TEMA 14 - APOPTOSI (2014)

Apunte Catalán
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Biología - 2º curso
Asignatura Ampliació Biologia Cel·lular
Año del apunte 2014
Páginas 8
Fecha de subida 22/12/2014
Descargas 24
Subido por

Vista previa del texto

Èlia Riubugent Camps TEMA 14  APOPTOSI 1. 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 1. òrgans diferents ex. dia 5 se li morien 10 cells al fetge. Depenia de cada espècie. Li va donar 2. mateixa localització el nom d’apoptosi 3. mateix moment 2. necrosi • inducció -canvis extrems condicions físico-químiques ↑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 ↓gradient ( protons, NO fosforilació oxidativa, NO ATP) -transport iònics→NO regulació osmòtica -inflament citoplasma i mitocondris (entrada H2O) -lisi cel·lular, trencament diferents orgànuls -degradació inespecífica DNA -alliberament proteases (procés inflamatori)→afecta també a les cells veïnes.
-activitat fagocitària (macròfags i neutròfils)→neteja de la zona 3.Apoptosi • inducció -canvis fisiològics, senyals cel·lulars • procés -mecanisme programat genèticament -↓dràstic i ↑específic→les cells veïnes no moren.
-actua sobre cèl·lules individuals -processos bioquímics autodestructius (suïcidi) -absència resposta inflamatòria • mecanisme -↑porositat membrana mitocondrial→altera el potencial redox de la cell. Es redueix però no s’elimina.
S’eliminen cascades de mica en mica, de manera ordenada, unes d’elles és el citocrom C (transport electrònic)(a l’espai intermembrana, forat per on surten també altres proteïnes) Èlia Riubugent Camps -activació cascada CASPASES→regulen i executen l’apoptosi.
(enzims proteolítics, tallen a altres proteïnes) -translocació fosfatidilserina (PS)→encarada sempre a la cara citosòlica es transloca a la cara extracel·lular →s’avisa a les veïnes.
-↑activitat enzims proteolítics→trencament citoesquelet, condensaran cromatina i posteriorment es talla en DNA entre els nucleosomes.
-lobulació membrana plasmàtica→a mesura que es van formant es fusionen les mb enforntades→cossos apoptòtics.
-trencament nucli en fragments individualitzats -fragmentació de la cèl·lula en cossos apoptòtics -fagocitosi per macròfags i cèl·lules adjacents →Quan una cell inicia l’apoptosi es trenquen les unions amb les cells veïnes, tot s’encongeix, es formen els cossos apoptotics, la cell es va fragmentant en trossos petits, sempre envoltats de membrana, no s’allibera res al citoplasma. El teixit a nivell exterior s’ha refet totalment, aquests petits fragments seran reabsorbits per endocitosi per les cells veïnes o pot haverhi una acció de macròfags que acabaran de netejar aquesta zona. En cultiu com que no tenim aquest macròfags, els fragments alliberats son els que observarem.
→L’apoptosi té una durada coneguda i sabem que des de que hi ha el dany, la cell te encara temps que pot tirar enrere aquesta apoptosi, (AKT). Hi ha un punt de no retorn un cop s’han activat les caspases→execució cell.
4. Apoptosi en organismes pluricel·lulars • apoptosi→necessària pel desenvolupament embrionari -metamorfosi insectes, amfibis i nematodes→han d’eliminar algunes parts del seu cos per apoptosi.
-fetus humà→eliminació 1. mb interdigitals 2. neurones (sistema nerviós) 3. limfòcits T i B (sistema immunitari)→s’eliminen els que poden produir malalties autoimmunes.
4. cristal·lí • apoptosi en individus adults -homeòstasi teixits (conservació nºcèl·lules) -teixits amb taxa ↑ renovació→ex. intestí.
1. cèl·lules epitelials intestí 2. queratinòcits superfície pell 3. paret uterina (endometri) 4. eliminació limfòcits 5. Gens implicats en el procés d’apoptosi • nematode (caenorhabditis elegans) -eliminació 131/1.090 cells 1. proteïnes activadores: CED-3, CED-4 2. proteïnes inhibidores: CED-9 • mamífers -procés molt més complex 1. proteïnes inductores 2. proteïnes efectores 3. proteïnes inhibidores -famílies de proteïnes implicades 1. caspases→semblants a CED3 i 4→activen l’apoptosi.
2. Bcl-2→regulen caspases 3. Receptors superfamília TNF (tumor necrosi factor) →participen en l’apoptosi 4. Proteïnes del cicle cel·lular →participen en l’apoptosi Èlia Riubugent Camps 6. Caspases • 14 caspases diferents -enzims proteolítics→seqüència i estructura ~ CED -reconeixen seqüència específica →4AA a N -terminal. Les proteïnes diana seran tallades.
-famílies caspases 1. inductores (transductores de senyals) 2. efectores 3. proinflamatòries • activació -trencament després Asp -eliminació prodomini+trencament -dimerització (de dos caspases: 4 subunitats) →sempre al citoplasma, no hem d’induir la seva síntesi, son proteïnes que s’indueixen de manera constitutiva però les trobem de manera inactiva, per tan quan ens arriba la informació→s’han d’activar caspases. Les inductores→sintetitzen procaspasa, una proteïna immadura de caspasa.
(ex. activar procaspasa a caspasa 8. Perquè la caspasa 8 s’activi s’haurà de trencar el prodomini i les dues subunitats restants també es tallaran i haurà de dimeritzar. Tindrem dues subunitats liles i dues de grogues (2 procaspases caspasa funcional) →caspases efectores tenim prodomini on es produeixi un trencament i que dimeritzi, es necessiten les inductores.
• • caspases inductores -funció.activar caspases efectores →tallen i reconeixen l’N terminal. Dimerització.
-mecanisme:transmissió senyals proapoptòtiques 1. senyals extracel·lulars (via extrínseca) →pot provocar la inducció apoptosi.
-receptors de membrana (death receptor)→activat per un senyal extern(pot venir de dins)→ s’activa procaspasa 8 -caspases implicades. 1, 2, 8, 10.
2. Senyals intracel·lulars (via intrínseca) →la cell pateix estrès, mal funcionament, no pot reparar DNA, el que sigui.
-mitocondris, RE -caspases implicades: 9(mitocondris),12 (reticle) caspases efectores -funció: degradar diferents proteïnes →tallen entre nucleosomes.
-mecanisme: proteòlisi proteïnes implicades en: • manteniment diferents estructures cel·lulars • manteniment nucli i DNA -caspases implicades: 3, 6, 7, 12 →on hi ha les caspases és on hi ha la inflamació. R de mort, hi ha mt i RE. Si arriba un lligand de mort, activarem la caspasa 8, inductora que activa a caspasa 3 , la que ens domarà els talls. Activem la caspasa 9 i activa al factor per la caspasa 3, 7 o 12 (relacionada amb RE, es troba als dos llocs). Es passa de procaspasa 3 a caspasa 3 o pot anar directa a tallar a altres proteïnes diana.
Èlia Riubugent Camps 7. BCL-2 • funció reguladora del procés apoptòtic -15 proteïnes agrupades en 3 subfamílies (dominis BH) 1. factors anti-apoptotics (protectors): subfamília Bcl-2→impedeixen que hi hagi apoptosi -Bcl2, Bcl-xL, Bcl-w, Mcl-1, A1 2. factors pro-apoptotics (killers): subfamília Bax -Bax, Bak, Bok 3. factors pro-apoptotics (reguladors): subfamília BH3 -Bad, tBid, Bik, Bim, Hrk, Bmf, Puma, Noxa.
↑aquestes proteïnes tenien un domini BH3 n‘hi ha que tenen domini BH4, BH2 i BH1. Les reguladores només tenen domini BH3, ens serveix per unir proteïnes entre si, son similars als dominis SH2, SH· PTB i DRK, que ens permeten unir dues proteïnes amb la mateixa regió.
• • • • • regulació -% factors anti-apoptotics/pro-apoptòtics→es donarà apoptosi o no. Reguladores donen apoptosi; antireguladores l’aturen. Si la cosa està igualada →heterodímers, una antiapoptotica segresta una proapoptotica, mentre estigui equilibrat no hi haurà apoptosi. Es formen homodímers proapoptotics →tindrem apoptosi.
mecanisme -formen homodímers i heterodímers -domini BH3 localització -ancorats membrana (Bcl2, Bcl-xL, Bak) -solubles citoplasma (Bax, Bid) accions -formen porus a les mb quan es formen homodimers.
-regulen el procés.
Formació porus (PTP(=permeability transition pore)) a les membranes -Bax/Bak (killers) capacitat formació porus • dimerització -Bcl-2 like impedeix formació porus ←diferents graus d’afinitat. Si tenim la BCL2 i tenim segrestada Bat, no farà res, si ve tBid i s’uneix a BCL, desplaçarà a la Bat i formarà un forat.
Bax/Bak tenen la capacitat de formar porus, en canvi Bcl-2-like impedeix la formació de porus.
Quan tenim activat Bid se’ns activa les BH· only, les reguladores. Bid té ↑↑↑afinitat BH3 que la Bak, s’hi uneix a ella i Bak es queda sola si això ens passa a totes les BCL que tenim→formació homodímers de Bak, si tBid se’ns uneix a la BCL que estava unida a Bax, bax dimeritza i ens forma el porus→sortida del citocrom C→caspasses actives, mentre tenim concentracions similars de protectores i de killers no passa res, quan surten les reguladores desplacen a les altres killer, les killer dimeritzen i ens formen el porus. I s’allibera el citocrom C.
9. Paper del mitocondri en l’apoptosi • • • alteracions mitocondri→obertura porus PTP -dimerització Bak/Bax permeabilització membrana -equilibri ions →matriu/EI sortida proteïnes Èlia Riubugent Camps -citocrom C -AIF (apoptosi inductor factor) 1. condensaciuó cromatina 2.degradació DNA 3. translocació fosfatidilserina -Smac 1. regulació positiva caspases -Endonucleasa G 1. degradació DNA 10.Activació apoptosoma • MOM→Bak i Bcl2// citosol→Bax • Arribada estímul -MOM→Bak/Bax i Bcl2 -citosol→tBid • Bax/Bak/Bid -permet oligomerització -sortida proteïnes • Formació apoptosoma -citocrom C (mitocondri) + [Apaf-1+procaspasa 9] (citosol) -activació caspasa 9→activació caspases 3 i 7 →citocrom C al citosol, s’uneix amb Apaf-1 i l’activa, oligomeritza i ens serveix per activar a procaspasa 9 →caspasa 9→ens activarà a caspasa 3 que començarà a tallar→apoptosi.
Aquesta Apaf-1 té un domini CARD que també té la procaspasa 9 (el reconeixement entre aquestes dues estructures es dóna per aquest domini) →citocrom C+Apaf-1=apoptosoma →el mitocondri és l’orgànul que controla l’apoptosi, és l’orgànul estrella. A partir de la sortida del citocrom C tindrem apoptosi.
AIF pot entrar a nucli perquè ja l’hem alliberada (s’allibera a la vegada que ho fa el citocrom C) 11.Canvis al nucli • fragmentació del DNA -fragment llargs (50-300kb) 1. mida dominis loops de scafold nuclear -internucleosomals (180-200pb) 1. activació endonucleases endògenes 2. talls entre histones del nucleosoma 3. escala apoptòtica (180-200pb) 4. previ mort (no disminució viabilitat) 5. nucleasa responsable: CAD _caspasa 3 trenca ICAD i allibera CAD →es comença a tallar el DNA, s’ha vist que es fan diferents tipus de tall de DNA, els que anomenem fragments llargs o curts (talls entre nucleosomes) (=internucleosomals).
→La quantitat de DNA que hi ha en un nucleosoma és de 180-200pb com que nosaltres és anar tallant entre nucleosomes podem tenir trossos corresponents a un nucleosoma 200pb o corresponents a 400 pb… Aquest patró és l’escala apoptotica i és el que et confirma que les cèl·lules s’estan morint per apoptosi. Quan es dona necrosi els talls son tots de mida diferent per exemple.
→ CAD: endonuclesa ens ajudarà a condensar la cromatina. La tenim al citoplasma i entra a nucli. La tenim unida a la seva inhibidora que es iCAD fins que no activem les caspases no podem eliminar a la inhibdora que es iCad i no podrem tallar el DNA.
Èlia Riubugent Camps [Repetim: s’ha iniciat l’apoptosi, el citocrom C ha sortit s’ha unia a APF hem format apoptosoma caspasa 9 i caspasa3 que esta al citosol aniran cap al nucli on es torbarà amb una endonucleasa que no pot actuar perquè esta unida a una inhibidora. L’arribada de la caspasa 3, es un enzim proteolític que tallarà la iCad, deixant lliure l’endoucleasa que ens donarà els talls internucleosomals] • • • translocació CASPASA a nucli proteòlisi enzim PARP -enzim reparació DNA activació -activació domini nucleasa →fragments DNA>50kb -activació CAD →fragments internucleosomals -activació LamP →trenca làmina nuclear →caspases inductores, (8 i 9) activen les efectores 3, 6,7 que poden entrar a nucli i el que fan es tallar i trencar la PARP, enzim de reparació del DNA, impedint que repari el DNA (volem morir per apoptosi, per tant és inútil gastar energia reparant). Ens carreguem l’enzim de reparació i icad, de manera que tindrem fragmentació entre nucleosomes i a través de la caspasa 6→activem LamP (trenca la làmina nuclear), estem condensant DNA.
Es fosforila la làmina nuclear per trencar l’embolcall nuclear, la membrana no desapareix→es formen petits trossets de nucli.
12. Via extrínseca activació apoptosi • inducció apoptosi sistema immunitari -limfòcits T indueixen apoptosi 1. cèl·lules infectades per virus 2. cèl·lules processos tumorals -a través del sistema Fas/FasL 1. reconeixement pèptidic víric a cèl·lula diana 2. unió Fas al R de les cèl·lules T 3. activació adaptadors 4. inducció caspases -a través de perforines 1. formació porus (perforina) 2.secrecció de proteases -granzim A i B 3. inducció caspases →limfòcits T indueixen a l’apoptosi a cells infectades per virus o cells que estan patint un procés tumoral.
→el limfòcit T expressa la proteïna FAS, FASL és el lligand, les cells que estan infectades o patint processos tumorals a la seva membrana tenen receptors FAS. Quan una cell expressa aquest receptors els limfòcits T s’hi uneixen i se’ns activa una cascada de senyals que ens acabarà donant l’activació de caspases que ens donaran mort cel·lular.
Hi ha cells que està infectades però que son incapaces de expressar aquet receptors de membrana però que els limfòcits acaben detectant i el que fa la cell és alliberar, secretar, dos tipus de proteïnes, tenim les perforines i granzims. Les perforines perforar la membrana plasmàtica, és a dir, alliberen proteïnes que fan forats controlats petits per on hi entraran els granzims que el que faran es activar-nos la via de les caspases.
El receptor FAS en forma de monòmer→inactiu →hem de trimeritzar, només es donarà quan ens arribi una cèl·lula que tingui el lligand que ens activarà el receptor. En el moment en el que activem el receptor, aquesta proteïna FADD que es de domini de mort (tenen un domni de mort (que activaran la caspasa)), s’acostaran al receptor activat i des del receptor la procaspasa 8 es dirigarà cap al receptor es tallarà el prodomini i la dimeritzarem.
Les caspases inductores tenen el prodomini i després la proteïna en si. Per activar la caspasa 8 primer s’ha d’eliminar el prodomini i ens queden 4 peces 2 de groguesi 2 de liles, qui talla el prodomini,? Qui activa la caspasa 8? La proteïna FADD que no es activa al citosol. FADD nomes es podrà activa quan s’activi un receptor de mort cel·lular.
Èlia Riubugent Camps Tenim el FADD unit al receptor i la nostra caspasa amb el seu prodomini a FAD ara trenquem de manera que el que tenim es la caspasa 8 activada. La caspasa 8 iniciarà la seva feina que és trencar caspases efectores, activa per trencament caspases efectores. Com que tenim la caspasa 8 activada a través d’un receptor de membrana el que fa es activar-nos a les efectores 3 6 7, quan tenim els efectors difícilment té marxa enrere.
15.Model integrat apoptosi En comptes de tenir el nom del receptor tenim CD95L.
→tenim un receptor trimeritzat perquè ens ha arribat un lligand enganxat a una cell, FADD, que te dominis de mort s’ha activat gràcies a l’activació del receptor de manera que la procaspasa 8 s’hi acosta i ens activa a les caspases 3 6 i 7→ apoptsi La caspasa 8 pot fer altres coses, activar a Bd que es inactiu quan es troba en forma de Bid quan tallem amb la caspasa passem de Bid a tBid que llavors es actiu. Tbid s’uneix BCL de la membrana mitocondrial i d’aquesta manera desplaça les pro-apoptotiques generant el porus.
Smac assegura que es produirà l’apoptosi perquè al citosol tenim IAPs que son inhibidores de l’apoptosi, Smac inhibeix a les IAPs de manera que permet que es doni l’apoptosi.
AKT És una kinasa que ens fosoforila al caspasa 9 perquè no pugui actuar (pot aturar l’inici de l’apoptosi) Akt també pot fosforilar a Bad.
Èlia Riubugent Camps ...