:Докладчик 341 Студентка группы 3 курса

ДГМА Домащенко Алена Николаевна

: Научный руководитель Профессор Шевцова Алла

Ивановна

Биохимияпрограммируемой клеточнойсмерти

Днепропетровская государственная медицинскаяакадемия

, Кафедра биохимии медицинской и фармацевтическойхимии

Днепропетровс 2007к

Физиологическая роль ПГК1. Обеспечение программы

индивидуального развития организма (эмбриогенеза и онтогенеза) и дифференцировки клеток.

2. Поддержание тканевого гомеостаза

3. Замедление апоптоза ведет к гиперплазии ткани, ускорение – к атрофии.

4. Защита от патогенов и клеток-мутантов

Домащенко А.Н.

Каспазы «Рецепторы смерти» клетки Митохондрии и цитохром с Про- и антиапоптозные белки

Компоненты апоптоза:

Клетки в состоянии апоптоза

Нормальные клетки

Домащенко А.Н.

Сравнительная характеристика

АпоптозАпоптоз - генетически

запрограммированная гибель клетки.

Уменьшение объема клетки Конденсация хроматина – пикноз Фрагментация ядра –кариорексис Фрагментация клетки на мембранные

везикулы с внутриклеточным содержимым – апоптозные тельца

Концентрация на внешней стороне мембраны фосфатидилсерина – метка, по которой макрофаги узнают погибшие клетки

НекрозНекроз - непрограммируемая,

патологическая форма клеточной смерти.

Набухание клетки и органелл Нарушение целостности

цитоплазматической и внутриклеточных мембран

Выход содержимого цитоплазмы в межклеточное пространство, что приводит к развитию воспалительного процесса

Домащенко А.Н.

КаспазыКаспазы (семейство Cys-Asp-

протеаз) – ферменты, катализирующие ограниченное расщепление клеточных белков по остаткам аспартата.

По субстратной специфичности

различают:

Инициирующие (каспазы I эшелона) - каспазы-2,-8,-9,-10 и -12 – активируют эффекторные каспазы.

Эффекторные (каспазы II эшелона) - каспазы-3,-6,-7 - расщепляют актиновые филаменты, ингибируют биосинтез белков и активируют ДНКазу.

Каспазы-1,-4,-5,-11,-13 – в апоптозе не участвуют.

Домащенко А.Н.

Прокаспазы

Структура прокаспаз:

I. N-концевое звено (продомен)

II. Промежуточный домен, предшественник большой субъединицы зрелого фермента

III. С-концевой домен, предшественник малой субъединицы зрелого фермента

Домащенко А.Н.

Пути активации каспаз

«Индуцирующие смерть сигнальные комплексы» - DISK (death-inducing signaling complex) включают:

Fas-L – внеклеточный лиганд, относящийся к семейству фактора некроза опухолей (TNF – tumor necrosis factor).

Fas («рецептор смерти») – трансмембранный белок, член семейства рецепторов TNF.

FADD (Fas-associated protein with death domain) – адаптерный белок. Содержит 2 домена: DD (death domain – домен смерти) и

DED (death-effector domain – домен эффектора смерти). Прокаспаза-8

I. Рецепторный

Домащенко А.Н.

II. Митохондриальный

АФК, ионы Са → открытие гигантских пор → ↑ проницаемости внутренней мембраны митохондрий → набухание матрикса → разрыв наружной мембраны митохондрий → высвобождение апоптогенных белков:

цитохром С прокаспазы-2,3,9 белок AIF (apoptosis inducing factor) – апоптоз-индуцирующий

фактор белок SMAC (second mitochondria-derived activator of caspases) –

второй митохондриальный фактор, индуцирующий апоптозДомащенко А.Н.

AIF → цитоплазма → клеточное ядро → активация нуклеазы → фрагментация ДНК

SMAC – вызывает активацию каспаз-3 и -9, связываясь с IAP, снимает их ингибирующее действие на каспазы.

Механизм действия апоптогенных белков

Цитохром с

Apoptosis protease activating factor-1 – I фактор, активизирующий апоптоз

Цитоплазма

Домащенко А.Н.

III. Рецепторный + митохондриальный

Повреждение ДНК ведет к накоплению в клетке белкового продукта гена р53,который может останавливать деление клеток и индуцировать апоптоз.

Ответная реакция на образование белка р53 зависит от степени нарушения клеточного генома.

o При умеренном нарушении клеточного генома происходит остановка клеточного деления, осуществляется репарация ДНК, и клетка продолжает свое существование.

o При чрезмерном нарушении генома, когда ДНК уже не подчиняется репарации, включается рецепторный и цитохром с-зависимый апоптозные каскады активации каспаз.

р53 активирует PUMA (p53 upregulated modulator of apoptosis),

который затем связывает Bcl-2 и тем самым стимулирует выход цитохрома с из митохондрий.

Домащенко А.Н.

IV. Апоптоз, зависимый от эндоплазматического ретикулума

В ЭПР локализована прокаспаза-12, которая активируется при нарушении внутриклеточного Са-гомеостаза или накоплении избыточных количеств белка в ЭПР.

Каспаза-12 активирует каспазу-3, приводящую в исполнение программу гибели клетки.

Домащенко А.Н.

Регуляция апоптозаI. Автономный механизм регуляции:

1. Белок FLIP (FLICE-inhibitory protein) - связывается с «индуцирующими смерть сигнальными комплексами», блокируя активацию каспазы-8 и передачу проапоптического сигнала от «рецепторов смерти» семейства TNFR.

2. Семейство Bcl-2 (B-cell leukaemia-2) – регулируют апоптоз на уровне митохондрий:

антиапоптозные белки - собственно Bcl-2, Bcl-xL, Bcl-w, Mcl-l, Al и Воо.

проапоптозные белки - Bax, Bad, Bok, Bcl-xS, Bak, Bid, Bik, Bim, Krk и Mtd.

Соотношение про- и антиапоптозных членов семейства Bcl-2 определяет, жить клетке или умирать.

3. Семейство IAP (inhibitor of apoptosis proteins) – ингибируют эффекторные каспазы.

4. NO блокирует апоптоз посредством избирательного нитрозилирования эффекторных каспаз.

II. Воздействие внешних факторов:Индукторы апоптоза – противовоспалительные

цитокины, стероидные гормоны, NO и свободные радикалы.

Ингибиторы апоптоза – провоспалительные цитокины, половые гормоны, некоторые вирусные белки.

Домащенко А.Н.

Общий механизм апоптоза

Домащенко А.Н.

Заболевания, связанные с ингибированием апоптоза

Заболевания, связанные с усилением апоптоза

Опухолевые заболевания: фолликулярная лимфома карциномы с мутацией гена р53 гормонально-зависимые опухоли (рак молочной железы, рак предстательной железы, рак яичников)

СПИД Ишемические повреждения: инфаркт инсульт

Аутоиммунные заболевания: системная красная волчанка гломерулонефрит

Апластическая анемия

Вирусные инфекции, вызванные: вирусом герпеса аденовирусом поксовирусами вирусами гепатита С и В

Токсические заболевания печени

Нейропролиферативные состояния: Шизофрения Аутизм

Нейродегенеративные заболевания: болезнь Альцгеймера болезнь Паркинсона Хорея Гентингтона

Заболевания почек: гломерулонефрит IgA-нефропатия люпус-нефрит абсцесс почки

Поражения почек: нефросклероз /гламерулосклероз интерстициальный нефрит эконефропатия дисплазии поликистозная болезнь почек гидронефроз рефлюкс-нефропатия острая почечная недостаточность

Апоптоз и патологии

Домащенко А.Н.

Терапия на основе апоптоза

Злокачественные опухолиАутоиммунные заболеванияПредотвращение отторжения трансплантата

Заболевания, характеризующиеся повреждением клеток:

ишемические повреждения,нейродегенеративные заболевания

Лекарственные средства, индуцирующие апоптоз

Лекарственные средства, ингибирующие апоптоз

Домащенко А.Н.

!Благодарю за внимание