Tema 14. Apoptosi (2015)

Apunte Español
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Biología - 2º curso
Asignatura Ampliació Biologia Cel·lular
Año del apunte 2015
Páginas 15
Fecha de subida 13/01/2015
Descargas 26
Subido por

Descripción

Apuntes realizados con el material visto en clase y complementado con las anotaciones del docente.

Vista previa del texto

AMPLIACIÓ BIOLOGIA CELULAR Tania Mesa González 2º CURS BIOLOGIA UAB TEMA 14: APOPTOSI INTRODUCCIÓ   Mort cel·lular (natural o accidental)  Agressions externes (físiques o químiques)  Infeccions organismes patògens  Envelliment cel·lular NECROSI Desenvolupament embrionari (pluricel·lulars)  Divisió  Diferenciació  Migració  Mort cel·lular APOPTOSI (Kerr,72) = Mort programada  Òrgans diferents  Mateixa localització  Mateix moment NECROSI    Inducció  Canvis extrems condicions físicoquímiques  altes temperatura, pH, substàncies tòxiques  Efecte directe sobre integritat membrana  estrès mecànic, virus lític, agents infecciosos Procés  Ràpid i inespecífic  Efecte sobre un grup nombrós de cèl·lules (teixits) Mecanisme  Mitocondris  baix gradient protons , NO fosforilació oxidativa, NO ATP  Transportadors iònics no funcionen  NO regulació osmòtica  Inflament citoplasma i mitocondris  Entrada H2O  Lisi cel·lular, trencament diferents orgànuls  Degradació inespecífica DNA  Alliberament proteases a l’espai extracel·lular  procés inflamatori que afecta a les cèls.
veïnes.
 Activitat fagocitària dels macròfags i neutròfils  fagociten la zona afectada.
APOPTOSI  Inducció  Canvis fisiològics i senyals cel·lulars  Procés  Mecanisme programat genèticament  poc dràstic, però molt específic  Actua sobre cèl·lules individuals  Processos bioquímics autodestructius (suïcidi)  Absència resposta inflamatòria - La cèl·lula que morirà, es marca (sense afectar als veïns), no s’inflama i per tant no hi ha un vessament extracel·lular (es queda tots dins de la membrana).
- Els fragments que queden són endocitats per les cèl·lules veïnes o els macròfags ho fagociten.
 En cultius on no hi ha macròfags la necrosi es tardana.
 Mecanisme  Hi ha una alta porositat membrana mitocondrial  Alteració potencial redox cel·lular  Hi ha ATP però a baixes concentracions.
 Alliberament proteïnes mitocondrials  com per exemple Citocrom C a l’espai extracel.
 Activació cascada CASPASES  activen i produeixen l’apoptosi (són enzims proteolítics) - Al rebre la senyal d’apoptosi la membrana interna mitocondrial es torna permeable com la externa i allibera el citocrom C, que unit a l’ATP forma l’apoptosoma que activa les caspases.
 A la vegada es transl·loquen la Fosfatidilserina (PS)  es troba encarada a la part citosòlica i es transl·loca a la cara extracel·lular.
 Això aporta a l’avís de les cèl·lules veïnes que ella s’està eliminant  etiquetatge.
 Es dona una elevada activitat enzims proteolítics  CASPASES  consumeixen ATP per a tallar les proteïnes.
 Desestructuració citoesquelet  Condensació cromatina i posteriorment degraden el DNA internucleosomes  Lobulació membrana plasmàtica.
 Trencament nucli en fragments individualitzats, però que conserven la membrana.
 Fragmentació de la cèl·lula en cossos apoptòtics  seran reabsorbits (fagocitats) per la cèl.
adjacent o per macròfags.
- Des de que hi ha senyal o dany la cèl·lula pot tirar enrere l’apoptosi abans de superar el punt on actuen les caspases.
- El temps total del procés es variable.
Apoptosi en organismes puricel·lulars  Apoptosi  desenvolupament embrionari  Metamorfosi insectes, amfibis i nemàtodes  Fetus humà  eliminació de:  Membranes interdigitals  Neurones no connectades o malament connectades(sistema nerviós)  Limfòcits T i B (sistema immunitari) que creïn problemes.
 Cristal·lí  Apoptosi en individus adults  Homeostasi teixits (conservació n° cèl·lules)  Es dona en teixits amb una taxa alta renovació  elevada apoptosi. Típic en:  Cèl·lules epitelials intestí  Queratinòcits superfície pell  Paret uterina (endometri)  Eliminació limfòcits  desprès de ser infecciosos.
GENS IMPLICATS EN EL PROCÉS D’APOPTOSI  Nemàtode Caenorhabditis elegans  Eliminació 131/1.090 cèl·lules  Proteïnes activadores: CED-3, CED-4  Proteïnes inhibidores: CED-9  si està no hi ha apoptosi.
 Inhibeixen les CED-3 i la CED-4  Mamífers  Procés molt més complex  Proteïnes inductores  Proteïnes efectores  Proteïnes inhibidores  Famílies de proteïnes implicades  Caspases (CED-3, CED-4)  Bcl-2  regulen les caspases  Receptors superfamília TNF (tumor necrosi factor)  Proteïnes del cicle cel·lular FAMÍLIA CASPASES   14 Caspases diferents  Són enzims proteolítics  seqüència i estructura ≈ CED  Reconeixen seqüència específica  són 4 aa a proteïnes diana (N-ter) Famílies caspases  Inductores (transductores de senyals)  Efectores  Proinflamatories  Activació  Normalment sempre estan inactives al citoplasma.
 Al rebre el senyal per apoptosi es forma un complex de senyalització de membrana que recluten les procaspases inductores (caspasa 8).
 L’alta concentració de la procaspasa 8, fa que ella mateixa es trenqui el prodomini per el residu d’Asp.
 Posteriorment trenca la subunitat menor.
  Dimerització (de dos caspases: 4 subunit) Caspases inductores  Funció  activar caspases efectores  Mecanisme  transmissió senyals proapoptòtiques  Senyals extracel·lulars (via extrínseca)  Receptors de membrana (death receptor)  Caspases implicades  1, 2, 8, 10  Senyals intracel·lulars (via intrínseca)  Mitocondris (9), Reticle endoplasmàtic (12)  Caspases implicades  9, 12  Caspases efectores  Funció  degradar diferents proteïnes  Mecanisme  proteòlisi proteïnes implicades en:  Manteniment diferents estructures cel·lulars  Manteniment nucli i DNA  Caspases implicades  3, 6, 7, 12  Senyal  lligand mort-receptor mort  activació caspasa 8  activació caspasa 3  proteòlisi de les proteïnes diana.
 En el mitocondris la caspasa 9 activa la caspasa 3 i 7.
 En el RE  la caspasa 12 té un paper dual  activa la caspasa 3 o talla la proteïna diana.
FAMÍLIA Bcl-2  Funció reguladora del procés apoptòtic  15 proteïnes agrupades en 3 subfamílies (dominis BH3)  Poden tenir d’altres.
 Factors anti-apoptotics a altes concentracions (protectors)  subfamília Bcl-2  Bcl2, Bcl-xL, Bcl-w, Mcl-1, A1  Factors pro-apoptotics (killers)  subfamília Bax  Bax, Bak, Bok  Factors pro-apoptotics (reguladors)  subfamília BH3  Bad, tBid, Bik, Bim, Hrk, Bmf, Puma, Noxa  Regulació  % factors anti-apoptòtics/pro-apoptòtics  Mecanisme:     Formen homodímers i heterodímers  S’uneixen pel domini BH3 (regions proteiques amb funció reguladora)  % equilibrats  anti-apoptòtic segresta una pro-apoptòtica.
 Increment del % de pro-apoptòtiques forma homodímers  apoptòsi.
Localització:  Ancorats MME (Bcl2, Bcl-xL, Bak)  Solubles citoplasma (Bax, Bid) Accions:  Formen porus a les membranes mitocondrials  si hi ha homodímers  Regulen el procés d’apoptòsis Formació porus (PTP) a les membranes  Bax/Bak (killers) capacitat formació porus  dimerització  Bcl-2 like impedeix formació porus  Per l’estrès s’allibera BH3, que per si sol està inactiu, però s’activa al unir-se a Bcl-2.
 Amb Bid passa exactament el mateix, i es aquesta unida a la Ccl-2 conjuntament amb la regulació de BH3-Ncl2, fa possible que Bax i Bak formin homodímers que s’ancoren a la membrana creant porus permeables transitoris (PTP) per on surt el citocrom C, que acaba activant les caspases (mitjançant l’apoptosoma).
PAPER DEL MITOCONDRI EN L’APOPTOSI 1. Alteracions mitocondri  Obertura porus PTP  Dimerització Bak/Bax 2. Permeabilització membrana  Equilibri ions  matriu/EI 3. Sortida proteïnes  Citocrom C  AIF (apoptosi inductor factor)  Condensació cromatina  Degradació DNA  Translocació Fosfatidilserina  Smac  Regulació positiva caspases  Endonucleasa G  Degradació DNA ACTIVACIÓ APOPTOSOMA  MOM  Bak i Bcl2 //Citosol  Bax  Arribada estímul   Bax/Bak/Bid  MOM  Bak/Bax i Bcl2  Permet oligomerització  Citosol  tBid  Sortida proteïnes Formació Apoptosoma  Citocrom C (mitocondri) s’uneix a [Apaf-1+ procaspasa 9 ] (citosol) pel domini Card i s’activa.
 Es forma l’apoptosoma amb l’ajuda d’ATP = Apaf + procaspasa + citocrom C + ATP.
 L’apoptosoma activa la caspasa 9  activació caspases 3 i 7 CANVIS EN EL NUCLI  Fragmentació del DNA  Fragments llargs (50-300 Kb)  mida dominis loops de scafold nuclear  Internucleosomals (180-200 pb):  Activació endonucleases endògenes  Talls entre histones del nucleosoma  Talls curts  confirmen l’apoptosi  Escala apoptòtica (180-200pb)  Previ mort (no disminució viabilitat)  Els talls entre histones no afecta inicialment en el funcionament Nuclear.
 Nucleasa responsable : CAD  Caspase 3 trenca ICAD (inhibició talls proteolítics) i allibera CAD.
 Translocació CASPASA a nucli  Proteòlisi enzim PARP  enzim reparació DNA  Activació  Activació domini nuclease  Fragments DNA > 50 Kb  Activació CAD  Fragments internucleosomals  Activació LamP  Trenca làmina nuclear - CAD s’activa i la caspasa 6 activa Lamp, que trenca la làmina nuclear (tall proteolític). El tall permet formar trossos de nucli amb la mmembrana fragmentada  formació vesícules.
VIA EXTRINSECA ACTIVACIÓ APOPTÒSIS  Inducció apoptosi sistema immunitari  Limfòcits T indueixen apoptosi:  cèl·lules infectades per virus  cèl·lules processos tumorals a) A través del sistema Fas/FasL 1. Reconeixement pèptid víric a cèl·lula diana 2. Unió Fas al receptor de les cèl·lules T  Fas L proteïna 3. Activació adaptadors 4. Inducció Caspases b) A través de perforines  en Cels sense receptors Fas  formació porus (perforina)  per on entren enzims (proteases).
 Secreció de proteases  (Granzim A i B)  Inducció Caspases  Activació: 1. S’expressen en els cèls. els receptors Fas en forma de monòmers.
2. Es forma el trímer (activació del receptor) quan arriba el lligand = Fas.
3. Activació del receptor activa el FADD (proteïna amb domini de mort), que normalment al citosol es troba inactiu.
4. El FADD activat talla el predomini de la caspasa activant-la.
 La caspasa 8, activa per trencament activa les caspases efectores 3,6 i 7.
MODEL INTEGRAT APOPTOSI  Receptor Fas activat  activa a FADD  forma la procaspasa 8  activa procaspases 3,6,7   Donen lloc a la apoptosi.
 Procaspasa 8  activa la Bid ja que el trenca (tall proteolític) formant el tBid.
 tBid (citosol) s’uneix a Bcl2, que es desplaça a les proteïnes pro-apoptòtiques  Els factors pro-poptòtics activen el mecanisme per a la formació del porus mitocondrial per a iniciar l’apoptosi.
  Hi una control estricte per a que ens assegurin que la mort es doni per apoptosis.
Del mitocondris surt Smac al citosol, que bloqueja IAPs, que són inhibidores de l’apoptosi normalment.
 IAP = proteïna inhibidora apoptosi  S’uneix a caspases i bloquejant lloc actiu. Algunes són E3-ligases.
 Smac/DIABOLO  Activador de caspases. Generalment segrestat a mitocondri  Els canvis es donen per la dimerització i talls proteolítics, en els proteïnes activades en la cèl·lula prèviament.
 L’activació de AKT  fosforil·la la caspasa 9 (inhibició) i Bad (inhibició), per tant no es forma el porus mitocondrial.
...