20. regulace a signalizace v buněčné smrti

20. regulace a signalizace v buněčné smrti

Blebbing – signál k apoptose à kaspáza-3 (GTPáza Rho)à štěpení a aktivace ROCK1 à fosforylace MLC (myosin light chain) à blebbing

            Vnější dráha – začíná navázáním DRL (death receptor ligand) na death receptor, potažmo Fas L na Fas receptor a následnou trimerizací těchto receptorů (ligand se tam vezme buď díky apoptózu spouštějící buňce anebo apokrinní sekrecí, mezi apoptózu spouštějící faktory dále patří cytokiny, růstové faktory, hormony, toxiny). Přes protein FADD se k těmto receptorům váže homodimer iniciátorové prokaspasy 8 nebo 10, které se po aktivaci DR proteolyticky aktivují na aktivní homodimer kaspas. Celý tento komplex se nazývá DISC (death inducing signaling complex). Homodimer kaspas má 2 úlohy: aktivovat exekutivní prokaspasy 3, 7 a štěpit Bid protein na t-Bid protein. Kaspasa 3 pak ještě štěpí prokaspasu 6. Kaspasy 3, 6 a 7 jsou exekutorové kaspasy vlastní apoptózy.

            Vnitřní dráha – neboli mitochondriální. Díky změně propustnosti vnitřní mitochondriální membrány se uvolňuje cytochrom C do cytosolu, kdy se navazuje na inaktivní Apaf-1 (apoptotic proteas activating factor) protein a mění tak jeho konformaci. Po navázání ATP se komplex Apaf-1-cyt c-ATP sdružuje do pentameru, který je schopen navázat prokaspasu 9, která se po navázání mění na aktivní kaspasu 9. celý složitý komplex se nazývá apoptosom. Tento apoptosom je schopen přeměnit prokaspasy 3, 7 na kaspasu 3, 7. Změna propustnosti mitochondriální membrány je regulována rodinou Bcl proteinů. Proapoptotické Bax, Bak tvoří homodimery nebo heterodimery, které znamenají propustnost vnitřní mitochondriální membrány. Ta by však měla ve zdravé buňce být nepropustná a proto existují anti-apoptotické proteiny Bcl-2, Bcl-xl, které s Bax, Bak tvoří heterodimery Bax/Bcl-2 a tyto jsou nepropustné. Zvýšené hladiny Bcl-2 byly nalezeny u B lymfomů. Vnitřní dráha je indukována nedostatkem O₂ a živin, virovou infekcí, glukokortikoidy, teplem, radiací (poškození DNA či mitochondrií).

            Regulace

Ztráta aktivačního signálu – může docházet buď ke snížení DR anebo jsou syntetizovány nefunkční, jako tzv. decoy receptory. Těmto chybí cytosolová doména DD, takže se nemůže navázat ani FADD a aktivace DISCu je tak znemožněna.

Signální přesmyk – TRADD (tuor necrosis factor receptor asociated death domain) nenaváže požadovaný FADD (fas asociated death domain), který je schopen vázat prokaspasu 8. namísto toho se TRADD naváže na TRAF (TNF receptor asociated factor), který přes kaskádu několika kináz exprimuje faktor NFkB. Jeho účinek spočívá v aktivaci antiapoptotických faktorů.

Inaktivace DISCu proteiny FLIP (FLICE-like inhibitory protein) – protein FLIP má velmi podobnou strukturu prokaspase 8, obsahuje doménu DED (death effector domain), kterou se naváže na FADD protein a zabere místo jedné nebo dvěma prokaspasam 8 v DISCu. Homodimery se tedy nemohou tvořit ani se proteolyticky aktivovat. Tato inhibice je přímo úměrná koncentraci proteinu FLIP.

Inhibitory Kaspas – IAP (inhibitors of apoptosis proteins) přímou vazbou na aktivní místa prokaspas zabraňují jejich aktivaci na kaspasy.

Poruchy mitochondriální signalizace spojená s tumor supresorovým p53 – při poškození DNA dochází k transkripci genu TP53 jehož produkt je transkripční faktor p53. Protein p53 má klíčovou roli v potlačení nádorových procesů. Z prvé expresí p21 staví buněčný cyklus. Za druhé zvýšením exprese Bax a potlačením Bcl-2 výrazně napomáhá k uvolnění cytochromu c a dalších proapoptotických faktorů z mitochondrií.

Bodovou mutací Ras genu může dojít (přes MAPK) k nadměrné aktivaci Akt kinasy. Tato je všeobecně spojována s přežitím buňky. Zeslabuje vnitřní aktivaci apoptózy fosforylací kaspasy 9, fosforylací Bad. Také inaktivuje Fas L. Signalizace apoptózy je velmi komplikovaný proces, regulovaný mnoha proteiny. Naštěstí existuje spousta „sychrů“, které v případě selhání prvního mohou zaskočit, ať už se jedná o vnitřní a vnější aktivaci a jejich vzájemné propojení nebo o caspase independent (na kaspázách nezávislou) apoptózu. Nádorový proces je mnohonásobný a jediná mutace dozajista nestačí k potlačení apoptózy. Přesto je třeba mít na paměti p53 a Bcl rodinu proteinů, jejichž defekty mohou být z hlediska onkogeneze fatální.