1

ApoptosisApoptosis(apo-ptosis)

Yrd. Doç. Dr. İzzet YELKOVANyelkovan@cumhuriyet.edu.tr

Tıp Fakültesi Tıbbi Biyoloji AD

2

• NORMAL FİZYOLOJİK KOŞULLAR altında meydana gelen bir hücre ölüm modelidir

• Eksilme/eksiltme ölümüdür “falling off”

• Programlıdır ‘’programmed cell death’’

• adaptif bir özel mekanizmadır

• discrete phenomena

• Actif bir süreçtir (process)

• ATP gerektiren olaylar zinciridir

APOPTOSIS

3

• Patolojik hücre ölümüdür

•Fizyolojik şartlardaki aşırı/beklenmeyen (ekstrem) değişikliklerden dolayı ölüm

• Örneğin: hypoxia, fiziksel trauma, toksik kimyasallar, infeksiyonlar

• Hedef çoğunlukla mitokondriler, DNA yada Membranlar

• Uncontrolled generation of ROS

• Inflamasyon (ağrı, kızarıklık, kabarıklık, yara izi, vb.)

NEKROSIS

4

• normal hücre turnover’i

• doku homeostasisi

• embryogenesis

• immune toleransın induksiyonu ve devamlılığı

• Sinir sisteminin (nervous system) gelişimi

• endokrine aracılı doku atrofisi

Apoptosis nerelerdedir ?

5

• en çok fizyolojik uyarımlar aracılığı ile stimule edilir

• büyüme faktörlerinin yokluğu

• hücresel stres• T-cell hedeflemesi• viral induksiyon• kimyasal indüksiyon

APOPTOSIS NEKROSIS

Fizyolojik Önemleri

• fizyolojik olmayan uyarımlar nedeniyle

• komplement atakları• litik viruslar• fiziksel traumalar• hypoxia/ischemia• metabolik

zehirlenmeler

6

• Hücreleri tek tek ve dağınık dağılım ile etkiler

• inflammation yoktur (zira apoptoz parçacıkları fagositoz ile uzaklaştırılır)

APOPTOSIS NEKROSIS

Histolojik Özellikler

• Genellikle bitişik hücreleri etkiler

• inflammation vardır

7

NEKROSIS

APOPTOSIS

8

• Çekirdeğin yoğunlaşması ve sitoplazmanın büzülmesi

• membranda kabarcıklanmalar

• membrana tutunmuş vesiküllerin ortaya çıkması

APOPTOSIS NEKROSIS

Morfolojik Özellikler

• sitoplazmanın ve mitekondrilerin hacimce büyümeleri (Na & su girişi)

• membran bütünlüğünün kaybolması

• vezikül oluşumu yok

9

• caspase’lar (kaspaz) & Ca-bağımlı endonukleazlar gibi özel enzimler ile aktivasyon

• ATP gereksinilir

APOPTOSIS NEKROSIS

Biyokimyasal Özellikler

• ion homeostasisi yok

• litic enzimler serbest kalır ve zarar verirler

• no enerji

10

11

• organeller ve mitokondriler bozulmaz

• Hücreler daha küçük parçalara bölünürler

• Kromatin kondanse olur ve sınırları kaybolur

APOPTOSIS NEKROSIS

Morfolojik Özellikler

• organellerin oluşturduğu bütünlük bozulur

• tamamen lizize uğrar ve hücre içerikleri dökülür

• kromatin parçalanır ve kondanse olur

12

PROTEAZLAR - KASPAZLAR

• moleküler giyotinler

• büyük bir aile – memeli sistemlerinde 14 elemanı var

• aktivasyon için özel bir çekilde kesim gerekir

• sistein proteazlar, hedef proteinleri Asp birimlerinden keserler

• C-ASP-AZ

APOPTOSIS

13

KASPAZLAR: Etki MEKANIZMASI

• komşu hücreler ile olan bağlantıları keser

• hücre iskeleti yeniden organize olur (transglutaminazlar)

• endonukleazlar aktive olur (DNA fragmentation)

• nuklear lamina çözünür (condensation)

• fagositosis için özel sinyaller üretilir (PS)

• metabolik işlevlerin sonlandırılması için özel hedef proteinler aktive edilir

APOPTOSIS

14

T-hücre plasmamembranı

FasL

APOPTOSIS: T-hücresi’nin kendini yıkımı

FasL

KaspazAktivasyonu

ile sinyal cascade&

Downstreammesajlar

FasL-R olgunlaşmamışFasL-R olgun

15

KASPAZ CASCADE

Plasma Membranı

CASP 8

APAF-1

proCASP 9

CASP 9

Cyt.c

CASP 7CASP 6 CASP 3

AMPLIFICATIONCOMMITMENT

HücreselDeğişiklikler / Sonuçlar

Apoptosis

Mito-kondria

16

APOPTOZİSİN REGÜLASYONU

17

18

Bcl-2 AİLESİ

• Pro- ve anti-apoptotik proteinler

• Bcl-2 Homology domainleri içerirler (BH 1-4)

• BAX: pro-apoptotik protein, mitokondrilerden sitokrom c’nin salınmasını sağlarlar

• Bcl-2 protein: anti-apoptotik protein, sitokrom c’nin salınmasını ve APAF-1’in aktivasyonunu inhibe eder.

APOPTOSIS

19

Bax/Bcl-2

APOPTOSIS

MitokondrialDış Membrane

Cyt. c

Bax

APAF-1

ProCASP 9 CASP 9

Cyt. c

APOPTOSIS

Bcl-2

20

Bax/Bcl-2

APOPTOSIS

BaxBcl-2

Bcl-2Bcl-2

BaxBax

Hayatta KalımSurvival

Apoptosis

21

P53 – GENOMUN GARDİYANI

APOPTOSIS

M

G1

S

G2

p53 Checkpointp53 Checkpoint

G0

22

P53 - GUARDIAN OF THE GENOME

APOPTOSIS

p53 apoptosisi indüklerse

• çok yüksek düzeyde ifade edilir - DNA hasarı çok olur

• Hücre S-fazını tamamlar (DNA replicated)

DNAHasarı

HasaraYanıt

p53

Tutukluluk/TamirG1/SG2

Apoptosisvia p21

23

Bcl-2 ailesi üyesi BAD protein

• Fosforile edilmediğinde Pro-apoptotic

• anti-apoptotic Bcl-2 aile üyelerini Inhibe eder

• hücreyi apoptoza duyarlı hale getirir

• Fosforile edildiğinde Inactive ‘dir

APOPTOSIS

Bcl-2Bcl-2 BaxBaxBAD

24

APOPTOSIS ve Ötesindekiler

HYPER-AKTIVASYON

• neurodejeneratif hastalıklar (Parkinson’s ve Alzheimer’s hastalığı)

• ischemia-reperfusion incinmeleri

• Şeker, immun yetmezlik hastalıkları (AIDS)

BASKILANMASI

• KANSER

• autoimmune HASTALIKLAR

NENEKKROSISROSISAPOPTOSISAPOPTOSIS

APOPTOSISAPOPTOSIS

26

APOPTOSIS

APOPTOSIS

NEKROSIS