa 2 + lumilipat mg 2 + , inactivate ang lahat ng metabolic process na nauugnay sa ATP. Una sa lahat, ito ay ipinahayag sa isang pagbawas sa aktibidad ng sodium pump at, dahil dito, ang potensyal ng lamad (Ψ) at ang mga proseso ng free radical neutralization na nakasalalay dito. Dahil sa pag-aalis ng mga kumplikadong ion ng metal mula sa mga enzyme ng AOC ( Fe, Si, Se, Zn) ang aktibidad ng mga enzyme na ito ay nabawasan sa pamamagitan ng kahulugan.
Dahil ang pangunahing AOC enzymes (catalase, peroxidase, cytochrome oxidase, glutathione peroxidase) ay naglalaman ng hemin na may Fe, Si, at selenoproteins Se at ako, sobra Sa 2 + sa cytoplasm ay awtomatikong humahantong sa isang matalim na pagbaba sa aktibidad ng antioxidant nang walang paglahok ng anumang mga gene. Kapag nagtagumpay fractional threshold nagsisimula chain reaction, ibig sabihin, lumilitaw ang isang libreng radikal sa bawat atom na may hindi magkapares na elektron. Inilunsad ang isang hanay ng mga pagbabago ng umiiral nang mga paunang molekula ng valence-saturated sa mas reaktibong mga produkto. Bukod dito, ang mga proseso ng apoptosis ay nagsisimula sa isang paglabag sa aktibidad ng mga lamad, marahil kahit papaano ay nauugnay sa synthesis ng collagen.
"Libre" Sa 2 + gumaganap ng isang mahalagang papel sa mga unang yugto ng pag-unlad ng apoptosis, dahil ito ay nagpasimula chain reaction. Ang konsentrasyon nito sa panahon ng apoptosis sa mga selula ay palaging tumataas. "Libre" Sa cytotoxic, nakakaabala ito sa maraming metabolic process. Sa partikular, bilang isang resulta, endonuclease, na pumuputol sa DNA sa mga panloob na rehiyon ng mga nucleosome, at tissue transglutaminase, na covalently binds ng mga protina sa lamad sa pamamagitan ng isopeptide bonds. Malinaw na nakakagambala ito sa paggana ng parehong mga nucleoprotein at lamad.
Zn 2 + , ayon sa ang batas ng pagpapalit, bilang isang non-transition metal ion ng period 4, na bumubuo ng mga complex na may bioligands na may pinakamataas na K na bibig, ay nakakapagpababa ng konsentrasyon Sa sa mga selula at, samakatuwid, naantala ang pagsisimula ng apoptosis. Samakatuwid, siya ay isinasaalang-alang inhibitor ang prosesong ito, pinipigilan, sa partikular, ang aktibidad ng endonuclease at transglutaminase. Ang pagbagal ng proseso ng pagkamatay ng cell, na napansin ng lahat ng mga mananaliksik ng apoptosis, sa pagpasok sa kanila Zn 2 + ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng katotohanan na ang nilalaman ng "libre" Sa 2 + sa cytoplasm ng mga cell ay bumababa, habang ang aktibidad ng AOS ay tumataas. Samakatuwid, maaaring ipagpalagay na ang anumang epekto na binabawasan ang bahagi ng "libre" Sa 2 + sa cell at organelles nito, ay magpapabagal sa proseso ng pagtanda at magkaroon ng positibong pharmacological effect sa mga sakit na sinamahan ng akumulasyon ng fraction na ito. Kabilang sa mga sakit na ito ay sakit sa mata, osteoporosis, progeria at Down's disease.
Mekanismo chain reaction, pati na rin ang mga tampok nito, ay kilala sa halimbawa bomba atomika. Ang isang katangiang katangian ng reaksyong ito ay ang nito maraming yugto. Kabilang sa pinakamahalagang yugto ay ang pagsisimula ng isang kadena ( pagtanggap sa bagong kasapi), pagpapatuloy ng chain ( henerasyon ng mga bagong aktibong particle= radicals), pagwawakas ng chain (" kamatayan» mga aktibong particle). Ang mga kadena mismo ay maaaring walang sanga, kapag para sa bawat ginugol na aktibong particle mayroong isang bagong nabuo, o sanga-sanga, kapag mayroong dalawa o higit pang mga bagong nabuong particle sa bawat ginugol na aktibong particle.
Maaaring mangyari ang mga branched chain reaction sa nakatigil mode, kapag ang sumasanga rate ay mas mababa kaysa sa rate ng pagkamatay ng mga aktibong particle, at sa hindi nakatigil kapag ang kamatayan ay mas mabagal kaysa sa pagsanga. Sa kasong ito, ang rate ng reaksyon ay tumataas nang malaki at limitado lamang sa pamamagitan ng pagkonsumo ng mga panimulang materyales. Bukod dito, ang paglipat mula sa nakatigil hanggang sa hindi nakatigil na rehimen ay nangyayari nang biglaan na may napakaliit na pagbabago sa konsentrasyon ng isa sa mga paunang sangkap - isang chain na "pagsabog" ay sinusunod.
Ang mga reaksyon ng kadena ay nakikilala sa pamamagitan ng isang napaka-epektibong pagbabago sa kanilang mga katangian, at kahit na direksyon, sa pagkakaroon ng hindi gaanong karumihan ng mga sangkap na may kakayahang mag-alis ng mga aktibong particle mula sa system, iyon ay mga inhibitor, o, sa kabaligtaran, upang mapadali ang kanilang pagbuo - mga pasimuno. Ito ay sa pamamagitan ng mekanismong ito na ang proseso ng apoptosis ay bubuo sa maraming yugto at napakabagal sa mga unang yugto. Samakatuwid, kapag isinasaalang-alang ang problemang ito, ang isa ay dapat magpatuloy mula sa pangkalahatang mga pattern, at hindi mga pribado na nauugnay sa "mga gene ng kamatayan" o "pakikibaka" sa mga libreng radical. Ito ay para sa kadahilanang ito na ang mga antioxidant na bitamina E at C ay walang makabuluhang epekto sa mga proseso ng apoptosis, dahil kumikilos sila hindi sa sanhi ng chain reaction, ngunit sa kinahinatnan nito.
R(III) sa SkQ, bilang isang complexing agent, hindi nito nagagawang paulit-ulit na baguhin ang valence nito, na talagang kinakailangan para sa proseso ng paglilipat ng elektron na nagaganap sa AOS. Kasabay nito, ito ay kilala na P(V) nabuo sa panahon ng oksihenasyon R(III), ay isang bahagi ng mga oxygen acid, sa partikular na phosphoric acid, na madaling nagbubuklod sa Sa 2 + , na bumubuo ng triphosphate Ca 3 (P 3 O 10) 2. Ang pentavalent phosphorus anion sa tambalang ito ay ahente ng sequestering, at ang nagresultang asin ay matatag, na humahantong sa Sa 2 + mula sa pangkat na "malaya".
Mula sa pananaw ng bioinorganics, phenylphosphonium cations, kung nakapasok sila sa loob ng mga cell at mitochondria, ay nagsisilbing isang epektibong mapagkukunan ng aktibong posporus upang neutralisahin ang labis na "libre" Sa 2 + . Iyon ay, sila, tulad ng Zn 2 + , lumabas inhibitor chain reaction ng apoptosis, ngunit may ibang mekanismo ng pagkilos.
Ang inilarawan na mekanismo ng apoptosis ay nagpapaliwanag, sa partikular, ang katotohanan na ang buhay ng Atlantic salmon ay pinalawig kapag ang mga hasang ay nahawaan ng larvae ng bivalve mollusc. Margarititera margarititera. Ang mga larvae na ito ay matinding sumisipsip ng "libre" Sa 2 + upang bumuo ng kanilang sariling shell, iyon ay, sa kasong ito, sila ay naging isang sequestering agent sa chain reaction ng polymicroelementosis na nagsimula, na humaharang sa reaksyong ito.
Ang albatross ay nabubuhay nang halos 50 taon, at sa panahon ng kanyang buhay ay walang mga palatandaan ng pagtanda, kabilang ang reproductive function, pagkatapos nito ang ibon ay biglang namatay mula sa isang kusang "paputok" na acceleration ng mga proseso ng apoptosis. Ito ay dahil sa katotohanan na, ayon sa panuntunan ng fractional threshold, sa ilang mga punto ang pagtaas ng konsentrasyon ng "libre" na Ca 2+ ay nagtagumpay sa gayong threshold, isang hindi nakatigil na yugto ng reaksyon ng kadena, na humahantong sa isang mabilis na pangwakas - ang pagkamatay ng organismo.
Ang mga eksperimento sa mga hayop (mga daga sa laboratoryo, kuneho, aso, pusa, kabayo) na may retinal dystrophy at katarata, na itinanim sa mga mata na may 20 nM SkQ na solusyon, ay nagpakita na pagkatapos ng ilang linggo ng paggamot, ang mga sakit sa mata ay gumaling, at maging ang ilan. ang mga bulag na hayop ay nagsimulang makakita ng malinaw. Mayroong positibong paunang data sa paggamit ng SkQ para sa paggamot ng 12 iba't ibang sakit sa senile, sa partikular, osteoporosis, atake sa puso at mga sakit sa mata glaucoma at katarata. Ang iminungkahing mekanismo para sa pagbuo ng apoptosis ay ipinapakita sa Fig. 3.
kanin. 3. Iminungkahing mekanismo para sa pagbuo ng apoptosis
Ang problema ng cancer ay kabaligtaran ng problema ng apoptosis. Hindi tulad ng pag-iipon, kapag kinakailangan na pabagalin ang proseso ng apoptosis, sa kanser kinakailangan na gawin ang eksaktong kabaligtaran - upang mapabilis ang prosesong ito sa mga selula ng kanser. Ang pinaka-epektibo para dito ay maaaring mga hakbang na nagpapataas ng nilalaman ng "libre" na bahagi Sa sa cytosol ng mga cell at sa mitochondria sa itaas ng fractional threshold, pagkatapos nito ang isang chain reaction ng apoptosis ay nagsisimula sa anyo ng pagkamatay ng mga selula ng kanser. Batay sa mga kakaiba ng mga mekanismo ng reaksyon ng kadena, ang isang katulad na epekto ay dapat na lumitaw na sa nanoconcentrations ng mga aktibong sangkap.
Tulad ng para sa teorya ng apoptosis bilang isang genetically programmed na kamatayan, ang hypothesis ng isang chain reaction ng metal-ligand homeostasis disturbance ay tila hindi gaanong malamang. Ang mga reaksyon ng chain ay sumasalamin sa mas pangunahing natural na proseso kaysa sa mga kasamang genetically fixed biological manifestations. Samakatuwid, ang hypothesis tungkol sa likas na katangian ng apoptosis, bilang isang pagpapakita ng isang chain reaction ng calcium microelementosis, na nagiging polymicroelementosis, ay hindi maaaring itapon nang hindi ipinapaliwanag ang papel ng mga metal sa prosesong ito mula sa punto ng view ng isang pangkalahatang tinatanggap na teorya.
Alam na ang pagsulat ng isang code ay hindi palaging tumutugma sa "central dogma" ng biology (DNA > RNA > protein). Minarkahan ang pagbubukas Mga Premyong Nobel Ang mga reverse revertases, kabilang ang telomerase (2009), pati na rin ang mga prion (Prusiner, 1997), ay nagpapatunay sa pagiging lehitimo ng pananaw na ito. Ang activation ng "dormant genes" ay sanhi ng isa o ibang estado ng metal-ligand homeostasis. Halimbawa, ang ratio ng mga metal na nauugnay sa mga metabolic disorder Xi, "nagising" alinman sa protina synthesis gene para sa Wilson's disease, na kasalukuyang nalulunasan, o ang protina synthesis gene para sa Menkes' disease, na hindi pa nalulunasan. Kasabay nito, ganap na pinipigilan ng "nagising" na gene ang isa pa (Bertini, 2008).
Medikal na bioinorganics. G.K. Barashkov
Sa proseso ng paglitaw ng mga multicellular na nabubuhay na organismo, ang mga mekanismo para sa pag-regulate ng tamang paglaki at pag-unlad ay kinakailangan, ang isa sa mga naturang regulator ay apoptosis.
Ang apoptosis ay isang anyo ng naka-program na pagkamatay ng cell, na nagpapakita ng sarili sa isang pagbawas sa laki ng cell, fragmentation at condensation ng chromatin, pampalapot ng mga lamad (panlabas at cytoplasmic) nang walang pagtagas ng mga nilalaman ng cell sa kapaligiran nito.
Ang proseso ay dalawang yugto:
1. Ang unang yugto ay tinatawag na tago at nakabatay sa pagpapadaloy ng mga signal ng apoptosis. Sa madaling salita, ang "problem-solving phase". Depende sa likas na katangian ng pagkilos ng stimuli, maaari itong nahahati sa 2 uri:
a) Pagkasira ng DNA sa pamamagitan ng pagkakalantad sa mga lason, radiation at iba pang mga kadahilanan;
b) pag-activate ng mga "rehiyon ng pagkamatay ng cell" (RCD) na mga receptor.
Ang "rehiyon ng pagkamatay ng cell" ay ang mga receptor sa mga lamad ng lahat ng mga cell na nakikita ang stimuli upang i-activate ang apoptosis. Kung ang bilang ng mga aktibong receptor ay tumaas, ang bilang ng mga physiologically namamatay na mga cell ay tumataas din. Kabilang sa mga pinaka-pinag-aralan na RCC ang CD95 (Fas, Apo1), TNFR1 (p55, CD120a), pati na rin ang CAR1, D3, DR4, DR5, atbp. Ang prosesong ito ay hindi sinamahan ng pinsala sa DNA.
2. Ang pangalawang yugto ay tinatawag na "effector" dahil ang pagkasira ng mga cellular ultrastructure ay nangyayari sa loob nito. Ang mga pangunahing gumaganap ng effector phase ay endonucleases, cysteine proteases (caspases), lysosomal at serine protease.
Nagmungkahi si Farber E. (1994) ng klasipikasyon ng programmed cell death (PCD):
Ang programmed developmental cell death ay isang kamatayan na nangyayari sa panahon ng normal na cell development at/o metamorphosis.
Programmed physiological death ng differentiated cells ng mature organisms sa panahon ng pagkasira ng hyperplastic tissues bilang resulta ng exogenous at endogenous na pinsala sa mga organ at tissue. Nagpapakita ito ng sarili kapag kinakailangan upang maibalik ang komposisyon ng cellular.
Programmed biochemical cell death pagkatapos ng pagkilos ng mga pathogens ng iba't ibang pinagmulan. Ang ganitong uri ng kamatayan ay hindi pisyolohikal, dahil ito ay tugon ng isang organismo (aktibo o pasibo) sa isang nakakapinsalang ahente.
Ang lahat ng anyo ng MCG ay batay sa isang genetically determined program ng cell death. Ito ay nakumpirma sa pamamagitan ng paglahok ng maraming mga gene sa batayan ng programang ito sa antas ng cell at sa pamamagitan ng pagkakaroon ng mga partikular na gene na kumokontrol sa prosesong ito.
Mayroong ilang mga regulator ng apoptosis, ang isa ay nangyayari sa pakikilahok ng mga cytokine. Ang mga cytokine ay mga protina kung saan nagbubuklod sila sa mga tiyak na receptor sa mga target na selula at kinokontrol ang kanilang pagkita ng kaibhan at paglaganap. Ang proseso ng apoptosis ay na-trigger kapag ang isang partikular na receptor ay lumalapit sa ligand nito, ang extracellular death protein (TNF-a, FasL, TRAIL, Apo-3L). Ang pinaka-pinag-aralan ay ang FasL ligand, na kadalasang nakakabit sa mga activated T-lymphocytes at NK-cell kapag nakikipag-ugnayan sa mga partikular na APO1/CD95/Fas cell receptors. Sa mga testicle at tissue ng mata, ang FasL ay nagbibigay ng proteksyon laban sa autoimmune na pinsala sa sarili nitong mga selula. Ang prinsipyo ng pagkilos ay upang maisaaktibo ang isang tiyak na protease - caspase 8, na kung saan ay nagsisimula sa proseso ng MCG. Ang isang alternatibong landas ay ang mitochondrial pathway ng pag-activate ng apoptosis na may pakikilahok ng mga protina ng pamilyang Bcl-2. Ang landas na ito ng apoptosis ay nagsisimula sa pagkasira ng DNA o sa pagkilos ng mga nakakalason na ahente sa cell. Ang pangunahing kaganapan ng landas na ito ay isang pagtaas sa pagkamatagusin ng panlabas na mitochondrial membrane, na kung saan ay nailalarawan sa pamamagitan ng paglabas ng mga apoptogenic na protina (cytochrome C, procaspase -2, -3, at -9, AIF (apoptosis inducing factor) mula sa intermembrane space sa cell cytoplasm dahil sa pagkalagot ng mitochondrial membrane o pagbubukas ng mataas na permeable channel sa panlabas na lamad ng mitochondria.
Ang pinakamahalagang "receptor" para sa pinsala sa DNA ay ang tinatawag na "tagapag-alaga ng genome" - ang p53 na protina. Karaniwan, ang protina na ito ay hindi aktibo at naisaaktibo dahil sa hypoxia, pag-activate ng mga oncogenes, pagkasira ng DNA, o pagkakalantad sa iba pang mga ahente ng cytotoxic. Ang papel ng gene sa proseso ng MCG ay napakahalaga, dahil ang sanhi ng pag-unlad ng 50% ng mga tumor ay isang mutation ng p53 gene. Ang apoptosis ay kinokontrol ng p53 na protina sa maraming paraan: pag-activate ng Bax o Bid genes; pag-activate ng edukasyon libreng mga form oxygen, na humahantong sa peroxidation, na humahantong sa pagpapalabas ng cytochrome C mula sa mitochondria; Fas mRNA induction, pati na rin ang Fas release sa cell surface mula sa Golgi apparatus; pagpapasigla ng pagbuo ng APAF-1; pagpapasigla ng caspase 6 expression; ang paglipat ng isang bahagi ng mga molekula ng p53 gene mismo sa mitochondria, na sinusundan ng paglabas ng cytochrome C.
Ang isang mahalagang mekanismo ng apoptosis ay ang synthesis at activation ng mga proapoptotic compound ng Bcl-2 family. Sa unang pagkakataon, ang isang protina ng pamilyang Bcl-2 ay inilarawan bilang isang oncogene sa B-cell lymphoma, na humantong sa pagbuo ng isang clone ng tumor sa pamamagitan ng pagtaas ng kaligtasan ng mga selula ng tumor. . Sa kasalukuyan, ang pamilyang Bcl-2 ay kinabibilangan ng isang pangkat ng mga protina na may katulad na mga komposisyong morphological at nahahati sa dalawang grupo: mga apoptosis inducers at apoptosis inhibitors. Ang desisyon tungkol sa pagkamatay ng cell ay ginawa batay sa kamag-anak na pamamayani ng mga aktibong suppressor o tagapagtaguyod ng apoptosis. Ang mekanismo ng pagkilos ay batay sa pagkilos ng mga proapoptotic na protina ng pamilyang Bcl-2, na bumubuo ng mga pansamantalang megachannel sa halip na mga physiological (para sa Ca2+, O2, Na+/K+), kung saan nagsisimulang dumaloy ang cytochrome C at iba pang apoptosis factor. . Ang Cytochrome C ay kinakailangan para sa pagbuo ng apoptosome, kung saan ang caspase 9 ay isinaaktibo.
May isa pa, nakaka-stress, apoptotic na landas na nagpapagana sa caspase 9 sa pamamagitan ng Apaf-1 complex (apoptotic protease-activating factor). Ang mga pagbabago sa conformational sa Apaf-1 na sapilitan ng cytochrome C mula sa nasirang mitochondria at ATP ay nagpapahintulot sa recruitment ng caspase 9 profactor sa pamamagitan ng kanilang karaniwang domain. Ang Caspase 9 ng apoptosome, naman, ay nagiging sanhi ng pag-activate ng effector K(3,7), na nagpapasimula ng matinding proteolysis at naglalabas ng nakagapos na DNase, na sumisira sa chromatin. Partikular na kapansin-pansin ang papel ng Bid protein, na isang link sa pagitan ng dalawang apoptosis pathway - ang mitochondrial pathway at death receptor pathway (K8 exposure).
Sa kasalukuyan, ang pag-aaral ng proseso ng apoptotic cell death ay may malaking interes sa medisina. Ang paglabag sa mga proseso ng physiological na kamatayan ay may mahalagang papel sa pag-unlad ng mga kondisyon ng pathological, kabilang ang mga sakit sa oncological at autoimmune.
Sa kasalukuyan, maraming mga sakit na nauugnay sa pagtaas ng apoptosis ay kilala: follicular lymphoma, kanser ng reproductive system sa mga kababaihan at lalaki (ovaries, prostate), glomerulonephritis, mga impeksyon sa viral (adenovirus, herpes virus, poxvirus). Pati na rin ang mga sakit na nauugnay sa pagsugpo sa mga proseso ng apoptosis: AIDS, neurodegenerative na sakit (Alzheimer's, Parkinson's), nakakalason na sakit sa atay, cerebellar degeneration, atbp.
Ang pag-aaral ng mga mekanismo ng apoptosis ay nagbibigay sa atin ng mga ideya tungkol sa pag-unlad ng ilang mga sakit at ang kanilang kurso. Magagamit na natin ang kaalamang ito upang maiwasan ang mga sakit sa iba't ibang yugto ng pathogenesis (pagwawasto at regulasyon).
Ang apoptosis ay isang napakahalagang proseso sa ontogeny ng bawat buhay na organismo. Ang prosesong ito ay nagpapahintulot sa iyo na mapanatili ang panloob na homeostasis, kontrol tamang paglaki at ang pag-unlad ng katawan, kung wala ang mekanismo ng apoptosis sa ating katawan ay magkakaroon ng kaguluhan, isang malaking bilang ng mga genetic na pagbabago, random na cell division.
Bibliograpiya:
1. Vladimirskaya E.B. Mga mekanismo ng apoptotic cell death / E.B. Vladimirskaya // Hematology at transfusiology. - 2002. - T.47, No. 2, - S. 35 - 40.
2. Robinson M.V. Apoptosis ng mga selula ng immune system / M.V. Robinson, M.A. Trufakin // Mga tagumpay ng modernong biology. - 1991. -V.3 isyu. 2. - S. 246 - 259.
3. Adams J.M. Mga paraan ng pagkamatay: maramihang mga landas sa apoptosis / J.M. Adams // Genes and Development/ - 2003. - N 17. - P. 2481 - 2495.
4. Itoh K. Central role ng mitochondria at p53 sa Fas-mediated apoptosis ng rheumatoid synovial fibroblasts / K. Itoh, H. Hase, H. Kojima et al. // Reumatology. - 2004. - N 43. - P.277-285.
5.& Newton K. Caspases signal hindi lamang apoptosis kundi pati na rin antigen-sapilitan activation sa mga cell ng immune system / K. Newton, A. Strasser// Genes at Development. - 2003. - Vol.17, N7. – P.819 – 825.
Ang apoptosis ay maaaring simulan ng panlabas o intracellular na mga kadahilanan. Halimbawa, bilang resulta ng hypoxia, hyperoxia, subnecrotic na pinsala sa pamamagitan ng kemikal o pisikal na mga ahente, cross-linking ng kaukulang mga receptor, pagkagambala sa mga signal ng cell cycle, pag-alis ng mga salik ng paglago at metabolismo, atbp. Sa kabila ng iba't ibang mga kadahilanan sa pagsisimula, dalawa Ang mga pangunahing pathway para sa apoptosis signal transduction ay nakikilala: receptor-dependent signaling pathway na kinasasangkutan ng cell death receptors at ang mitochondrial pathway.
Daan ng senyas na umaasa sa receptor
Scheme ng apoptosis signaling sa pamamagitan ng death receptors CD95, TNFR1 at DR3
Ang proseso ng apoptosis ay madalas na nagsisimula sa pakikipag-ugnayan ng mga partikular na extracellular ligand na may mga cell death receptor na ipinahayag sa ibabaw. lamad ng cell. Ang mga receptor na nakakaramdam ng signal ng apoptosis ay kabilang sa superfamily ng TNF receptor. Ang pinaka-pinag-aralan na mga receptor ng kamatayan, kung saan ang isang papel sa apoptosis ay inilarawan at tinukoy, ay ang CD95 at TNFR1. Kasama sa mga karagdagang ang CARI, DR3, DR4 at DR5.
Ang lahat ng mga receptor ng kamatayan ay mga transmembrane na protina na nailalarawan sa pagkakaroon ng isang karaniwang pagkakasunud-sunod ng 80 amino acid sa cytoplasmic domain. Ang sequence na ito ay tinatawag na death domain at ito ay mahalaga para sa signal transduction ng apoptosis. Ang mga extracellular na rehiyon ng mga receptor ng kamatayan ay nakikipag-ugnayan sa mga trimer ng ligand. Ang mga trimer ng ligand, bilang resulta ng pakikipag-ugnayan, ay nag-trimerize ng mga receptor ng kamatayan. Ang kaya na-activate na receptor ay nakikipag-ugnayan sa naaangkop na intracellular adapter. Para sa CD95 receptor, ang adapter ay FADD. Para sa mga receptor ng TNFR1 at DR3, ang TRADD ay ang adaptor.
Ang adapter na nauugnay sa death receptor ay nakikipag-ugnayan sa mga effector—mga hindi aktibong precursor ng mga protease mula sa pamilya ng mga nagsisimulang caspases—na may mga procaspases. Bilang resulta ng kadena ng pakikipag-ugnayan ng ligand-receptor-adapter-effector, nabuo ang mga pinagsama-samang kung saan ang mga caspases ay isinaaktibo. Ang mga pinagsama-samang ito ay tinutukoy bilang mga apoptosome, apoptotic chaperone, o death-inducing signaling complex. Ang isang halimbawa ng isang apoptosome ay ang FasL-Fas-FADD-pro-caspase-8 complex, kung saan ang caspase-8 ay isinaaktibo.
Ang mga death receptor, adapter, at effector ay nakikipag-ugnayan sa isa't isa sa pamamagitan ng mga domain na katulad ng istraktura: DD, DED, CARD. Ang DD ay kasangkot sa pakikipag-ugnayan ng Fas receptor sa FADD adapter at sa pakikipag-ugnayan ng TNFR1 o DR3 na mga receptor sa TRADD adapter. Sa pamamagitan ng DED domain, ang FADD adapter ay nakikipag-ugnayan sa mga pro-caspases -8 at -10. Ang CARD domain ay kasangkot sa pakikipag-ugnayan ng RAIDD adapter sa procaspase-2.
Tatlong panimulang caspases ang maaaring i-activate sa pamamagitan ng mga death receptor: −2; −8 at −10. Ang mga activated initiating caspases ay higit na kasangkot sa pag-activate ng effector caspases.
Mitochondrial signaling pathway
Ang mitochondrial signaling pathway ng apoptosis ay natanto bilang isang resulta ng paglabas ng mga apoptogenic na protina mula sa intermembrane space ng mitochondria papunta sa cell cytoplasm. Ang mga apoptogenic na protina ay maaaring ilabas sa dalawang paraan: sa pamamagitan ng pagkalagot ng mitochondrial membrane o sa pamamagitan ng pagbubukas ng mataas na permeable na mga channel sa panlabas na mitochondrial membrane.
Modelo ng apoptosome formation "Cytochrome c - Apaf-1 - CARD - procaspase-9". Kaya ang activated caspase-9 ay nagre-recruit ng pro-caspase-3, na kung saan ay na-activate sa caspase-3
Ang pagkalagot ng panlabas na mitochondrial membrane ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng pagtaas sa dami ng mitochondrial matrix. Ang prosesong ito ay nauugnay sa pagbubukas ng mga pores ng mitochondrial membrane, na humahantong sa pagbaba sa potensyal ng lamad at mataas na amplitude na pamamaga ng mitochondria dahil sa osmotic imbalance. Ang mga pores na may diameter na 2.6-2.9 nm ay may kakayahang magpasa ng mga low-molecular substance na tumitimbang ng hanggang 1.5 kDa. Ang pagbubukas ng mga pores ay pinasigla ng mga sumusunod na kadahilanan: inorganic phosphate; caspase; SH reagents; pagkaubos ng mga selula sa pamamagitan ng pinababang glutathione; pagbuo ng reactive oxygen species; uncoupling ng oxidative phosphorylation sa pamamagitan ng protonophore compounds; isang pagtaas sa nilalaman ng Ca sa cytoplasm; pagkakalantad sa ceramide; pag-ubos ng mitochondrial pool ng ATP, atbp.
Bilang isang alternatibong landas para sa pagpapalabas ng mga apoptogenic na protina mula sa intermembrane space ng mitochondria, ang pagbuo ng isang channel ng protina sa panlabas na mitochondrial membrane ay isinasaalang-alang. Sa isang paraan o iba pa, ang mga sumusunod ay inilabas sa cytoplasm: cytochrome c, isang protina na may molekular na timbang na 15 kDa; procaspase -2, -3 at -9; Ang AIF ay isang flavoprotein na may molecular weight na 57 kDa.
Ang cytochrome c sa cell cytoplasm ay kasangkot sa pagbuo ng apoptosome kasama ang Apaf-1 na protina. Noong nakaraan, ang Apaf-1 ay sumasailalim sa isang pagbabago sa konpormasyon bilang isang resulta ng isang reaksyon na kumukonsumo ng enerhiya ng ATP. Ipinapalagay na ang binagong Apaf-1 ay nakakakuha ng kakayahang magbigkis ng cytochrome c. Bilang karagdagan, ang Apaf-1 CARD-domain ay nag-a-access ng pro-caspase-9. Bilang isang resulta, ang oligomerization ng hindi bababa sa 8 mga subunit ng binagong protina ng Apaf-1 ay nangyayari sa pakikilahok ng cytochrome c at procaspase-9. Ito ay bumubuo ng isang apoptosome na nagpapagana ng caspase-9. Ang mature na caspase-9 ay nagbubuklod at nag-a-activate ng pro-caspase-3 upang bumuo ng effector caspase-3. Ang flavoprotein AIF na inilabas mula sa intermembrane space ng mitochondria ay isang effector ng apoptosis, na kumikilos nang nakapag-iisa sa mga caspases.
Iba pang mga paraan upang mapukaw ang apoptosis
Dapat pansinin na ang pagpapatupad ng apoptosis ay maaaring mangyari bilang isang resulta ng pinagsamang pagkilos ng dalawang pangunahing mga landas ng senyas, umaasa sa receptor at mitochondrial. Bilang karagdagan, mayroong isang bilang ng mga hindi gaanong karaniwang mga mekanismo para sa pagsisimula ng apoptosis. Halimbawa, dahil sa pag-activate ng procaspase-12, na naisalokal sa endoplasmic reticulum. Ang paglabas at pag-activate ng procaspase-12 sa kasong ito ay dahil sa mga kaguluhan sa intracellular homeostasis ng mga calcium ions. Ang pag-activate ng apoptosis ay maaari ding maiugnay sa may kapansanan sa pagdirikit ng cell.
Bilang isa pang kadahilanan na nag-uudyok sa apoptosis, ang pag-atake ng mga nahawaang selula ng cytotoxic T-lymphocytes ay isinasaalang-alang, na, bilang karagdagan sa pag-activate ng Fas receptor, ay nakakapag-secrete ng perforin malapit sa lamad ng nahawaang selula. Nagpo-polymerize ang Perforin upang bumuo ng mga transmembrane channel kung saan pumapasok ang lymphotoxin-alpha at isang pinaghalong serine protease sa cell. Ang Granzyme B pagkatapos ay isinaaktibo ang caspase-3 at ang caspase cascade ay sinimulan.
Ang pagsisimula ng pagkamatay ng cell ay posible sa pagpapalabas ng lysosomal protease - cathepsins. Halimbawa, ang caspase-8 ay nag-uudyok sa pagpapalabas ng aktibong cathepsin B mula sa mga lysosome, na pagkatapos ay tinatanggal ang regulatory protein Bid. Bilang resulta, ang aktibong t-Bid na protina ay nabuo, na siya namang nagpapagana sa proapoptotic na Bax na protina.
Pangkalahatang scheme ng "classical" mammalian apoptosis
yugto ng effector
Sa yugto ng effector, ang iba't ibang mga pasimuno na landas ay na-convert sa isang karaniwang apoptotic na landas. Bilang isang patakaran, mayroong isang pag-activate ng isang kaskad ng mga protina-effector at protina-modulators na kumokontrol sa kanila. Ang mga pangunahing effectors ng apoptosis ay caspases. Sa proseso ng pag-activate, nagti-trigger sila ng caspase cascade: kumplikadong intertwined chain ng mga interaksyon ng initiating at effector caspases.
Caspase cascade
Ang mga caspases ay mga cysteine protease na pumuputol sa mga sequence ng amino acid pagkatapos ng residue ng aspartic acid. Nabuo ang mga caspase dahil sa pag-activate ng mga procaspases, na kinabibilangan ng 3 domain: isang regulatory N-terminal domain, malaki at maliit na mga subunit. Ang pag-activate ay nangyayari sa pamamagitan ng pagpoproseso ng proteolytic: lahat ng tatlong domain ay na-cleaved, ang prodomain ay pinaghihiwalay, at ang natitirang malaki at maliit na mga subunit ay nauugnay, na bumubuo ng isang heterodimer. Ang dalawang heterodimer ay karagdagang bumubuo ng isang tetramer, isang kumpletong caspase na may dalawang catalytic site.
Ang mga caspases ay matatagpuan sa karamihan ng mga nabubuhay na organismo. Sa mga mammal, 13 caspases ang natukoy. Ang ilan sa kanila ay hindi kasangkot sa apoptosis. Ang natitirang mga caspases na kasangkot sa apoptosis ay nahahati sa initiator at effector. Ini-activate ng mga caspases ng inisyator ang mga effector caspases, na pumukaw at direktang kasangkot sa pagbabagong-anyo ng cell. Bilang resulta, ang mga pagbabago sa morphological at biochemical ay humantong sa pagkamatay ng cell sa pamamagitan ng apoptosis.
Ang isa sa mga pangunahing pag-andar ng effector caspases ay ang direkta at hindi direktang pagkasira ng mga istruktura ng cellular. Ang mga protina ng nuclear lamina ay sumasailalim sa hydrolysis, ang cytoskeleton ay nawasak, at ang mga protina na kumokontrol sa cell adhesion ay pinuputol. Ang isa pang mahalagang pag-andar ng effector caspases ay ang hindi aktibo ng mga protina na humaharang sa apoptosis. Sa partikular, ang DFF inhibitor ay na-cleaved, na pumipigil sa pag-activate ng apoptotic DNase CAD. Ang mga anti-apoptotic na protina ng pamilyang Bcl-2 ay napapailalim din sa pagkawasak. Sa wakas, bilang isang resulta ng pagkilos ng mga effector caspases, nangyayari ang paghihiwalay ng mga domain ng regulasyon at effector na kasangkot sa pag-aayos ng DNA, pag-splice ng mRNA, at pagtitiklop ng DNA.
Mga karagdagang effectors ng apoptosis
Bilang karagdagan sa mga caspases, mayroong iba pang mga effectors ng apoptosis. Halimbawa, ang AIF flavoprotein na inilabas mula sa mitochondrial intermembrane space ay kumikilos sa pamamagitan ng isang caspase-independent pathway. Kapag nasa cell nucleus, nagiging sanhi ng chromatin condensation ang AIF at pinapagana ang mga endonucleases na kasangkot sa fragmentation ng DNA. Batay sa pang-eksperimentong data, natagpuan na ang apoptosis na nagaganap sa pagkakaroon ng AIF ay hindi pinipigilan ng isang caspase inhibitor. Ang mga Calpain, mga miyembro ng pamilya ng cytosolic Ca-activated cysteine protease, ay itinuturing din bilang mga effector ng apoptosis. Ang kanilang papel sa apoptosis ay hindi pa rin gaanong nailalarawan.
yugto ng pagkasira
Ang resulta ng naka-program na pagkamatay ng cell, anuman ang paunang panimulang epekto, ay ang pagkasira ng cell sa pamamagitan ng pagkapira-piraso sa hiwalay na mga apoptotic na katawan na limitado ng lamad ng plasma. Ang mga fragment ng isang patay na selula ay kadalasang napakabilis na na-phagocytize ng mga macrophage o mga kalapit na selula, na lumalampas sa pagbuo ng isang nagpapasiklab na reaksyon.
Mga pagbabago sa morpolohiya
Karaniwan, ang pagkasira ng isang namamatay na cell ay maaaring nahahati sa tatlong magkakasunod na yugto: paglabas, pagdurugo, at paghalay. Ang pagkasira ng karamihan sa mga cell ay nagsisimula sa paglabas ng mga attachment extracellular matrix at muling pagsasaayos ng focal adhesion. Sa loob ng namamatay na cell, ang mga microtubule ng cytoskeleton ay nagde-depolymerize. Ang mga microfilament ng intracellular actin ay muling nag-aayos sa mga nakagapos sa lamad na peripheral annular bundle. Bilang isang resulta, ang cell ay nakakakuha ng isang bilugan na hugis. Kasunod ng paglabas, ang yugto ng blebbing ay nailalarawan sa pamamagitan ng pag-urong ng mga peripheral actin ring. Bilang resulta ng mga contraction, ang lamad ng cell ay bumubuo ng mga pamamaga, ang cell ay tila "kukuluan". Ang proseso ng blebbing ay pabagu-bago at nangangailangan isang malaking bilang ATP. Ang blebbing phase sa ilalim ng normal na mga kondisyon ay nakumpleto sa halos isang oras. Bilang isang resulta, ang mga cell fragment sa maliit na apoptotic katawan, o ganap na condenses, rounding at lumiliit sa laki.
Mga pagbabago sa biochemical
Sa antas ng molekular, ang isa sa mga kahihinatnan ng apoptosis ay ang pagkapira-piraso ng DNA na may partisipasyon ng mga nucleases. Sa una, ang malalaking fragment na may 30,000-700,000 base pairs ay nabuo, na higit na nahahati sa internucleosomal region sa mga segment ng 180-190 base pairs o multiple ng mga value na ito. Ang fragmentation ng DNA ay isang katangian ngunit hindi obligadong tanda ng apoptosis, dahil may mga obserbasyon kung saan ang proseso ng nuclear fragmentation ay nagpatuloy nang walang kasabay na fragmentation ng DNA.
Ang isa pang makabuluhang kahihinatnan ng apoptosis ay ang pagpapahayag sa panlabas na bahagi ng lamad ng plasma ng mga tiyak na molecular marker na kinikilala ng mga phagocytic cells: thrombospondin; phosphatidylserine at iba pang mga phospholipid na naglalaman ng phosphoserine.
Ang proseso kung saan maaaring patayin ng isang cell ang sarili nito ay tinatawag na programmed cell death (PCD). Ang mekanismong ito ay may ilang mga uri at gumaganap ng isang mahalagang papel sa pisyolohiya. iba't ibang organismo lalo na ang mga multicellular. Ang Apoptosis ay ang pinakakaraniwan at pinag-aralan nang mabuti na anyo ng PCD.
Ano ang apoptosis
Ang Apoptosis ay isang kinokontrol na proseso ng physiological ng cell self-destruction, na nailalarawan sa pamamagitan ng unti-unting pagkawasak at pagkapira-piraso ng mga nilalaman nito na may pagbuo ng mga lamad na vesicle (apoptotic na katawan), na kasunod na hinihigop ng mga phagocytes. Ang genetically incorporated na mekanismong ito ay isinaaktibo sa ilalim ng impluwensya ng ilang panloob o panlabas na salik.
Sa variant na ito ng kamatayan, ang nilalaman ng cell ay hindi lalampas sa lamad at hindi nagiging sanhi ng pamamaga. Ang mga kaguluhan sa regulasyon ng apoptosis ay humahantong sa mga seryosong patolohiya tulad ng hindi nakokontrol na paghahati ng cell o pagkabulok ng tissue.
Ang apoptosis ay isa lamang sa ilang anyo ng programmed cell death (PCD), kaya mali ang pagtukoy sa mga konseptong ito. Upang kilalang species Kasama rin sa cellular self-destruction ang mitotic catastrophe, autophagy, at programmed necrosis. Ang iba pang mga mekanismo ng PCD ay hindi pa napag-aaralan.
Mga sanhi ng cell apoptosis
Ang dahilan para sa pag-trigger ng mekanismo ng naka-program na pagkamatay ng cell ay maaaring parehong natural na proseso ng physiological at mga pagbabago sa pathological na dulot ng mga panloob na depekto o pagkakalantad sa mga panlabas na salungat na salik.
Karaniwan, binabalanse ng apoptosis ang proseso ng paghahati ng cell, kinokontrol ang kanilang bilang at nagtataguyod ng pag-renew ng tissue. Sa kasong ito, ang sanhi ng HGC ay ilang mga signal na bahagi ng homeostasis control system. Sa tulong ng apoptosis, ang mga disposable cell o cell na nakatupad sa kanilang function ay nawasak. Kaya, ang tumaas na nilalaman ng mga leukocytes, neutrophils at iba pang mga elemento ng cellular immunity pagkatapos ng pagtatapos ng paglaban sa impeksyon ay inalis nang tumpak dahil sa apoptosis.
Ang programmed death ay bahagi ng physiological cycle reproductive system. Ang apoptosis ay kasangkot sa proseso ng oogenesis, at nag-aambag din sa pagkamatay ng itlog sa kawalan ng pagpapabunga.
Ang taglagas na dahon ng taglagas ay isang klasikong halimbawa ng paglahok ng cell apoptosis sa siklo ng buhay ng mga vegetative system. Ang termino mismo ay nagmula sa salitang Griyego na apoptosis, na literal na isinasalin bilang "pagbagsak".
Ang apoptosis ay gumaganap ng isang mahalagang papel sa embryogenesis at ontogenesis, kapag ang mga tisyu ay pinalitan sa katawan at ilang mga organo na atrophy. Ang isang halimbawa ay ang pagkawala ng mga lamad sa pagitan ng mga daliri ng mga paa ng ilang mammal o pagkamatay ng buntot sa panahon ng metamorphosis ng isang palaka.
Ang apoptosis ay maaaring ma-trigger ng akumulasyon ng mga depektong pagbabago sa cell na nagreresulta mula sa mga mutasyon, pagtanda, o mitotic error. Ang dahilan para sa paglulunsad ng CHG ay maaaring isang hindi kanais-nais na kapaligiran (kakulangan ng nutrients, kakulangan sa oxygen) at pathological panlabas na impluwensya pinamagitan ng mga virus, bakterya, lason, atbp. Bukod dito, kung ang nakakapinsalang epekto ay masyadong matindi, kung gayon ang cell ay walang oras upang ipatupad ang mekanismo ng apoptosis at namatay bilang isang resulta ng pag-unlad ng proseso ng pathological - nekrosis.
Morphological at structural-biochemical na pagbabago sa cell sa panahon ng apoptosis
Ang proseso ng apoptosis ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang tiyak na hanay ng mga pagbabago sa morphological, na maaaring maobserbahan sa tulong ng microscopy sa isang paghahanda ng tissue sa vitro.
Ang mga pangunahing tampok na katangian ng cell apoptosis ay kinabibilangan ng:
- muling pagsasaayos ng cytoskeleton;
- compaction ng mga nilalaman ng cellular;
- chromatin condensation;
- pagkapira-piraso ng nucleus;
- pagbawas sa dami ng cell;
- wrinkling ng tabas ng lamad;
- pagbuo ng mga vesicle sa ibabaw ng cell,
- pagkasira ng mga organelles.
Sa mga hayop, ang mga prosesong ito ay nagtatapos sa pagbuo ng mga apoptocytes, na maaaring lamunin ng parehong mga macrophage at kalapit na mga selula ng tisyu. Sa mga halaman, ang pagbuo ng mga apoptotic na katawan ay hindi nangyayari, at pagkatapos ng pagkasira ng protoplast, ang balangkas ay nananatili sa anyo. pader ng cell.
Bilang karagdagan sa mga pagbabago sa morphological, ang apoptosis ay sinamahan ng isang bilang ng mga muling pagsasaayos sa antas ng molekular. Mayroong pagtaas sa mga aktibidad ng lipase at nuclease, na nangangailangan ng pagkapira-piraso ng chromatin at maraming protina. Ang nilalaman ng cAMP ay tumataas nang husto, nagbabago ang istraktura ng lamad ng cell. Sa mga selula ng halaman, ang pagbuo ng mga higanteng vacuole ay sinusunod.
Paano naiiba ang apoptosis sa nekrosis?
Ang pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng apoptosis at nekrosis ay nakasalalay sa sanhi ng pagkasira ng cellular. Sa unang kaso, ang pinagmumulan ng pagkawasak ay ang mga molecular tool ng cell mismo, na nagpapatakbo sa ilalim ng mahigpit na kontrol at nangangailangan ng paggasta ng enerhiya ng ATP. Sa nekrosis, ang passive na pagtigil ng buhay ay nangyayari dahil sa panlabas na nakakapinsalang epekto.
Ang apoptosis ay isang natural na proseso ng pisyolohikal na idinisenyo sa paraang hindi makapinsala sa mga nakapaligid na selula. Ang nekrosis ay isang hindi makontrol na pathological phenomenon na nagreresulta mula sa mga kritikal na pinsala. Samakatuwid, hindi nakakagulat na ang mekanismo, morpolohiya, at mga kahihinatnan ng apoptosis at nekrosis ay sa maraming aspeto kabaligtaran. Gayunpaman, mayroon ding mga karaniwang tampok.
Sa kaso ng pinsala, ang mga cell ay nag-trigger ng mekanismo ng naka-program na kamatayan, kabilang ang upang maiwasan ang necrotic development. Gayunpaman, ipinakita ng mga kamakailang pag-aaral na mayroong isa pang non-pathological na anyo ng nekrosis, na tinutukoy din bilang PCD.
Biological na kahalagahan ng apoptosis
Sa kabila ng katotohanan na ang apoptosis ay humahantong sa pagkamatay ng cell, ang papel nito sa pagpapanatili ng normal na paggana ng buong organismo ay napakahusay. Ang mga sumusunod na physiological function ay isinasagawa dahil sa mekanismo ng PCG:
- pagpapanatili ng balanse sa pagitan ng paglaganap ng cell at kamatayan;
- pag-renew ng mga tisyu at organo;
- pag-aalis ng mga may sira at "lumang" mga selula;
- proteksyon laban sa pagbuo ng pathogenic necrosis;
- pagbabago ng mga tisyu at organo sa panahon ng embryogenesis at ontogenesis;
- pag-alis ng mga hindi kinakailangang elemento na natupad ang kanilang pag-andar;
- pag-aalis ng mga selula na hindi kanais-nais o mapanganib sa katawan (mutant, tumor, nahawaan ng virus);
- pinipigilan ang pagbuo ng impeksyon.
Kaya, ang apoptosis ay isa sa mga paraan upang mapanatili ang homeostasis ng cell-tissue.
Mga yugto ng pagkamatay ng cell
Ang nangyayari sa isang cell sa panahon ng apoptosis ay resulta ng isang kumplikadong chain ng molecular interactions sa pagitan ng iba't ibang enzymes. Ang mga reaksyon ay nagpapatuloy bilang isang kaskad, kapag ang ilang mga protina ay nag-activate ng iba, na nag-aambag sa unti-unting pag-unlad ng senaryo ng kamatayan. Ang prosesong ito ay maaaring nahahati sa maraming yugto:
- Induction.
- Pag-activate ng mga proapoptotic na protina.
- Pag-activate ng caspase.
- Pagkasira at muling pagsasaayos ng mga cellular organelles.
- Ang pagbuo ng mga apoptocytes.
- Paghahanda ng mga fragment ng cell para sa phagocytosis.
Ang synthesis ng lahat ng mga sangkap na kinakailangan upang ilunsad, ipatupad at kontrolin ang bawat yugto ay batay sa genetic, kaya naman ang apoptosis ay tinatawag na programmed cell death. Ang pag-activate ng prosesong ito ay nasa ilalim ng mahigpit na kontrol ng mga sistema ng regulasyon, kabilang ang iba't ibang mga inhibitor ng PCG.
Mga mekanismo ng molekular ng cell apoptosis
Ang pag-unlad ng apoptosis ay natutukoy sa pamamagitan ng pinagsamang pagkilos ng dalawang molecular system: induction at effector. Ang unang bloke ay responsable para sa kinokontrol na paglulunsad ng ZGK. Kabilang dito ang tinatawag na mga death receptor, Cys-Asp-proteases (caspases), ilang bahagi ng mitochondrial, at mga pro-apoptotic na protina. Ang lahat ng mga elemento ng yugto ng induction ay maaaring nahahati sa mga trigger (lumahok sa induction) at mga modulator na nagbibigay ng transduction ng signal ng kamatayan.
Binubuo ang effector system ng mga molecular tool na nagsisiguro sa pagkasira at muling pagsasaayos ng mga bahagi ng cellular. Ang paglipat sa pagitan ng una at pangalawang yugto ay nangyayari sa yugto ng proteolytic caspase cascade. Ito ay dahil sa mga bahagi ng effector block na ang cell death ay nangyayari sa panahon ng apoptosis.
Mga Salik ng Apoptosis
Ang mga pagbabago sa istruktura-morphological at biochemical sa panahon ng apoptosis ay isinasagawa ng isang tiyak na hanay ng mga espesyal na tool sa cellular, kung saan ang pinakamahalaga ay ang mga caspases, nucleases, at mga modifier ng lamad.
Ang mga caspases ay isang pangkat ng mga enzyme na nagpuputol ng mga peptide bond sa mga residue ng asparagine, na naghahati ng mga protina sa malalaking peptide. Bago ang simula ng apoptosis, naroroon sila sa cell sa isang hindi aktibong estado dahil sa mga inhibitor. Ang mga pangunahing target ng caspases ay mga nuclear protein.
Ang mga nucleases ay may pananagutan sa pagputol ng mga molekula ng DNA. Lalo na mahalaga sa pagbuo ng apoptosis ang aktibong endonuclease CAD, na sumisira sa mga rehiyon ng chromatin sa mga rehiyon ng mga pagkakasunud-sunod ng linker. Bilang isang resulta, ang mga fragment na may haba na 120-180 na mga pares ng nucleotide ay nabuo. Ang kumplikadong epekto ng proteolytic caspases at nucleases ay humahantong sa deformation at fragmentation ng nucleus.
Mga modifier ng cell lamad - lumalabag sa kawalaan ng simetrya ng bilipid layer, ginagawa itong target para sa mga phagocytic na selula.
Ang pangunahing papel sa pagbuo ng apoptosis ay kabilang sa mga caspases, na unti-unting isinaaktibo ang lahat ng kasunod na mga mekanismo ng pagkasira at muling pagsasaayos ng morphological.
Ang papel ng mga caspases sa pagkamatay ng cell
Kasama sa pamilya ng caspase ang 14 na protina. Ang ilan sa kanila ay hindi kasali sa apoptosis, habang ang iba ay nahahati sa 2 grupo: initiatory (2, 8, 9, 10, 12) at effector (3, 6, at 7), na kung hindi man ay tinatawag na second-tier caspases. Ang lahat ng mga protina na ito ay synthesized bilang precursors - procaspases, na isinaaktibo ng proteolytic cleavage, ang kakanyahan nito ay ang detatsment ng N-terminal domain at ang paghihiwalay ng natitirang molekula sa dalawang bahagi, na kasunod na nauugnay sa mga dimer at tetramer.
Kinakailangan ang mga caspase ng mga nagsisimula upang maisaaktibo ang isang pangkat ng effector na nagpapakita ng aktibidad ng proteolytic laban sa iba't ibang mahahalagang cellular protein. Kasama sa mga substrate ng second-tier na caspase ang:
- DNA repair enzymes;
- p-53 protina inhibitor;
- poly-(ADP-ribose) polymerase;
- DNase DFF inhibitor (pagsira ng protina na ito ay humahantong sa pag-activate ng CAD endonuclease), atbp.
Kasama sa kabuuang bilang ng mga target ng effector caspases ang higit sa 60 protina.
Ang pagsugpo sa cell apoptosis ay posible pa rin sa yugto ng pag-activate ng mga procaspases ng initiator. Kapag kumilos ang effector caspases, ang proseso ay nagiging hindi na maibabalik.
Mga landas sa pag-activate ng apoptosis
Ang paghahatid ng signal upang simulan ang cell apoptosis ay maaaring isagawa sa dalawang paraan: receptor (o panlabas) at mitochondrial. Sa unang kaso, ang proseso ay isinaaktibo sa pamamagitan ng mga tiyak na receptor ng kamatayan na nakikita ang mga panlabas na signal, na mga protina ng pamilya ng TNF o Fas ligand na matatagpuan sa ibabaw ng mga T-killer.
Ang receptor ay may kasamang 2 functional na domain: isang transmembrane (idinisenyo upang magbigkis sa ligand) at isang "death domain" na nakatuon sa loob ng cell, na nag-uudyok ng apoptosis. Ang mekanismo ng receptor pathway ay nakabatay sa pagbuo ng isang DISC complex na nagpapagana ng mga initiator na caspases 8 o 10.
Nagsisimula ang pagpupulong sa pakikipag-ugnayan ng domain ng kamatayan sa mga protina ng intracellular adapter, na nagbubuklod sa mga procaspase ng initiator. Bilang bahagi ng complex, ang huli ay na-convert sa functionally active caspases at nagti-trigger ng karagdagang apoptotic cascade.
Ang mekanismo ng panloob na landas ay batay sa pag-activate ng proteolytic cascade ng mga tiyak na protina ng mitochondrial, ang paglabas nito ay kinokontrol ng mga intracellular signal. Ang pagpapakawala ng mga bahagi ng organelles ay isinasagawa sa pamamagitan ng pagbuo ng malalaking pores.
Ang isang espesyal na papel sa paglulunsad ay kabilang sa cytochrome c. Sa sandaling nasa cytoplasm, ang bahaging ito ng electrotransport chain ay nagbubuklod sa Apaf1 protein (isang apoptotic protease activating factor), na humahantong sa pag-activate ng huli. Ang Apaf1 ay nakatali sa pamamagitan ng initiator procaspases 9, na nag-trigger ng apoptosis sa pamamagitan ng isang mekanismo ng cascade.
Ang panloob na landas ay kinokontrol ng isang espesyal na pangkat ng mga protina ng pamilyang Bcl12, na kumokontrol sa pagpapalabas ng mga intermembrane na bahagi ng mitochondria sa cytoplasm. Ang pamilya ay naglalaman ng parehong proapoptotic at antiapoptotic na mga protina, ang balanse sa pagitan ng kung saan ay tumutukoy kung ang proseso ay ilulunsad.
Ang isa sa mga makapangyarihang kadahilanan na nag-trigger ng apoptosis ng mekanismo ng mitochondrial ay ang reaktibo na species ng oxygen. Ang isa pang makabuluhang inducer ay ang p53 na protina, na nagpapa-aktibo sa mitochondrial pathway sa pagkakaroon ng pinsala sa DNA.
Minsan ang pag-trigger ng cell apoptosis ay pinagsasama ang dalawang landas nang sabay-sabay: parehong panlabas at panloob. Ang huli ay karaniwang nagsisilbi upang mapahusay ang pag-activate ng receptor.
apoptosis- Programmed cell death bilang tugon sa mga panlabas o panloob na signal. Ang apoptosis ay nangyayari sa panahon ng normal na pag-unlad ngunit maaaring magresulta mula sa cancer, HIV, Alzheimer's disease. Prevalence sa kalikasan
Sa panahon ng normal na pag-unlad ng isang organismo, ang apoptosis ay nangyayari sa mga selula sa panahon ng pagbuo ng hugis o istraktura ng isang organ. Halimbawa, sa panahon ng pagbuo ng isang paa ng mouse, ang ilang mga cell ay sumasailalim sa apoptosis at mga daliri ay nabuo.
Apoptosis sa panahon ng normal na pag-unlad ng paa ng mouse. Ang mga cell na sumasailalim sa apoptosis (kaliwa) ay may label na dilaw. Parehong paa (kanan) makalipas ang isang araw.
Kapansin-pansin, ang ilang mga ibon, tulad ng mga pato, ay may webbing sa pagitan ng kanilang mga daliri, habang ang ibang mga ibon, tulad ng mga manok, ay wala. Sa unang bahagi ng embryogenesis, ang mga manok at pato ay may webbing sa pagitan ng mga daliri. Ang partikular na protina na BMP4 ay nabuo sa mga selula sa pagitan ng mga daliri, na nagpapalitaw sa pagkamatay ng selula ng mga selulang ito. Ang isa pang protina ng BMP (gremlin) ay nabuo sa paligid ng mga daliri ng paa sa parehong mga ibon, at sa mga duck lamang ay nabuo din sa mga selula ng lamad, na pumipigil sa pag-trigger ng apoptosis sa kanila.
Kung ang protina ng gremlin ay idinagdag sa lamad ng mga embryo ng manok, kung gayon hindi ito sumasailalim sa apoptosis at napanatili.
Sa kaliwa, isang paa ng manok pagkatapos magdagdag ng protina ng Gremlin sa lamad (ang lamad ay napanatili), sa kanan, isang eksperimento sa pagkontrol nang walang pagdaragdag ng protina (ang lamad ay sumailalim sa apoptosis).
Ang isa pang halimbawa ng apoptosis sa normal na pag-unlad ay ang metamorphosis ng palaka tadpole. Sa ilalim ng impluwensya ng thyroid hormone sa panahon ng metamorphosis ng frog tadpole, ang apoptosis ay na-trigger at ang buntot ng tadpole ay nawawala.
Mga landas ng apoptosis sa cell
Mayroong dalawang pangunahing landas para sa apoptosis sa cell: ang mitochondrial pathway at ang pathway sa pamamagitan ng apoptosis (kamatayan) na mga receptor.
1. Mga receptor ng apoptosis- pamilya ng mga protina CD95 (Apo-1 o Fas) at TNF-R (tumor necrosis factor). Ang TNF-alpha ay isang napaka-cytotoxic na molekula na ginamit bilang isang anti-cancer na gamot. Ang TNF-R1 receptor ay laganap at samakatuwid ay hindi maaaring pumipili. Ang iba pang miyembro ng pamilyang ito (hindi lahat) ay mayroong cell death domain (DD), isang domain ng pakikipag-ugnayan ng protina-protein na nagbubuklod sa isang adaptor na protina gaya ng FADD. Ang pag-activate ng mga apoptotic na receptor ng mga ligand (halimbawa, CD-95L at TNF-alpha) ay humahantong sa pag-activate ng caspase-8, na nagti-trigger ng kaskad ng mga reaksyon na humahantong sa apoptosis.
2. Ang landas ng mitochondrial. Ang mitochondria ay gumaganap ng isang pangunahing papel sa apoptosis, na may pagtaas sa permeability ng mitochondrial membrane. Ang balanse sa pagitan ng mga pro- at anti-apoptotic na miyembro ng pamilyang Bcl-2 ay kinokontrol ang pagpapalabas ng mga pro-apoptotic na sangkap mula sa mitochondria na humahantong sa pagsisimula ng apoptosis, tulad ng AIF, endonuclease G, Smac/DIABLO at cytochrome C. Paglabas ng cytochrome Ang -C mula sa mitochondria ay humahantong sa pagbuo ng mga apoptosome sa cytoplasm, na nagpapa-aktibo sa caspase-9 at nag-trigger ng pagkamatay ng cell.
Ang parehong mga landas ay humahantong sa pag-activate ng mga caspases at paglulunsad ng isang kaskad ng mga reaksyon na humahantong sa pagkamatay ng cell.
Caspase
Caspase(caspase) - mga enzyme na sumisira ng mga protina sa mga residue ng aspartate. Naglalaman ang mga ito ng mga labi ng cysteine sa kanilang mga aktibong site. Maraming caspase isoform ang humahantong sa apoptosis. Maaari silang i-activate sa dalawang paraan: sa pamamagitan ng apoptosis receptors at mitochondria.
Ang unang natuklasang caspase ay ang Ced-3 (Cell Death-3), na matatagpuan sa nematode C. elegans. Ang mutation ng Ced-3 ay pumigil sa pagkamatay ng 131 na mga selula sa panahon ng normal na pag-unlad ng nematode. Ang mammalian homologue ng Ced-3 ay ang interleukin-1alpha-converting enzyme (ICE) at kalaunan ay pinangalanang caspase-1 inhibitor.
Caspase activation cascade
Mayroong 14 na kilalang caspases, na nahahati sa mga initiator, effectors at stimulators. Ang mga nagsisimula (caspase-8 at -9) ay nag-cleave at nag-activate ng mga caspase effector (caspase-3). Ang mga effector ay pumuputol ng iba't ibang protina, na humahantong sa pagkamatay ng cell. Ang pag-activate ng caspase ay humahantong sa paglulunsad ng isang proteolytic cascade ng mga reaksyon na humahantong sa pagkamatay ng cell. Kasabay nito, ang ilang mga caspases ay nag-activate ng iba - pagpapalakas ng signal.
Ang Caspase ay isang tetramer na binubuo ng dalawang malalaking (~20kDa) at dalawang maliit (~10kDa) na subunit. Ang malaki at maliit na mga subunit ay nabuo bilang isang resulta ng cleavage ng procaspase. Ang mga caspases ay naglalaman ng dalawang aktibong site ng QACXG. Maaaring alisin ang isang inhibitory domain (DED o CARD) mula sa caspase.
Ang mga effector caspases ay isinaaktibo ng iba pang mga caspases (transactivation). Ang mga caspase ng inisyatibo ay ina-activate sa pamamagitan ng auto-activation, na nangyayari kapag nag-ugnayan ang ilang pro-caspase (hal., pro-caspase-8 at DISC). Ang apoptosis receptor mismo ay walang aktibidad ng protease.
Ang pag-activate ng caspase ay humahantong sa iba't ibang mga kahihinatnan:
Sinisira ng caspase-9 ang mga nuclear pores, na humahantong sa pagtagos ng caspase-3 at -7 sa nucleus. Tinatanggal ng Caspase-3 ang nagbabawal na subunit ng ICAD sa dalawang site. Ang paglabas ng CAD ay nagreresulta sa cleavage ng DNA sa pagitan ng mga nucleosome.
Ang mga caspases ay humahantong sa muling pagsasaayos ng cytoskeleton at pagkasira ng cell sa mga apoptotic na katawan.
Caspase- isang pamilya ng cysteine proteinases, ang pangunahing effectors ng apoptosis, ay umiiral sa cell bilang mga hindi aktibong proform at zymogen, na nahahati sa mga aktibong anyo ng mga enzyme, na nagpapagana ng apoptosis.
Ligand-->death receptor-->activation of caspase initiators (caspase-8, -10)-->activation cascade of other caspases>activation of caspase-3, -6-->inactivation of cell structures.
Pagkasira ng mga istruktura ng cellular sa panahon ng apoptosis
Ang pagkapira-piraso ng chromosomal DNA na hindi aktibo na CAD enzyme sa complex na may ICAD (inhibitor ng CAD DNA fragmentation factor) ay pinuputol ng caspase-3 na naglalabas ng CAD, na nagpuputol ng DNA na may maraming nucleosome
Hindi aktibo ang mga enzyme na kasangkot sa pag-aayos ng DNA - ang poly(ADF-ribose) polymerase enzyme, o PARP, ay ang unang protina na natuklasan bilang isang substrate para sa mga caspases. Ang PARP ay kasangkot sa pag-aayos ng DNA at pinapagana ang synthesis ng (ADF-ribose) at iniangkla ang mga hibla ng DNA sa pamamagitan ng pagsira at pagbabago ng mga nuclear protein. Ang kakayahan ng PARP na ayusin ang pinsala sa DNA ay pinipigilan ng kasunod na cleavage ng PARP sa pamamagitan ng caspase-3
Hindi aktibo ang mga protina na kasangkot sa pagtitiklop. Maaaring hindi aktibo ng mga caspases ang DNA topoisomerase II, na nagtataguyod ng pagkasira ng DNA.
Pagkasira ng mga istrukturang nuklear na protina. Sinisira ng Caspase-6 ang mga lamin sa pamamagitan ng pagsira sa nucleus, na humahantong sa condensation ng mga chromosome.
Ang pagiging sensitibo ng cell sa stimuli ay nag-iiba depende sa pagpapahayag ng mga pro- at anti-apoptotic na protina (Bcl-2 inhibitor protein), kalubhaan ng stimuli, at yugto ng cell cycle
Ang disintegrasyon ng cell sa mga vesicle, ang paglipat ng phosphatidylserine mula sa panloob na monolayer ng cytoplasmic membrane hanggang sa panlabas na monolayer, isang pagbawas sa dami ng cell, kulubot ng cytoplasmic membrane, condensation ng nucleus (apoptotic body), na phagocytosed ng macrophage at mga kalapit na selula.
Mga nagsisimula ng apoptosis
mga panlabas na signal (pagbibigkis ng isang ligand na nagdudulot ng kamatayan sa isang receptor sa ibabaw ng cell), mabilis na opsyon a
Ang granzyme B ay maaaring maihatid sa mga cell sa pamamagitan ng cytotoxic T lymphocytes, kapag nakilala nila ang isang nahawaang cell, pinapagana ang mga caspases-3, 7, 8 at 10.
cellular stress– radiation, kemikal, impeksyon sa viral, kakulangan sa growth factor, stress ng baka | ang dami ng mga bcl-2 na protina ay tumutukoy sa dami ng stress na kailangan para magsimula a. Kung ang mitochondria ay hindi makayanan ang pag-alis ng mga aktibong anyo ng O2, ang huli ay magsisimula ng pagbubukas ng mga pores sa ext. m-not at lumabas sa cytosol ng protina na responsable para sa kaskad ng mga reaksyon na humahantong sa synthesis ng mga protease, nucleases
Ang mitochondrion ay maaaring isang pangunahing regulator ng caspase cascade at apoptosis - ang pagtanggal ng cytochrome C sa mitochondria ay maaaring humantong sa pag-activate ng caspase 9 at pagkatapos ay caspase 3. Ang epektong ito ay nakakamit sa pamamagitan ng pagbuo ng apoptosome, isang multiprotein complex kabilang ang cytochrome C , Apaf-1, procaspase 9 at ATP
Apoptosome
Ang Cytochrome C ay inilabas mula sa mitochondria sa pamamagitan ng pagbubuklod sa cytosolic Apaf-1 na protina. Binabago ng interaksyong ito ang conformation ng Apaf-1, na pinatatag ng ATP binding, na nagpapahintulot sa mga molekula ng Apaf-1 na mag-ugnay sa isa't isa sa isang 7-molecule wheel-like complex. Apaf-1, cytochrome C at ATP - apoptosome na nakakabit ng 7 molekula ng procaspase-9. Mga posibleng mekanismo:
1. Apaf-1, cytochrome C at pro-caspase-9 - maaaring i-activate ng complex ang cytosolic pro-caspase-9 na pumapasok sa apoptosome.
2. Dalawang apoptosome ang nakikipag-ugnayan sa isa't isa sa pamamagitan ng pag-activate ng procaspase-9.
Ang Nitric oxide NO ay pumipigil sa apoptosis sa mga leukocytes, hepatocytes, trophoblast, at endothelial cells. Ang epekto ay maaaring sapilitan sa pamamagitan ng nitrosylation at inactivation ng caspase-3, -1, -8. NO ay nakikipag-ugnayan sa heme guanylate cyclase --> synthesis ng cGMP --> activation ng cGMP-dependent protein kinase --> expression ng mga anti-apoptotic na protina.
bcl-2 - pamilya ng mga protina
bcl-2 - isang pamilya ng mga protina na kumokontrol sa apoptosis (bc-2, bcl-XL - anti-apoptotic), (Masama, Bax - pro-apoptotic) | cell sensitivity sa apoptotic stimuli ay maaaring depende sa balanse ng anti- at pro-apoptotic bc-2 na protina | Ang stress-proapoptotic bc-2 na mga protina ay lumipat sa peritoneum ng mitochs, na nag-inactivate ng mga anti-apoptotic na protina, na humahantong sa pagbuo ng mga pores sa mitochs at ang paglabas ng cytochrome c at iba pang mga pro-apoptotic na molekula mula sa intermensal pr-va -- > nabuo ang apoptosome --> activation ng caspase cascade.
Ang mga proapoptotic na miyembro ng Bcl-2 ay nagpapataas ng permeability ng mitochondrial membrane, na humahantong sa pagpasok ng mga proapoptotic na protina sa cytoplasm. Anti-apoptotic na mga miyembro ng pamilya - bawasan ang pagkamatagusin.
Ang Bcl-2 ay nahahati sa tatlong subfamily.
Ang Bcl-2 subfamily ay kinabibilangan ng Bcl-2, Bcl-xL at Bcl-w na anti-apoptotic.
Kasama sa subfamily ng Bax ang Bax, Bak at BAD, na mga pro-apoptotic na protina. Ang kanilang mga sequence ay homologous sa Bcl-2 subfamily na rehiyon na BH1, BH2, at BH3, ngunit hindi sa BH4 na rehiyon.
Ang BH3 ay isang subfamily na may iisang miyembro, ang Bid, kung saan ang rehiyon ng BH3 lang ang homologous. Ang bid ay kulang din ng isang transmembrane domain.
Mayroong ilang mga modelo para sa kung paano makontrol ng Bcl-2 ang mitochondrial membrane permeability.
Ang mga miyembro ng pamilyang Bcl-2 ay may kakayahang bumuo ng mga homo- at heterodimer. Ang heterodimerization sa pagitan ng mga pro- at anti-apoptotic na miyembro ng Bcl-2 ay pumipigil sa pro-apoptotic na protina.
Ang mga protina ng Bcl-2 ay nagagawa ring bumuo ng mga channel ng ion (Bcl-xL, Bcl-2 at Bax).
Ayon sa isa pang mekanismo, ang Bcl-2 ay bumubuo ng mga pores sa mitochondrial membrane, na nagsasagawa ng nonspecific na transportasyon ng mga maliliit na molekula na mas mababa sa 1.5kDa, na nakakagambala sa synthesis ng ATP at humahantong sa pagkamatay ng cell. Gayundin, ang cytochrome C at AIF ay maaaring pumasok sa cytoplasm at bumuo ng isang apoptosome. Bax at Bak - hinihikayat ang paglabas ng cytochrome-C at AIF mula sa mitochondria.
Mga pagdadaglat.
DD - domain ng kamatayan
Caspases - (cysteinyl aspartate-specific na mga protease)
ICE - interleicin converting enzyme
- Opisyal o alternatibong pagpuksa: ano ang pipiliin Legal na suporta para sa pagpuksa ng isang kumpanya - ang presyo ng aming mga serbisyo ay mas mababa kaysa sa posibleng pagkalugi
- Sino ang maaaring maging miyembro ng liquidation commission Liquidator o liquidation commission ano ang pinagkaiba
- Bankruptcy secured creditors – ang mga pribilehiyo ba ay palaging mabuti?
- Ang trabaho ng contract manager ay ligal na babayaran Ang empleyado ay tumanggi sa iminungkahing kumbinasyon