აპოპტოზი. განმარტება

1007 0

აპოპტოზის მარეგულირებელი სისტემის მთავარი ამოცანაა- ინარჩუნებს ეფექტურ კასპასებს, რომლებიც ანადგურებენ უჯრედებს არააქტიურ მდგომარეობაში, მაგრამ სწრაფად გარდაქმნიან მათ აქტიურ ფორმად შესაბამისი ინდუქტორების მინიმალური მოქმედების საპასუხოდ.

ეფექტური კასპაზების გააქტიურების ფუნქციას იკავებს ინდუქტორი კასპაზები, რომელთა ძირითადი წარმომადგენლები არიან კასპაზა 8 და კასპაზა 9.

ეს კასპაზები არააქტიურია უჯრედის ნორმალურ მდგომარეობაში და არსებობს პროკასპაზების სახით. აქედან გამომდინარე, სხვადასხვა პროაპოპტოზური სიგნალების მოქმედება მიმართულია კასპაზა 8 და კასპაზა 9 გააქტიურებაზე.

ამის შესაბამისად, არსებობს წამყვანი სასიგნალო ბილიკის 2 ტიპი:

1) დნმ-ის დაზიანება, გამოსხივება, ტოქსიკური აგენტების მოქმედება, გლუკოკორტიკოიდების მოქმედება, ციტოკინების რეგულაციის შეწყვეტა, ტელომერების დამოკლება კრიტიკულ დონემდე - კასპაზა 9-ის გააქტიურება;
2) პრო-აპოპტოზური სიგნალები, რომლებიც წარმოიქმნება "უჯრედების სიკვდილის რეგიონის" რეცეპტორების გააქტიურებით (მაგალითად, Fas-R, TNF-R) - კასპაზა 8-ის გააქტიურება.

განვიხილოთ თანმიმდევრულად თითოეული ეს ბილიკი, სქემატურად წარმოდგენილი ნახ. 1.4.

სასიგნალო გზები კასპაზა 9-ის გააქტიურებისთვის

P53 გენი არის დნმ-ის დაზიანების და უჯრედული ციკლის დარღვევების სენსორი.

P53 გენი

P53 გენი, რომელიც მდებარეობს მე-17 ქრომოსომის მოკლე მკლავზე, კოდირებს ბირთვული ცილის ფორმირებას, რომელიც შედგება 393 ამინომჟავისგან, მოლეკულური მასით 53 Kd. P53 ტეტრამერი ფუნქციონირებს როგორც ტრანსკრიფციის ფაქტორი, რომელიც აკავშირებს თავის კარბოქსილის ბოლოებით სამიზნე გენების კონკრეტულ რეგიონებს. P53 ცილა ციტოპლაზმაში ლატენტურ მდგომარეობაშია.

ბოლო წლებში ნაჩვენებია, რომ მისი გააქტიურება ხდება არა მხოლოდ დნმ-ის დაზიანების საპასუხოდ, არამედ შეიძლება იყოს უჯრედში მიმდინარე მრავალი სხვა პროცესის შედეგი, მათ შორის ონკოგენების გააქტიურება, ჰიპოქსია, კვების დეფიციტი, დაბერება და სხვა. ტყუილად არ არის, რომ ამ გენს ზოგიერთი ავტორი უწოდებდა „მისტერ ღამის დარაჯს“, ზოგს კი „გენომის მცველს“.

როდესაც P53 გააქტიურებულია, პროტეინს შეუძლია ერთმანეთისგან დამოუკიდებლად დაიწყოს 2 პროგრამა:

უჯრედული ციკლის დროებითი გაჩერება G1/S ფაზაში p21 WAF1 პროტეინის გამოყენებით, რომელიც აინჰიბირებს ციკლინდამოკიდებულ კინაზებს
აპოპტოზის სტიმულირება Bax გენის გააქტიურებით - Bcl-2 ოჯახის პრო-აპოპტოზური გენი ან/და ჟანგბადის თავისუფალი ფორმების წარმოქმნის გააქტიურებით, რაც ხელს უწყობს ციტოქრომ-C-ის გამოყოფას მიტოქონდრიიდან.

გენის გამორთვის ექსპერიმენტული მონაცემები, რომლებიც ბოლო წლებში გამოჩნდა, ვარაუდობს, რომ უჯრედების უმეტესობის პრიორიტეტული პროგრამაა მიტოზური ციკლის დროებით შეჩერება. ასევე არსებობს ინფორმაცია P53-ის მონაწილეობის შესახებ დნმ-ის აღდგენის პროცესებში ახლად აღმოჩენილი P53R2 გენის გააქტიურების გზით, რომელიც აკოდირებს რიბონუკლეოტიდ რედუქტაზას. აპოპტოზის პროგრამა აქტიურდება, როდესაც უჯრედი ვერ ახერხებს დნმ-ის აღდგენას მიტოზური ციკლის და/ან p21 WAF1 ცილის დეფიციტის დროს „დაკავების“ დროს. ზოგიერთ უჯრედში აპოპტოზის პროგრამის პრიორიტეტი P53 გენის გააქტიურებისას გენეტიკურად არის განსაზღვრული.

P53-ის როლი ქსოვილზეა დამოკიდებული. თაგვებში ამ გენის გამორთვის ექსპერიმენტში, რადიაცია არ იწვევდა აპოპტოზს ლიმფოციტებში, მაგრამ ფილტვის ქსოვილში აშკარად იყო გამოხატული აპოპტოზის ნიშნები.

სურათი 1.4. აპოპტოზის ძირითადი გზები. Wah, Bid - პროაპოპტოზური გენების ოჯახიВсl-2. dATP - ადენოზინის ტრიფოსფორის მჟავა. APAF-1 - აპოპტოზური პროტეაზა-გააქტიურების ფაქტორი

სურათზე ნაჩვენებია აპოპტოზის ძირითადი გზები, რომლებიც ახორციელებენ ორი ძირითადი ტიპის პრო-აპოპტოზურ სიგნალებს: დნმ-ის დაზიანება რადიაციის ან ციტოტოქსიური აგენტებით) და "უჯრედების სიკვდილის რეგიონის" რეცეპტორების გააქტიურება.

დნმ-ის დაზიანება იწვევს P53 გენის გააქტიურებას. ამ ტიპის აპოტოზური სიგნალის შემდგომი გავლა ხდება Bcl-2 ოჯახის პროაპოპტოზური გენების გააქტიურებით (Bax და Bid). ამ გენების ცილები იწვევენ მიტოქონდრიული მემბრანის გამტარიანობას და ციტოქრომ C-ის გამოყოფას ციტოზოლში, ადენოზინტრიფოსფორის მჟავა (dATP)აპოპტოზის გამომწვევი ფაქტორი (Aif) და DNase. ციტოქრომი C, dATP-თან ერთად, ააქტიურებს ციტოზოლში მდებარე APAF-1 პროტეინს, აყალიბებს აპოპტოსომას, რომელშიც აქტივირებულია კასპაზა-9. ეს უკანასკნელი ააქტიურებს კასპაზა-3-ს, კასპაზის კასკადის მთავარ „შემსრულებელს“.

ამის შემდეგ სხვა კასპაზები, პროტეაზები და დნაზები გააქტიურებულია და ხდება აპოპტოზი. მიტოქონდრიიდან გამოთავისუფლებული Aif და DNase ახორციელებენ აპოპტოზის დამატებით ექსტრაკასპაზურ გზას და ახორციელებენ თავიანთ აქტივობას უშუალოდ ბირთვში.

"უჯრედის სიკვდილის რეგიონის" რეცეპტორების შეკავშირება შესაბამის ლიგანდებთან იწვევს კასპაზა 8-ის გააქტიურებას, რომელსაც შეუძლია კასპაზა 3-ის დამოუკიდებელი გააქტიურება. ამ გზაზე, Bcl-2 გენის ოჯახის დამატებითი ჩართვა შეიძლება მოხდეს Bid გენის ცილები კასპაზა 8-ით.

და მაინც, P53 გენის მთავარ ფუნქციად უნდა ჩაითვალოს აპოპტოზის პროგრამის გააქტიურება უჯრედული გენომის დაზიანებისას, რაც შეიძლება ჩაითვალოს ორგანიზმის დამცავ რეაქციად გენეტიკურად დეფექტური უჯრედების დაგროვებისგან. P53 გენის აქტივობის დაქვეითება ან მასში მუტაცია, რაც იწვევს აპოპტოზის დაწყების უნარის დაკარგვას, არის სერიოზული ფაქტორი, რომელიც იწვევს სიმსივნეების წარმოქმნას და ქიმიოთერაპიის მიმართ რეზისტენტობის განვითარებას.

P53 გენის მუტაცია გვხვდება კიბოს ნახევარზე მეტში და მისი სიხშირე იზრდება ხანგრძლივი ქიმიოთერაპიის დროს. ბავშვებში P53 გენის მუტაცია უფრო ხშირად შეინიშნება T-ALL-ში, რაც შეადგენს დაახლოებით 12%-ს და ყოველთვის არახელსაყრელი პროგნოზული ფაქტორია.

ასე რომ, P53 გენი აუცილებელია აპოპტოზის პროგრამის განსახორციელებლად დნმ-ის დაზიანებისა და უჯრედზე ტოქსიკური ზემოქმედების შემთხვევაში. როგორც დიაგრამაზე ჩანს (ნახ. 4), ამ გზის გასწვრივ პროაპოპტოზური სიგნალის ჩატარების შემდეგი ნაბიჯი არის Bcl-2 გენის ოჯახის ჩართვა.

Bcl-2 გენის ოჯახი

აპოპტოზისადმი ინტერესი მკვეთრად გაიზარდა 80-იანი წლების შუა ხანებში, როდესაც გაირკვა, რომ Bcl-2 ონკოგენის გაზრდილი აქტივობა, რომელიც გამოწვეულია t(14;18) ტრანსლოკაციით, რომელიც ხშირია ადამიანის B-უჯრედოვან ფოლიკულურ ლიმფომაში, იწვევს სიმსივნის კლონის ფორმირება არა გაზრდილი პროლიფერაციის გამო და სიმსივნური უჯრედების გადარჩენის გაზრდის გამო.

მოგვიანებით აჩვენეს, რომ ამ გადაადგილების დროს, Bcl-2 ონკოგენი, რომელიც თავდაპირველად მდებარეობდა ქრომოსომულ სეგმენტზე 18q21, ერწყმის ლოკუსს, რომელიც აკოდირებს Ig მძიმე ჯაჭვს ქრომოსომაზე 14q32, რაც იწვევს მის გაძლიერებულ ექსპრესიას. მომდევნო ათწლეულის მოლეკულურმა გენეტიკურმა კვლევებმა აჩვენა, რომ Bcl-2 გენების ე.წ. ოჯახი, რომელიც შედგენილია 18 ქრომოსომაზე ადამიანებში, ასევე მოიცავს სხვა გენებს, რომლებიც გამოხატავენ ცილებს საპირისპირო ფუნქციით (იხ. ცხრილი 1.1).

ცხრილი 1.1. ოჯახის შემადგენლობაВсl-2გენები

* აღნიშნავს შენახული მიმდევრობების რაოდენობას, რომლებიც ცნობილია როგორც Bcl-2 ჰომოლოგიური რეგიონები. **** - 4 რეგიონი (VN1-VN4); *** - 3 რეგიონი (VN1-VNZ); ** - 2 რეგიონი (VNZ, VN4); * - 1 რეგიონი (VNZ); COOH-ტერმინალური ჰიდროფობიური დომენი, რომელიც პასუხისმგებელია ცილების მიმაგრებაზე მიტოქონდრიული მემბრანის გარე ფენაზე.

ამჟამად კლონირებულია 16 გენი, რომლებიც ქმნიან ამ ოჯახს. ამ გენებიდან მიღებულ პროტეინებს აქვთ მსგავსი მორფოლოგიური შემადგენლობა - თითოეულ მათგანს აქვს Bcl-2 გენისთვის დამახასიათებელი 4 კონსერვირებული ამინომჟავის თანმიმდევრობიდან ერთი მაინც. ეს თანმიმდევრობები ცნობილია როგორც Bcl-2 (BH1-BH4) ჰომოლოგიური რეგიონები. ამ რეგიონების ფუნქციური მნიშვნელობა ბოლომდე არ არის ნათელი, მაგრამ ზოგიერთი მკვლევარის აზრით, ისინი უზრუნველყოფენ ამ ოჯახის ცილების რეაქტიულ შესაძლებლობებს.

როგორც ჩანს ცხრილში 1.1. მონაცემებით, მათგან მხოლოდ 6 არის, როგორც ამ ოჯახის დამფუძნებელი - Bcl-2 გენი, ანტიაპოპტოზური ეფექტი: იცავს უჯრედებს ფიზიოლოგიური და ექსპერიმენტული ზემოქმედების ფართო სპექტრისგან, რომელიც მიზნად ისახავს აპოპტოზის გამოწვევას. ასეთი სტიმულები მოიცავს დნმ-ის დაზიანებას, გლუკოკორტიკოიდების მოქმედებას, ციტოკინის რეგულირების შეწყვეტას და ა.შ. ამ ჯგუფის ზოგიერთ ცილას აქვს COOH-ტერმინალური ჰიდროფობიური რეგიონი, რომელიც პასუხისმგებელია ცილების მიმაგრებაზე მიტოქონდრიული მემბრანის გარე ზედაპირზე.

Bcl-2 ოჯახის დარჩენილი 10 წევრი იწვევს აპოპტოზს. ეს პროაპოპტოზური პროტეინები შეიძლება დაიყოს 2 ქვეჯგუფად, რაც დამოკიდებულია VL რეგიონების რაოდენობაზე. პირველ 4-ს (იხ. ცხრილი 1.1.) აქვს 2-3 VN რეგიონი, ხოლო დანარჩენ 6-ს აქვს მხოლოდ ერთი VZ რეგიონი. სწორედ ამ რეგიონთან არის დაკავშირებული ცილების პროაპოპტოზური ფუნქცია. ბევრ პროაპოპტოზურ ცილას, ისევე როგორც ამ ოჯახის ანტიაპოპტოზურ პროტეინს, აქვს ტერმინალური ჰიდროფობიური დომენი, მაგრამ ამ უკანასკნელისგან განსხვავებით, ისინი პროაპოპტოზური სიგნალის მიღებამდე არ მიმაგრდებიან მიტოქონდრიონზე.

ანტი- ან პროაპოპტოზური სიგნალების აღქმა Bcl-2 ოჯახის წევრების მიერ ხდება როგორც გენის დონეზე (მაგალითად, P53 ცილა ზრდის Bax გენის ექსპრესიას), ასევე პოსტტრანსკრიპციული ცილების დონეზე (მოქმედება ციტოკინები). ამავდროულად, კომპლექსური ურთიერთქმედება შეინიშნება თავად ცილებს შორის, ზოგჯერ ანტაგონისტური ფორმით. ამ ურთიერთქმედების დროს პრო- და ანტი-აპოპტოზურ პროტეინებს შეუძლიათ შექმნან ჰომო- და ჰეტეროდიმერები როგორც საკუთარ ჯგუფში, ასევე მოქმედების საპირისპირო მიმართულების ცილებთან (იხ. სურ. 1.5). ზოგიერთი კავშირი უჯრედის სიკვდილის პრომოტორებსა და სუპრესორებს შორის ძალიან სპეციფიკურია (მაგალითად, Bok და Mc1-1), სხვები საკმაოდ შემთხვევითია.

სურათი 1.5. ოჯახის პროტეინებს შორის ურთიერთქმედების გზებიВсl-2

ამ ურთიერთქმედების მნიშვნელობა ჯერჯერობით დაზუსტებულია მხოლოდ პროაპოპტოზურ პროტეინებთან მიმართებაში, რომლებსაც აქვთ ერთი B3 დომენი. ამ ცილებს შეუძლიათ განახორციელონ თავიანთი პროაპოპტოზური აქტივობა მხოლოდ ანტაგონისტური გზით, ქმნიან ჰეტეროდიმერებს Bcl-2 ოჯახის ანტიაპოპტოზურ ცილებთან. ეს წესი არ ვრცელდება ოჯახის ყველა წევრზე; მაგალითად, Bcl-xL არ საჭიროებს უჯრედების სიკვდილის პრომოტორთან დაკავშირებას, რათა გამოხატოს მისი ანტიაპოპტოზური აქტივობა.

სურათი 1.6. აპოპტოზისადმი მიდრეკილება. ჰომოდიმერების რაოდენობის ჰეტეროდიმერებთან შეფარდება განსაზღვრავს აპოპტოზისადმი მგრძნობელობას.

დღემდე მრავალი ექსპერიმენტის შედეგად, როგორც ჩანს, უჯრედისთვის სიცოცხლის ან სიკვდილის გადაწყვეტილება მიიღება Bcl-2 ოჯახის დონეზე, აქტიური სუპრესორების ან აპოპტოზის პრომოტორების შედარებით უპირატესობის საფუძველზე. ეს სიტუაცია სქემატურად არის ილუსტრირებული ნახ. 1.6.

როგორ ხორციელდება ეს გადაწყვეტილება, რა არის საჭირო შემდგომი პროგრესისთვის სასიგნალო გზის გასწვრივ, რომლის ბოლო წერტილი უნდა იყოს ინდუქტორ კასპაზა 9-ის გააქტიურება?

Bcl-2 ოჯახის გააქტიურებული ცილების პრო და ანტიაპოპტოზური ეფექტები რეალიზდება ძირითადად მიტოქონდრიული აქტივობის მოდულაციის გზით.

მიტოქონდრიების როლი აპოპტოზური უჯრედების სიკვდილის პროცესებში

მიტოქონდრია- მატრიცა, რომელიც წარმოიქმნება უჯრედული ორგანელებით და გარშემორტყმულია ორშრიანი მემბრანით. მიტოქონდრიონი შეიცავს გენომს, რომელსაც შეუძლია დაშიფროს შეზღუდული რაოდენობის რნმ და ცილები, რომლებიც აუცილებელია მისი ფუნქციონირებისთვის, თუმცა, მიტოქონდრიის კომპონენტების უმეტესობა დაშიფრულია ბირთვში და შემდეგ შემოდის მასში. მიტოქონდრიების როლი სიცოცხლის შენარჩუნებაში დიდია - ისინი წარმოადგენენ უჯრედული ენერგიის ძირითად წყაროს, რომლებიც ქმნიან ATP-ს ADP-დან ოქსიდაციური ფოსფორილირების გამოყენებით. ამავდროულად, ბევრი მკვლევარი მიტოქონდრიას აპოპტოზის მთავარ მოთამაშედ მიიჩნევს.

ეს გამოწვეულია იმით, რომ მიტოქონდრია არის ციტოქრომ C, ATP, Ca++, AIF (აპოპტოზის გამომწვევი ფაქტორი)- კომპონენტები, რომლებიც აუცილებელია აპოპტოზური სიგნალის შემდგომი ხელშეწყობისთვის. ამ ფაქტორების გათავისუფლება მიტოქონდრიიდან ხდება მხოლოდ მაშინ, როდესაც მისი მემბრანა ურთიერთქმედებს Bcl-2 ოჯახის გააქტიურებულ ცილებთან. ამ პროცესში ბევრი რამ დაზუსტებას მოითხოვს, თუმცა, სქემატურად შეიძლება წარმოდგენილი იყოს შემდეგნაირად. Bcl-2 ოჯახის გააქტიურებული ცილები მიმაგრებულია მიტოქონდრიის გარე მემბრანაზე მათი COOH - ჰიდროფობიური ბაზებით, წამყვანების მსგავსად.

ეს ხდება იმ ადგილებში, სადაც გარე და შიდა გარსები ერთმანეთს ერწყმის, სადაც, როგორც ჩანს, ფიზიოლოგიურად არის გამტარიანობის ფორები, რომელსაც ეწოდება მეგაარხები, რომელთა დიამეტრი არ აღემატება 2 ნმ. ეს ფორები ფუნქციონირებს როგორც სენსორები მრავალი ფიზიოლოგიური პარამეტრისთვის და ამით გადასცემს ინფორმაციას უჯრედში მიმდინარე ძირითადი მეტაბოლური პროცესების შესახებ. ისინი წარმოადგენენ არხებს Ca2+-ისთვის, ძაბვის, pH-ისთვის, O2-ის აქტიური ფორმებისთვის, მაგრამ არ აძლევენ ზოგიერთ ანიონს გავლის საშუალებას და შეუღწევადნი არიან ციტოქრომ C, ATP და Aif-ის უფრო დიდი მოლეკულებისთვის, რომლებიც აუცილებელია აპოპტოზისთვის.

ნაჩვენებია, რომ Bcl-2 ოჯახის პროაპოპტოზური ცილები (Bax, Bad, Bak და ა. დროებით მეტი დიდი მეგაარხი (დიამეტრი 2,4-3 ნმ). ამ არხებით ციტოქრომი C, ATP და აპოპტოზის გამომწვევი ფაქტორი შედის უჯრედის ციტოზოლში. Bcl-2 ოჯახის ანტიაპოპტოზური ცილები ვერ ახერხებენ მიტოქონდრიის მემბრანის გამტარიანობას და ზოგიერთი მონაცემებით, პირიქით, ხურავენ არსებულ არხებს, რითაც აფერხებენ პრო-აპოპტოზური სიგნალის პროგრესირებას და იცავენ უჯრედს აპოპტოზისგან. . რა არის პრო-აპოპტოტური მიტოქონდრიული სასიგნალო მოლეკულების დანიშნულება?

ციტოქრომ-C- ცილა 15 kDa მოლეკულური მასით, კოდირებული ბირთვული გენომით, სინთეზირებული, როგორც აპოციტოქრომ C, იმპორტირებული მიტოქონდრიაში, სადაც ის მიმაგრებულია მემბრანის შიდა ზედაპირზე და გამოდის ციტოზოლში მისთვის გახსნილი მეგაარხებით პროაპოპტოზური ცილებით. Bcl-2 ოჯახის (Bax, Bad, Bak და სხვ.). ციტოქრომ-C აუცილებელია აპოპტოსომის ფორმირებისთვის, სადაც გააქტიურებულია კასპაზა 9, რომელიც შემდეგ, თავის მხრივ, ააქტიურებს მთავარ „მკვლელს“ კასპაზა 3-ს (იხ. სურ. 1.4). ამით მთავრდება დნმ-ის დაზიანებით გამოწვეული აპოპტოზური სასიგნალო გზა.

აპოპტოსომა არის APAF-1 (აპოპტოზური პროტეაზას გამააქტიურებელი ფაქტორი), ციტოქრომ-C, კასპაზა-9 და ატფ-ის კომპლექსი. ციტოქრომ C-სთან შერწყმამდე, APAF-1 ციტოზოლში არსებობს არააქტიურ მდგომარეობაში. ATP-ის საკმარისი რაოდენობის არარსებობის შემთხვევაში, აპოპტოსომა არ წარმოიქმნება და უჯრედის სიკვდილი მიჰყვება ნეკროზულ გზას.

ციტოქრომ-C-სთან და ATP-თან ერთად AIF (აპოპტოზის გამომწვევი ფაქტორი) ასევე გამოდის მიტოქონდრიიდან უჯრედის ციტოზოლში. ამ ფაქტორის სინთეზი ასევე კოდირებულია ბირთვული გენომით; ტრანსფორმაცია სექსუალურ ფორმაში (ცილა, რომლის მოლეკულური წონაა 75 kDa) ხდება მიტოქონდრიაში. მიტოქონდრიიდან გასვლის შემდეგ, AIF მიემგზავრება უჯრედის ბირთვში, სადაც იწვევს დნმ-ის ფრაგმენტაციას, რაც მოგვაგონებს აპოპტოზს. Bcl-2-ის გადაჭარბებული გამოხატვა ხელს უშლის მიტოქონდრიიდან აპოპტოზის გამომწვევი ფაქტორის გამოყოფას, მაგრამ არა მის აქტივობას ექსპერიმენტში AIF უჯრედში შეყვანისას. AIF არ საჭიროებს ციტოზოლურ აქტივაციას, გამოიყოფა მიტოქონდრიიდან ციტოქრომ-C-მდე და, შესაძლოა, ხელს უწყობს მის განთავისუფლებას. ამრიგად, აპოპტოზის გამომწვევი ფაქტორი არის დამოუკიდებელი „მკვლელი“ ფაქტორი, რომელიც აორმაგებს ციტოქრომ-C-ს და კასპაზების მოქმედებას მათი დაბლოკვისას.

საინტერესოა, რომ აპოპტოზის პროცესში მიტოქონდრია არ კარგავს მთლიანობას და არ ნადგურდება.

აქ ჩამოთვლილი მოვლენები აყალიბებს ჰიპოთეზის საფუძველს, რომ მიტოქონდრიონი, როგორც ჩანს, აპოპტოზის მთავარი მოთამაშეა. თუმცა, არსებობს ალტერნატიული ჰიპოთეზა, რომელიც აპოპტოზის მთავარ ძრავად კასპაზების კასკადურ აქტივაციას მიიჩნევს, ხოლო მიტოქონდრიიდან გამოთავისუფლებული ციტოქრომი C არ არის ინიციატორი, არამედ მხოლოდ აპოპტოზური კასკადის გამაძლიერებელი. უახლესი იდეები მხარს უჭერს მონაცემებს, რომ Bcl-2 ოჯახის აქტივობა შეიძლება იყოს მხარდაჭერილი მიტოქონდრიების მონაწილეობის გარეშე. ნაჩვენებია, რომ ამ ოჯახის ანტიაპოპტოზურ ცილებს შეუძლიათ შექმნან კომპლექსი APAF-1-თან ციტოზოლში, რაც ბლოკავს მის აქტივობას. ამ ასოციაციის დათრგუნვა პროაპოპტოზური Bcl-2 ოჯახის წევრების მიერ ათავისუფლებს APAF-1-ს და საშუალებას აძლევს მას გაააქტიუროს კასპაზა 9.

Caspase 8 გააქტიურების სასიგნალო გზა

პრო-აპოპტოზური სიგნალის გადაცემა, როდესაც ლიგანდი აკავშირებს უჯრედის სიკვდილის რეგიონის რეცეპტორებს, ხდება ადაპტერის ცილების FADD/MORT1 მეშვეობით, რომლის N-ტერმინალური რეგიონი (DED) თავის მხრივ უკავშირდება პროკასპაზა-8-ის მსგავს რეგიონს, რაც იწვევს მისი ავტოკატალიზური გააქტიურება (იხ. სურ. 1.4 და სურ. 1.7). როდესაც TNF რეცეპტორების ოჯახის ზოგიერთი წევრი (მათ შორის TNF-R1) გააქტიურებულია, გამოიყენება დამატებითი ადაპტერის პროტეინი, TRADD.

სურათი 1.7. უჯრედის სიკვდილის რეგიონის სიგნალით გამოწვეული აპოპტოზი. FADD-fas-ასოცირებული სიკვდილის დომენი (FAS-ასოცირებული უჯრედის სიკვდილის რეგიონი); TRADD-TNF ასოცირებული სიკვდილის დომენი (cTNF-R-ასოცირებული უჯრედის სიკვდილის რეგიონი); DD - სიკვდილის დომენი (სიკვდილის რეგიონი); DED - სიკვდილის ეფექტორის დომენი (სიკვდილის შემსრულებლის რეგიონი); NF-kB, AP-1 - ტრანსკრიფციის ფაქტორები, რომლებიც ააქტიურებენ ანთების პროფილაქტიკურ და იმუნომოდულატორ გენებს

როგორც ჩანს, უჯრედის სიკვდილის რეცეპტორული გზა უფრო მოკლეა, ვიდრე დნმ-ის დაზიანებით დაწყებული და ზემოთ განხილული აპოპტოზური კასკადი: კასპაზა 8 აქტიურდება ადაპტერის მოლეკულების მეშვეობით, რაც თავის მხრივ შეუძლია პირდაპირ გაააქტიუროს შემსრულებელი კასპაზები. მაგრამ ეს მხოლოდ ძირითადი სქემაა; სინამდვილეში, ეს სასიგნალო გზა ბევრად უფრო რთული და გადაჯაჭვულია აპოპტოზის სხვა მექანიზმებთან. ამრიგად, ცნობილია, რომ კასპაზა 8-ს შეუძლია გაააქტიუროს Bid პროტეინი, რაც იწვევს, როგორც ზემოთ აღწერილი დეტალურად, ციტოქრომ C-ის გამოყოფას მიტოქონდრიიდან. მიუხედავად იმისა, რომ ცხადია, რომ ეს გზა არ საჭიროებს მიტოქონდრიების გააქტიურებას, მათი ჩართვა პროცესში აძლიერებს რეცეპტორებით გამოწვეულ აპოპტოზს (იხ. სურ. 1.4).

იგივე სასიგნალო გზა, სხვა ადაპტერის ცილების მონაწილეობით, ასევე გამოიყენება სხვა ფიჭური პროგრამების განსახორციელებლად. ამრიგად, TNF-R1-ში გამავალ სიგნალს შეუძლია ასევე გაააქტიუროს ტრანსკრიპციის ფაქტორები NF-kB და AP-1. ეს სასიგნალო მოლეკულები იწვევენ გენების გააქტიურებას, რომლებიც წარმოქმნიან ანთებით ფაქტორებს. ამრიგად, როდესაც TNF-R გააქტიურებულია, უჯრედმა უნდა მიიღოს გადაწყვეტილება, მოიკლას თუ გადარჩება პროანთებითი ციტოკინების წარმოქმნით.

ამ უკანასკნელ გადაწყვეტილებას უფრო ხშირად იღებენ ლიმფოციტები, შესაძლოა იმიტომ, რომ ტრანსკრიფციის ფაქტორი NF-kB აფერხებს აპოპტოზურ გზებს. უჯრედის არჩევანზე, როგორც ჩანს, გავლენას ახდენს უჯრედული საზოგადოებაც. ეს მაგალითი ადასტურებს, რომ ერთი და იგივე სასიგნალო გზები გამოიყენება სხვადასხვა ფიჭური პროგრამის განსახორციელებლად; არჩევანისა და გადაწყვეტილების მიღების მექანიზმები ძირითადად გაურკვეველი რჩება. ამრიგად, ლიმფოციტებში უჯრედების სიკვდილის რეცეპტორული გზა დამოუკიდებელია Bcl-2 გენის ოჯახისგან და მათი ანტიაპოპტოზური აქტივობის ჩახშობა შეუძლებელია.

P53-ის გააქტიურებამ ზოგიერთ ფიჭურ სისტემაში შეიძლება გამოიწვიოს "უჯრედების სიკვდილის" რეგიონის რეცეპტორების კოდირების გენების ტრანსაქტივაცია.

ამრიგად, არსებობს აპოპტოზური პროგრამის განხორციელების სხვადასხვა, ხშირად გადაფარვის გზები და მექანიზმები, რაც დამოკიდებულია უჯრედის ტიპზე და პროაპოპტოზური სიგნალის სპეციფიკაზე. აპოპტოზის სასიგნალო გზების მრავალფეროვნება და მრავალვარიანტულობა უჯრედს აძლევს თავისუფალ შესაძლებლობებს უჯრედისთვის ასეთი მნიშვნელოვანი პროგრამის განსახორციელებლად და ამავდროულად ამ პროგრამას დიდად დამოკიდებულს ხდის მრავალ გარე და შინაგან გავლენებზე.

ე.ბ. ვლადიმირსკაია

აპოპტოზის განვითარება შეიძლება დაიყოს სამ ფაზად. პირველი მათგანის არსი არის სიგნალის მიღება და მისი გადაცემის საწყისი ეტაპები; ეს ეტაპი შექცევადია. მეორე ფაზა, კასპაზების გააქტიურება, საკვანძო მოვლენაა აპოპტოზის განვითარებაში; ეს იწვევს შეუქცევად შედეგებს. მესამე ეტაპი შედგება უჯრედების სიკვდილის განხორციელებისგან, რომელიც დაპროგრამებულია წინა ეტაპზე. აპოპტოზის განვითარების პირველი ფაზის გამოვლინებები მრავალფეროვანია. მეორე და მესამე ფაზა უფრო სტანდარტულად მიმდინარეობს. თანამედროვე კონცეფციების თანახმად, აპოპტოზის გამომწვევი გზები და მექანიზმები მცირდება ორ მექანიზმად - რეცეპტორად და მიტოქონდრიულამდე, რომლებიც სქემატურად არის ნაჩვენები სურათზე 51.

ყველაზე დეტალურად არის შესწავლილი აპოპტოზის გამომწვევი რეცეპტორების მექანიზმი. სპეციალიზებული RCs შეიძლება გამოისახოს უჯრედის ზედაპირზე, გადასცეს სიგნალები აპოპტოზის განვითარებისათვის. მათი ზოგადი აღნიშვნაა "სიკვდილის რეცეპტორები" (DR). ეს RC-ები მიეკუთვნება სიმსივნის ნეკროზის ფაქტორის (TNF) RC ოჯახს. ისინი განსხვავდებიან ამ ჯგუფის სხვა RC-ებისგან სპეციალური "სიკვდილის დომენის" (DD) ციტოპლაზმურ ნაწილში არსებობით, რაც აუცილებელია უჯრედშიდა სიგნალის ჩართვისთვის, რომელიც იწვევს აპოპტოზის განვითარებას. დღეისათვის აღწერილია 6 DR-Rc. მათ შორის ყველაზე ცნობილია Fas-Rc (APO-1, CD95). მისი ლიგანდი არის ტრიმერული მოლეკულა, რომელიც მიეკუთვნება TNF ოჯახს - Fas-ლიგანდი (FasL, CD178). ცნობილია FasL-ის მემბრანული და ხსნადი ფორმები, რომელთაგან პირველი არის CD95 ფენოტიპის უჯრედების აპოპტოზის მნიშვნელოვნად უფრო ეფექტური ინდუქტორი, ვიდრე მეორე. DR ოჯახი ასევე მოიცავს TNF–R1 - ტიპის 1 TNF PCR (p55, CD120A), ხოლო ტიპი 2 PCR (p75, CD120B) არ შეიცავს „სიკვდილის“ დომენს და პირდაპირ არ მოიცავს აპოპტოგენურ სიგნალებს. TNF-R1-ის ლიგანდები არის TNF ოჯახის მოლეკულები - TNF a და ლიმფოტოქსინი a (TNF b). DR3 rc გადასცემს სიგნალებს არადამახასიათებელი DR3L მოლეკულიდან (APO3-L). DR4 და DR5 ემსახურება როგორც RC-ები TRAIL მოლეკულისთვის. ეს ტრიმერი, რომელიც ასევე ეკუთვნის TNF ოჯახს, ასევე უკავშირდება PCR ხაფანგებს DcR1 და DcR2, რომლებიც იწვევენ TRAIL-ის განადგურებას. ამასთან დაკავშირებით, TRAIL არ თამაშობს მნიშვნელოვან როლს ნორმალური უჯრედების აპოპტოზის ინდუქციაში, მაგრამ ის იწვევს სიმსივნური უჯრედების აპოპტოზს, რომელშიც RC-ხაფანგები არ არის ან სუსტად არის გამოხატული. DR6 ლიგანდის ბუნება ჯერ არ არის დადგენილი.

ყველა შემთხვევაში, ტრიმერული ლიგანდების ურთიერთქმედება RC-თან იწვევს ამ უკანასკნელის ტრიმერიზაციას, რაც მათი ფუნქციონირების წინაპირობაა, როგორც აპოპტოზური სიგნალების გადამცემები. ამ შემთხვევაში, სიკვდილის დომენები იძენენ ურთიერთქმედების უნარს ადაპტერის ცილების FADD (Fas-თან ასოცირებული სიკვდილის დომენი) და TRADD (TNF-რეცეპტორის სიკვდილის დომენი) მსგავს დომენებთან. FADD ამოიცნობს სიკვდილის დომენებს პროკასპაზა 8-ში და მათთან ურთიერთქმედებით იწვევს კასპაზა 8-ის გააქტიურებას. TRADD-ის შედეგი მსგავსია, მაგრამ ის რეალიზდება FADD-ის მეშვეობით. ამ ურთიერთქმედების შედეგად წარმოქმნილ მოლეკულურ კომპლექსებს ეწოდება DISC (სიკვდილის გამომწვევი სიგნალის კომპლექსი). აპოპტოზის გასააქტიურებელი რეცეპტორული გზა არ საჭიროებს რნმ-ს და ცილების სინთეზს დე ნოვო. ვინაიდან აპოპტოზი გამოწვეულია აქტიური მოქმედებით უჯრედულ RC-ებზე, იგი ინიშნება როგორც აქტიური აპოპტოზი.

აპოპტოზის გამომწვევი მექანიზმების კიდევ ერთი ჯგუფი რეალიზებულია ზრდის ფაქტორების დეფიციტის პირობებში, როდესაც უჯრედი, თითქოსდა, თავისთვის რჩება (აპოპტოზი „ნაგულისხმევად“ - სურ. 51). აპოპტოზის ამ ფორმას ასევე უწოდებენ პასიურ აპოპტოზს. პასიური აპოპტოზის მექანიზმი გამოიყენება უჯრედის სიკვდილის დროს სტრესული ფაქტორების (მათ შორის რადიაციის), გლუკოკორტიკოიდების და რიგი ტოქსიკური აგენტების გავლენის ქვეშ, მაგალითად, ციტოსტატიკები, რომლებიც გამოიყენება ონკოლოგიურ პრაქტიკაში. ამ შემთხვევებში, აპოპტოზის საფუძველია მიტოქონდრიებში დაწყებული პროცესები და მათი მემბრანის გამტარიანობის მატებამდე პრო-აპოპტოზური ფაქტორების მიმართ.

ბრინჯი. 51 . აპოპტოზის განვითარება: ნაჩვენებია აპოპტოზის ჩართვის ორი მექანიზმი - გამოწვეულია მიტოქონდრიული გამტარიანობის ზრდით (აპოპტოზი „ნაგულისხმევად“) და რეცეპტორის („გააქტიურება“). ორივე მექანიზმი იწვევს აპოპტოზის განხორციელებას ერთი ეფექტორის მექანიზმის მიხედვით. TRAIL არის ლიგანდი, რომელიც იწვევს სიმსივნის ნეკროზის ფაქტორთან დაკავშირებულ აპოპტოზს; FasL - ლიგანდი РсFas-ისთვის (Fas ligand-დან); TNFRI - RC სიმსივნის ნეკროზის ფაქტორი I (TNF რეცეპტორიდან I); DR - "სიკვდილის" RC (სიკვდილის რეცეპტორისგან); FADD - RC Fas-ის "სიკვდილის" დომენი (Fas-თან ასოცირებული სიკვდილის დომენიდან); TRADD - RC-ის "სიკვდილის" დომენი სიმსივნის ნეკროზის ფაქტორისთვის (TNF რეცეპტორთან დაკავშირებული სიკვდილის დომენიდან). ფაქტორების სიმბოლური ხატების გვერდით მითითებულია მათი სახელები. მყარი ისრები ნიშნავს გარდაქმნებს, წერტილოვანი ისრები ნიშნავს გავლენას, წყვეტილი ისრები ნიშნავს ფაქტორების მოძრაობას. განმარტებები ტექსტში.

ბევრ უჯრედს (ალბათ მათ უმეტესობას) სჭირდება სპეციალური სიგნალები სიცოცხლისუნარიანობის შესანარჩუნებლად. ასეთი გადარჩენის სიგნალების წყარო, როგორც წესი, არის ციტოკინები და კონტაქტური ურთიერთქმედება მიმდებარე უჯრედებთან. უჯრედში გადარჩენის სიგნალების არარსებობის შემთხვევაში დარღვეულია მიტოქონდრიული ფუნქცია, კერძოდ, გლიკოლიზის და ატფ დეფოსფორილირების მექანიზმები. ვინაიდან ADP და გლიკოლიზური პროდუქტი პირუვატი აუცილებელია ოქსიდაციური ფოსფორილირების, ელექტრონების ტრანსპორტირებისა და პროტონის გრადიენტის შესაქმნელად, ეს პროცესები ირღვევა, რაც იწვევს მიტოქონდრიის მემბრანის დაზიანებას.

პარალელურად, ამოქმედდა მექანიზმი, რომელიც რეალიზებულია პროტეინებით - Bc1-2 ოჯახის პროტოონკოგენების პროდუქტებით. ეს ცილები იყოფა რამდენიმე ჯგუფად. ზოგიერთი ცილა შეიცავს 3-4 BH დომენს (BH - Bcl-2 ჰომოლოგიიდან) და იყოფა ანტიაპოპტოტურად (Bcl-2, Bcl-X L, Mcl-1 და ა.შ.) და პრო-აპოპტოტურად (Bax, Bak, Bcl–X S და სხვ.) ფაქტორები. სპეციალური ჯგუფი შედგება "მხოლოდ BH3" პროტეინებისგან ("მხოლოდ BH3" - Bad, Bid, Bik, Bim, Noxa, Bbc3 და ა.შ.), რომლებიც, სახელწოდების შესაბამისად, შეიცავს მხოლოდ ერთ BH დომენს - BH3, და სხვა მხრივ ისინი განსხვავდებიან განსახილველი ოჯახის ცილებისგან. ეს არის "მხოლოდ BH3" პროტეინები, ძირითადად Bim, მობილიზებული ციტოჩონჩხიდან, რომლებსაც ენიჭებათ აპოპტოზის ნაგულისხმევი გამომწვევი როლი. "მხოლოდ BH3" ცილების გამოხატვა ან გააქტიურება ხდება ციტოკინების და სხვა გადარჩენის ფაქტორების დეფიციტის პირობებში, ასევე p53 ცილის გააქტიურებისას, რომელიც წარმოადგენს დნმ-ის რღვევის სენსორს (ამ უკანასკნელ შემთხვევაში, "მხოლოდ BH3" ფაქტორები Noxa და Bbc3 გააქტიურებულია). „მხოლოდ BH3“ პროტეინები ბლოკავს ანტიაპოპტოზურ ფაქტორებს, როგორიცაა Bcl-2, მათთან ერთად ქმნის დიმერებს და ხელს უწყობს პრო-აპოპტოზური ფაქტორების აქტივობის გამოვლინებას. ამ უკანასკნელის აქტივობის ძირითადი გამოვლინებაა ტრანსმემბრანული ფორების წარმოქმნა, რომლებიც წარმოიქმნება Bax-ისა და Bac-ის ოლიგომერიზაციის შედეგად, რაც ჩვეულებრივ თრგუნავს ანტი-აპოპტოზური ფაქტორებით.

მიტოქონდრიის მემბრანის ფორების მეშვეობით ციტოქრომი C და APAF-1 (აპოპტოზა პროტეაზას აქტივაციის ფაქტორი 1) შედიან ციტოზოლში. APAF-1 გამოიყოფა მიტოქონდრიული მემბრანიდან: Bik ფაქტორი ანაცვლებს მას ჰეტეროდიმერიდან Bc1-2 ან BCL-X L ფაქტორებით, რომლებშიც ის რჩება მემბრანაში. APAF-1 და ციტოქრომ C ატფ-ის თანდასწრებით ქმნიან კომპლექსს არააქტიურ კასპაზასთან პროკასპაზა 9. ამ კომპლექსს აპოპტოსომა ეწოდება. მასში, APAF-1-ის გავლენით, რომელიც ცნობს პროკასპაზაში ჰომოლოგიურ დომენს, ხდება კასპაზის აქტივაცია 9. რეცეპტორული მექანიზმისგან განსხვავებით, აპოპტოზის მიტოქონდრიული გზის განხორციელება მოითხოვს რიგი გენების გამოხატვას და სინთეზს. დე ნოვორნმ და ცილა.

კასპაზის გააქტიურებამდე აპოპტოზის პროცესი შექცევადია. ჭრილობის გზების გასწვრივ აპოპტოზური სიგნალის გავრცელების ბლოკადა ხდება სხვადასხვა გზით. აპოპტოზის რეცეპტორული მექანიზმი შეიძლება შეწყდეს FLIP ფაქტორების ჯგუფის გააქტიურების გამო (FLICE-ინჰიბიტორული ცილები; FLICE - კასპაზა 8-ის ძველი სახელწოდება), რომლებიც შეიცავს კასპაზა 8-ისთვის დამახასიათებელ ეფექტორის სიკვდილის დომენებს, მაგრამ არ გააჩნიათ მისი კატალიზური ცენტრი. . შედეგად, ისინი კონკურენტულად ბლოკავენ ამ კასპაზის მოქმედებას. აპოპტოზის გააქტიურების მიტოქონდრიული მექანიზმი ბლოკირებულია Bc1-2 ოჯახის ზემოხსენებული ანტიაპოპტოზური ფაქტორებით, ძირითადად თავად Bc1-2 და Bcl-X L. Bc1-2-ის ეფექტი ძირითადად დაკავშირებულია მის უნართან, დააკავშიროს "მხოლოდ BH3" ფაქტორები და თავიდან აიცილოს მათი მასტიმულირებელი მოქმედება Bax-Bak კომპლექსების წარმოქმნაზე. Bcl-2 ასევე შეუძლია უშუალოდ ბაქსთან და ბაკთან, ასევე Apaf-1-თან დაკავშირება. ეს მექანიზმები ხელს უშლის მიტოქონდრიებში ტრანსმემბრანული ფორების წარმოქმნას და/ან აპოპტოსომების წარმოქმნას. ასევე აუცილებელია აღვნიშნოთ „სფინგომიელინის რიოსტატი“ - სფინგომიელინის მეტაბოლიტების მიერ განხორციელებული პროლიფერაციისა და აპოპტოზის ბალანსის კონტროლის მექანიზმი, რომელთა შორის პროაპოპტოზური ფაქტორის როლი ეკუთვნის კერამიდს.

ასე რომ, აპოპტოზის ორივე გზა იწვევს კასპაზების გააქტიურებას. კასპაზები არის ცისტეინის პროტეაზების ჯგუფი, რომლებიც წყვეტენ პოლიპეპტიდურ კავშირს ასპარტინის მჟავას ნარჩენების შემდეგ. ინდივიდუალურ კასპაზებს შორის სპეციფიკურობის განსხვავება გამოწვეულია სხვადასხვა ტეტრაპეპტიდების ამოცნობით NH 2 ბოლოთან შეწყვეტის ადგილის მიმდებარედ. რეცეპტორული გზა იწვევს კასპაზა 8-ის გააქტიურებას (ნაკლებად ხშირად კასპაზები 2 და 10), მიტოქონდრიული გზა იწვევს კასპაზა 9-ის გააქტიურებას. ეს ფერმენტები მიეკუთვნება ინიციატორი კასპაზების ჯგუფს. მათი არააქტიური ფორმით (პროკასპაზები), ისინი შეიცავს, ორ პროტეაზას დომენთან ერთად, ორ სიკვდილის დომენს (პროკასპასები 8 და 10) FADD-თან და სხვა ადაპტერულ პროტეინებთან ურთიერთქმედებისთვის ან დომენს, რომელიც აგროვებს პროკასპაზას აპოპტოსომაში (პროკასპაზები 9 და 2). მათი გააქტიურება არის აგრეგაციის შედეგი, რომელიც ხდება ადაპტერულ პროტეინებთან (FADD, Apaf-1) ურთიერთქმედების შედეგად და იწვევს გრძელი N-ტერმინალური რეგიონის ავტოკატალიზურ გაყოფას. მოლეკულის გააქტიურებისას ხდება დომენების რეორგანიზაცია და აქტიური ჰეტეროდიმერის ფორმირება (p18/p11-p18/p11 ტეტრამერი კასპაზა 8-ის შემთხვევაში, ტრიმერი კასპაზა 9-ის შემთხვევაში). ინიციატორი კასპაზების გააქტიურების შემდეგ აპოპტოზის პროცესი შეუქცევადი ხდება.

ინიციატორი კასპაზები იწვევენ ნაწილობრივ პროტეოლიზს (მოკლე პრო-დომენის დაშლა) და შედეგად აღმასრულებელი ან ეფექტური კასპაზების 3, 6 და 7 აქტივაციას. ყველაზე მნიშვნელოვანი და უნივერსალური მის მონაწილეობაში აპოპტოზში არის კასპაზა 3. აქტიური კასპაზა 3 არის p17/p12 დიმერი. აღმასრულებელი კასპაზები ასევე წარმოიქმნება გრანზიმ B-ის მოქმედებით, სერინის პროტეაზა, რომელიც ტრანსპორტირდება სამიზნე უჯრედებში მკვლელი ლიმფოციტებიდან (T და NK).

აღმასრულებელი კასპაზების სამიზნეა მრავალი ცილა, რომელთა მნიშვნელოვანი ნაწილი ლოკალიზებულია ბირთვში. სამიზნე მოლეკულების დაშლა განსაზღვრავს აპოპტოზის გამოვლინების მთელ სპექტრს. კასპაზა 3-ის ერთ-ერთი მთავარი სამიზნე, ენდონუკლეაზა CAD (Caspase-activated DNase), აქტიურდება ინჰიბიტორული ქვეკომპონენტის დაშლის შედეგად. გააქტიურებული CAD ანადგურებს დნმ-ს ნუკლეოსომებს შორის მდებარე მოლეკულის ხელმისაწვდომ უბნებზე მოქმედებით. ბირთვული ფერმენტების PARP (პოლი-ADP-რიბოზა პოლიმერაზა) და დნმ-დამოკიდებული პროტეინ კინაზას გაყოფა იმავე კასპაზის მიერ ბლოკავს დნმ-ის აღდგენის პროცესს. კასპაზების მოქმედება რეტინობლასტომის ფაქტორზე (Rb) და ცილა კინაზა C-ის d-იზოფორმაზე განსაზღვრავს უჯრედული ციკლის კონტროლის დარღვევას. MNK-1 და FAK კინაზების დაშლა იწვევს ცვლილებებს, რაც იწვევს უჯრედების ადჰეზიის შესუსტებას, ხოლო გელსოლინის და PAK კინაზას დაშლა განსაზღვრავს უჯრედის მორფოლოგიაში დამახასიათებელ ცვლილებებს.

უკვე აღინიშნა, რომ უჯრედები, რომლებიც განიცდიან აპოპტოზს, სწრაფად ფაგოციტოზდება. ამას ხელს უწყობს ფაგოციტების მიერ აღიარებული რიგი მოლეკულების აპოპტოზური უჯრედების ზედაპირზე გამოხატვა და ხელს უწყობს ფაგოციტოზის პროცესს. ამრიგად, აპოპტოზის დროს მემბრანის ასიმეტრია ირღვევა და ფოსფატიდილსერინი, რომელიც ჩვეულებრივ ლოკალიზებულია მემბრანის შიდა ზედაპირზე, იხსნება ზედაპირზე. ის აღიარებულია მაკროფაგის CD14 მოლეკულით და შესაძლოა სხვა RC-ებით. თავისუფალი შაქრის ნარჩენები, რომლებიც წარმოიქმნება მემბრანული გლიკოკონიუგატების დეზიალილაციის შედეგად, აღიარებულია ფაგოციტების მემბრანული ლექტინების მიერ. თრომბოსპონდინი, რომელიც ასევე ჩნდება აპოპტოზური უჯრედების ზედაპირზე, აღიარებულია ადჰეზიური მოლეკულებით - ინტეგრინი a 2 b 2 და CD36, რომლის მეშვეობითაც სიგნალები გადაიცემა ფაგოციტური უჯრედის შიგნით და ააქტიურებს მის მეტაბოლიზმს. ლიზოსომური დნაზა II ასრულებს აპოპტოზური უჯრედის დნმ-ის დეგრადაციას უკვე ფაგოციტის შიგნით. სწრაფი ფაგოციტოზის და უჯრედშორისი შიგთავსის არარსებობის გამო, მომაკვდავი უჯრედი არ „აბინძურებს“ მას და არ ჩართავს მეზობელ უჯრედებს სიკვდილის პროცესში, რაც მნიშვნელოვანი განსხვავებაა აპოპტოზსა და ნეკროზს შორის.

აპოპტოზური უჯრედების ინტენსიური ფაგოციტოზის გამო, მათი იდენტიფიცირება რთულია ადგილზე. აპოპტოზის პროცესის იდენტიფიკაცია არ შემოიფარგლება მხოლოდ უჯრედებში მორფოლოგიური ცვლილებების აღრიცხვით (ეს ძალიან სუბიექტური მაჩვენებელია). იგი დაფუძნებულია ზემოთ განხილულ პროცესების მთელ რიგ მახასიათებლებზე (ნახ. 52). აპოპტოზის განსაზღვრის მეთოდების უმეტესობა ეფუძნება დნმ-ის დეგრადაციის გამოვლენას. ბოლო დრომდე, უჯრედიდან ამოღებული დნმ-ის ფრაგმენტების ელექტროფორეზი გამოიყენებოდა, როგორც უჯრედის აპოპტოზის განსაზღვრის მთავარი და ყველაზე საიმედო მეთოდი: აპოპტოზს ახასიათებს „კიბე“, ანუ ფრაგმენტების არსებობა, რომლებიც დნმ-ის სიგრძის მრავლობითია. ნუკლეოსომაში, რომელიც ელექტროფორეზის დროს დისკრეტული ფრაქციების სახით ჩნდება. გამოუსწორებელი დნმ-ის რღვევების იდენტიფიცირებისთვის გამოიყენება TUNEL მეთოდი (TdT შუამავლობით dUTR-ბიოტინი Nick End Labeling), რომელიც ეფუძნება ტერმინალური დეოქსინუკლეოტიდილ ტრანსფერაზას (TdT) კატალიზირებულ დამატებას ეტიკეტირებული ნუკლეოტიდების თავისუფალ 3" ბოლოში დნმ-ის ჯაჭვის, რასაც მოჰყვება ეტიკეტირებული უჯრედების გამოვლენა იმუნოჰისტოქიმიური ან ციტოფლორომეტრიული მეთოდებით. როგორც სკრინინგის მეთოდი, ჰიპოდიპლოიდური უჯრედების (ანუ უჯრედები, რომლებმაც დაკარგეს დნმ-ის ნაწილი მისი დეგრადაციის გამო) ციტოფლუორომეტრიული გამოვლენა გამოიყენება პროპიდიუმის იოდიდის შეღებვის გამოყენებით... კიდევ ერთი ფართოდ გამოყენებული ციტოფლუორომეტრიული მეთოდი. აპოპტოზის დასადგენად გამოიყენება უჯრედების მიერ ფოსფატიდილსერინის ექსპრესიის აღმოსაჩენად, რომელსაც შეუძლია შეაერთოს ფლუოროქრომული ეტიკეტირებული V. ანექსინისა და პროპიდიუმის იოდიდის შეღებვა საშუალებას იძლევა აპოპტოზური და ნეკროზული უჯრედების დიფერენცირება (მხოლოდ ეს უკანასკნელი იღებება პროპიდიუმით წინასწარი ფიქსაციის გარეშე. ).

ბრინჯი. 52 . აპოპტოზის განსაზღვრის მეთოდები. ა - ოლიგონუკლეოტიდების ელექტროფეროგრამების დიაგრამები, რომლებიც ასახავს დნმ-ის დეგრადაციის სხვადასხვა გამოვლინებებს აპოპტოზის დროს (მარცხნივ - "კიბე", რომელიც ასახავს ინტერნუკლეოსომური დნმ-ის დეგრადაციის შედეგებს დისკრეტული ფრაქციების წარმოქმნით) და ნეკროზი (მარჯვნივ - მყარი ლაქა). , რომელიც ასახავს დნმ-ის დარღვევის დეგრადაციას), b - ჰისტოგრამა, რომელიც მიიღება პროპიდიუმის იოდიდით შეღებილი დნმ-ისთვის შეღებილი ფიქსირებული უჯრედების ციტოფლუორომეტრიული ანალიზით. მთავარი პიკი შეესაბამება დიპლოიდურ უჯრედებს, პიკი მარჯვნივ - უჯრედების ციკლში, პიკი მარცხნივ, აღინიშნება M1 კურსორით - ჰიპოდიპლოიდური უჯრედები, რომლებმაც დაკარგეს დნმ-ის ნაწილი აპოპტოზის შედეგად - 28,7% ჯამი, c - დაუფიქსირებელი უჯრედების ციტოფლორომეტრიული ანალიზის შედეგები, ანექსინ V-ის შეღებილი კონიუგატი ფლუორესცეინის იზოთიოციანატით (აბსცისის ღერძის გასწვრივ) და პროპიდიუმის იოდიდით (ორდინატთა ღერძის გასწვრივ). სიცოცხლისუნარიანი უჯრედები იმყოფება ქვედა მარცხენა კვადრატში. ქვედა მარჯვენა კვადრატი შეიცავს უჯრედებს, რომლებმაც განიცადეს აპოპტოზი (აკავშირებს V დანართს, მაგრამ შეუღწევადია პროპიდიუმის იოდიდთან), მარცხენა ზედა კვადრატი შეიცავს უჯრედებს, რომლებმაც განიცადეს ნეკროზი (გაუმტარი პროპიდიუმის იოდიდისთვის, არ უკავშირდება V დანართს), მარჯვენა ზედა კვადრატი. ითვლება, რომ უჯრედები განიცდიან აპოპტოზს, რომელიც გადაიქცევა ნეკროზში.

1) რეცეპტორი. იგი ხორციელდება "სიკვდილის რეცეპტორების" გამოყენებით შესაბამის ლიგანდებთან ურთიერთქმედების გააქტიურებით, რომელთა უმეტესობა მიეკუთვნება სიმსივნური ნეკროზის ფაქტორის ზეოჯახს. რეცეპტორის ურთიერთქმედება ლიგანდთან იწვევს ადაპტერის ცილების გააქტიურებას, რომლებიც დაკავშირებულია „სიკვდილის დომენებთან“ (FADD - Fas-ასოცირებული სიკვდილის დომენი, TRADD - TNF-R-ასოცირებული სიკვდილის დომენი) და პროკასპაზა 8, რომლის პროდუქტი, კასპაზა 8 (ინიციატორი), ააქტიურებს კასპაზა 3-ს (ეფექტორი), რაც, თავის მხრივ, იწვევს ენდონუკლეაზების აქტივაციას, რომლებიც ფრაგმენტულ დნმ-ს.

2) მიტოქონდრიული. მიტოქონდრიების მონაწილეობა აპოპტოზში უზრუნველყოფილია მათ მატრიქსში და მემბრანთაშორის სივრცეში დიდი რაოდენობით ბიოლოგიურად აქტიური ნივთიერებების არსებობით (ციტოქრომი C (Cyt C); პროკასპაზები 2, 3, 9; აპოპტოზის გამომწვევი ფაქტორი (AIF), რომლებსაც აქვთ გამოხატული აპოპტოგენური ეფექტი აპოპტოზის გააქტიურების ფაქტორი არის ციტოპლაზმაში ამ ნივთიერებების განთავისუფლება მიტოქონდრიის ტრანსმემბრანული პოტენციალის შემცირებით გიგანტური მიტოქონდრიული ფორების გახსნის გამო (Ca 2 + -, pH -, პოტენციალი. -, NADP2H/NADP + - და რედოქსზე დამოკიდებული არხები) და მიტოქონდრიული მემბრანების გამტარიანობის მატება.ფორების გახსნა გამოწვეულია უჯრედებში შემცირებული გლუტათიონის, NADPH, ATP და ADP, რეაქტიული ჟანგბადის წარმოქმნით. ოქსიდაციური ფოსფორილირების განცალკევება, ციტოპლაზმაში Ca 2+ შემცველობის მომატება.მემბრანთაშორისი ცილების შეყვანა და აპოპტოზის გააქტიურება ასევე შესაძლებელია, როდესაც გარეთა მიტოქონდრიული მემბრანა იშლება შიდა მემბრანის ჰიპერპოლარიზაციის გამო.

3) p53 შუამავლობით. p53 არის მრავალფუნქციური ცილა, რომელიც მნიშვნელოვან როლს ასრულებს უჯრედის მდგომარეობის, მისი გენომის მთლიანობისა და დნმ-ის აღდგენის სისტემების აქტივობის შესახებ სიგნალების მონიტორინგში. დნმ-ის დაზიანება იწვევს უჯრედში p53 ცილის დაგროვებას. ეს განსაზღვრავს უჯრედული ციკლის გაჩერებას G 1 და G 2 ფაზებში, ხელს უშლის რეპლიკაციას, ააქტიურებს დნმ-ის სინთეზს და შეკეთებას და, შესაბამისად, ქმნის პირობებს მშობლიური დნმ-ის სტრუქტურის აღდგენისთვის და ხელს უშლის ორგანიზმში მუტანტისა და ანევპლოიდური უჯრედების გამოჩენას. თუ დნმ-ის აღდგენის სისტემების უკმარისობაა და დნმ-ის დაზიანება გრძელდება, უჯრედი განიცდის აპოპტოზს. კერძოდ, p53 პროტეინს შეუძლია გამოიწვიოს ისეთი აპოპტოგენური ფაქტორების ტრანსკრიფცია, როგორიცაა Bax, Fas რეცეპტორი, DR-5 და ა.შ.

4) პერფორინის გრანზიმი. ციტოტოქსიური T ლიმფოციტები (მკვლელი T უჯრედები) იწვევენ სამიზნე უჯრედების აპოპტოზს (მაგ., ინფიცირებული უჯრედები) პროტეინის პერფორინის გამოყენებით. პოლიმერიზებული პერფორინი სამიზნე უჯრედის ციტოპლაზმურ მემბრანაში წარმოქმნის ტრანსმემბრანულ არხებს, რომლის მეშვეობითაც უჯრედში შედიან T-მკვლელის მიერ გამოყოფილი გრანზიმები (ფრაგმენტები) - სერინის პროტეაზების ნარევი. ამ ნარევის მთავარი კომპონენტია გრანზიმი B, პროტეოლიზური ფერმენტი, რომელიც ააქტიურებს კასპაზა 3-ს.

აპოპტოზის პროტეინ-რეგულატორების მნიშვნელობა ორგანიზმისა და პათოლოგიური პროცესების განვითარებაში

Bcl-2საჭიროა ლიმფოციტების, მელანოციტების, ნაწლავის ეპითელიუმის და თირკმლის უჯრედების სიცოცხლისუნარიანობის შესანარჩუნებლად ემბრიონის განვითარების დროს.

Вcl-xაუცილებელია ემბრიოგენეზში უჯრედების სიკვდილის დასათრგუნავად, განსაკუთრებით ნერვულ სისტემაში.

ბაქსიაუცილებელია თიმოციტების აპოპტოზისა და მათი განვითარების დროს სპერმის სიცოცხლისუნარიანობის შესანარჩუნებლად.

p53არის სიმსივნის ჩახშობის გენი, ამიტომ ის არ თამაშობს განსაკუთრებულ როლს ემბრიოგენეზში, მაგრამ აბსოლუტურად აუცილებელია სიმსივნის ზრდის ჩახშობისთვის.

bcl-2 გენით კოდირებული ცილის გაზრდილი სინთეზი იწვევს აპოპტოზის დათრგუნვას და, შესაბამისად, სიმსივნეების განვითარებას; ეს ფენომენი აღმოაჩინეს B-უჯრედოვანი ფოლიკულური ლიმფომის უჯრედებში.

თაგვებში ლიმფოპროლიფერაციული დაავადებების და სისტემური მგლურას ერითემატოზის მსგავსი დაავადების დროს ფას ლიგანდის ან Fas რეცეპტორის ფუნქცია დაქვეითებულია.

გაზრდილი სინთეზი ფას ლიგანდიხელს უშლის ტრანსპლანტაციის უარყოფას.

აპოპტოზი არის პათოლოგიური პროცესის ნაწილი, როდესაც უჯრედები ინფიცირდება ადენოვირუსებით, ბაკულოვირუსებით, აივ და გრიპის ვირუსებით.

მასპინძელ უჯრედში აპოპტოზის დათრგუნვა შეინიშნება მდგრადი ინფექციის დროს, ლატენტურ პერიოდში და ადენოვირუსების, ბაკულოვირუსების, შესაძლოა ჰერპესვირუსების, ეპშტეინ-ბარის ვირუსისა და აივ-ის გაძლიერებული რეპლიკაციით, იმუნური სისტემის უჯრედებში შეინიშნება აპოპტოზის გააქტიურება, რაც ხელს უწყობს ვირუსის გავრცელებას.

შეიძლება სასარგებლო იყოს წაკითხვა: