Лекция 1 Тема: Понятие о программируемой гибели клеток. Новый взгляд на классификацию пкг
жүктеу/скачать 3,24 Mb. Pdf көрінісі
|
Апоптоз Абрамова магистры лекции
| старение
многих типов клеток ассоциировано с изменением их чувствительности к апоптозу. Целый ряд генов, участвующих в контроле апоптоза (как животных, так и растительных), претерпевает возраст зависимое изменение экспрессии (см. табл. 3 ). Показано, что ген WRN синдрома Вернера, наследственного заболевания с клиническими симптомами преждевременного старения, вовлечен в регуляцию механизмов апоптоза. Клетки с WRN мутацией характеризуются дисрегуляцией протеаз апоптоза ICE-семейства и высокой чувствительностью к Fas- индуцированному апоптозу]. рис1 рис2 Показано, что возраст-зависимая ретинальная дегенерация у имаго дрозофилы протекает по механизму апоптоза [93]. Экспрессия гена reaper + , (индуцирует) ответственного за апоптоз у дрозофилы, наблюдается и у имаго [94]. Постмитотическое состояние взрослых особей должно способствовать более четкому выявлению эффекта индукции апоптоза на старение и продолжительность жизни у этого организма. Интенсивное изучение процессов апоптоза у дрозофилы позволило к настоящему моменту установить схему генентического контроля этого процесса ( рис. 2 ) и показать его сходство с таковым у других организмов. Апоптоз у дрозофилы происходит в течение всего развития, начиная с 11 эмбриональной стадии (около 7 часов) , он обнаруживается в нервной и мышечной системе у постметаморфозных молодых имаго, а также у взрослых и стареющих мух. Активация программы гибели клеток дрозофилы может быть индуцирована весьма разнообразными факторами, например, облучение, циклогексимид и этопозид [64,98,99]; к гибели приводит недостаток факторов выживания клеток (фактора роста эпителия и др.) и ювенильного гормона, либо воздействие экдизона. Ключевые функции в регуляции программированной гибели клеток у дрозофилы выполняют гены, контролирующие развитие организма. Ген sina контролирует развитие R7 фоторецепторных клеток при образовании глаза. Гомолог sina у человека является р53 зависимым индуктором апоптоза и онкосупрессором. Другой ген ( wg) контролирует развитие крыла и центральной нервной системы Drosophila melanogaster, его делеция приводит к потере большей части протоцеребрума на поздних эмбриональных стадиях . Исследования генетического контроля процесса программированной клеточной гибели выявили локус 75С1,2 на третьей хромосоме, делеция которого приводит к накоплению избыточной клеточной массы у эмбриона. Первый ген, локализованный в данном локусе, получил название reaper ( rpr ). Позже здесь были идентифицированы гены hid ( head involution defective ) и grim с размером продуктов 410 и 138 аминокислот, соответственно. Этим трем генам отводится центральная роль в контроле процесса апоптоза у дрозофилы (см. рис.2) и их экспрессия может быть модифицирована многими факторами, в том числе ионизирующими излучениями. Ген rpr кодирует малый пептид (65 аминокислот), который имеет ограниченное сходство по последовательности с "доменом гибели" (DD)- функциональным участком рецепторов семейства TNFR млекопитающих и связанных с ними белков, контролирующих апоптоз ]. Тем не менее, белок RPR не является их гомологом. Экспрессия в клетках дрозофилы DD-содержащих белков Fas и FADD, как оказалось, способна индуцировать апоптоз , но с участием протеаз апоптоза (каспаз), отличных от тех, которые активируются RPR. В то же время обнаруженная консервативность их функции позволяет предполагать наличие более близких гомологов Fas и FADD в клетках дрозофилы. В искусственной системе у позвоночных RPR также индуцирует быстрый апоптоз . Для этого необходима субклеточная фракция митохондрий. Действуя совместно с цитозольными факторами, RPR запускает высвобождение цитохрома с (cyt c) из мембран митохондрий, блокируемое антиапоптозным фактором Bcl-2. Надо отметить, что члены Bcl-2/Ced9 семейства белков предотвращают гибель клетки, блокируя высвобождение cyt c из митохондрий и таким образом индукцию cyt c белков семейства Apaf-1/Ced4, ускоряющих самопроцессинг и активацию каспаз. В клетках дрозофилы индуцированный RPR апоптоз блокируется искусственно экспрессированными Bcl-2/Ced9 гомологами, что допускает опосредованный cyt c механизм действия RPR. Тем более что проведенные Хизахара с коллегами эксперименты показали присутствие собственной активности Ced9- и Ced4-подобных факторов в клетках дрозофилы]. Белок RPR способен к самоагрегации []. Его N-концевой участок имеет сходство по 14 аминокислотам с N-концами HID и GRIM]. Это предполагает взаимодействие между родственными молекулами. Показано, что RPR, HID и GRIM содержат эффекторный домен гибели (DED), необходимый для их взаимодействия между собой и с адапторными молекулами. DED функция этих белков может быть связана со стимулированием белок- белковых взаимодействий, среди которых их активаторы и соответствующие им каспазы]. Кроме того, все три белка, а также белок Doom, контролирующий программированную гибель клетки у дрозофилы, физически взаимодействуют с гомологами бакуловирусных ингибиторов апоптоза у дрозофилы (DIAP1, DIAP2), что приводит к блокированию апоптоза]. Известно, что контролируемый RPR, HID, GRIM и Doom апоптоз блокируется ингибиторами каспаз и, вместе с тем, RPR-индуцированный процесс связан с увеличением внутриклеточной концентрации церамида, вторичного мессенджера]. Эффекторные события апоптоза, такие как фрагментация ДНК, распад ядра и всей клетки, опосредованы активацией спецефических протеаз апоптоза семейства каспаз. Они синтезируются как неактивные проэнзимы, которые протеолитически процессируются по аспарагиновой кислоте с формированием функционирующего гетеродимера, состоящего из р10 и р20 субъединиц [122]. Первая каспаза дрозофилы DCP-1 была обнаружена и локализована в локусе 59F на правом плече хромосомы 2. Она имеет близкую гомологию с эффекторной каспазой 3 млекопитающих. Индукция апоптоза RPR или этопозидом приводит также к процессингу другой каспазы дрозофилы - drICE [64]. Активная drICE способна разрезать ламин DmO, запускать конденсацию хроматина и процессировать эффекторную каспазу DCP-1]. DCP-2 - дрозофилиный гомолог DED содержащих каспаз 8 и 10, участвующих в каскаде протеолитических реакций от рецепторов гибели Fas и TNFR-1. Вероятно, DCP-2 связывает сигнальные пути гибели с нижележащими эффекторными каспазами, такими как DCP-1]. Еще одной установленной каспазой дрозофилы является Redd, гомолог каспазы Nedd-2 млекопитающих]. Активация каспаз служит мостом к конечным событиям апоптоза, обеспечивающим необратимость механизма гибели клетки. Так, разрезание ядерного ламина DmO (гомолога ламина В дрозофилы) индуцирует нарушение целостности ядра]. Протеолиз актин-ассоциированных белков цитоскелета, как показано на млекопитающих, приводит к распаду клетки на апоптозные тела. Подобный механизм предполагается и у дрозофилы. Тем более что мутация в гене ddlc-1, кодирующем цитоплазматический динеин, у дрозофилы вызывает дезорганизацию актинового цитоскелета и массовый апоптоз [. Важная роль в апоптозе отводится также каспаза-активируемым ДНКазам (CAD), которые находятся в цитоплазме клетки в неактивном состоянии, поскольку связаны со своими ингибиторами, такими как белок DFF45 млекопитающих. Разрезание DFF45 эффекторной каспазой 3 ведет к активации ДНКазных свойств CAD и расщеплению ядерной ДНК на олигонуклеосомальные фрагменты. Дрозофилиный гомолог DFF45, DREP-1, ингибирует апоптоз в искусственной системе. Таким образом, можно предположить сходный с млекопитающими механизм расщепления ДНК при апоптозе у дрозофилы]. Фермент репарации ДНК PARP, играющий роль в апоптозе млекопитающих, претерпевает такой же каспаза-зависимый процессинг и в клетках дрозофилы ]. Таким образом, программированная гибель клетки у дрозофилы имеет консервативное сходство как по морфологическим, так и по биохимическим проявлениям с апоптозом у других организмов. Одной из особенностей старения является неспособность клетки адаптироваться к условиям стресса. В процессе жизнедеятельности, в клетка х накапливаются необратимые повреждения и, как следствие, делящиеся клетки регенерирующих тканей прибегают к двум основным механизмам, предотвращающим деление. Они могут либо навсегда остановить клеточный цикл (войти жүктеу/скачать 3,24 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|