W13 Smierc komórkowa

background image

Śmierć komórkowa czyli

jak może zmniejszać się ilość komórek

Life it seems, will fade away

Drifting further every day...

Dr. James Hetfield

background image

rodzaje śmierci komórkowej

ze względu na czynnik ją wywołujący:
przypadkowa
programowana (genetycznie)

apoptoza
nekroza
śmierć programowana

cykl komórkowy:
związana z progresją cyklu komórkowego nie związana z progresją cyklu komórkowego

śmierć interfazalna
śmierć mitotyczna
śmierć post-mitotyczna

możliwość i sposób regulacji:
naturalna (fizjologiczna)

rozwój embrionalny,
usuwane niefunkcjonalych komórek
zanik komórek w wyniku obecności (braku) hormonów

„nienaturalna”

w wyniku działania stresu np. temperatury,
obecność toksyn, głodzenie, zmiany pH środowiska

reakcja z innymi komórkami:
wywołująca odpowiedź immunologiczną - nekroza
nie wywołująca odpowiedzi immunologicznej - apoptoza

background image

Przykłady udziału śmierci komórkowej

w procesach morfogenezy

Segmentacja kończyn

Zanik ogona u żaby

background image

Śmierć komórkowa

dostosowuje ilość komórek oddziałujących ze sobą

śmierć komórek dostosowuje liczbę komórek nerwowych

do liczby komórek docelowych

komórki martwe

komórki nerwowe

komórki docelowe

czynnik przeżycia

uwalniany przez

komórki docelowe

background image

Rodzaj śmierci komórkowej

można określić na podstawie morfologii komórek

apoptoza

nekroza

wzrost przepuszczalności
błony cytoplazmatycznej

błona cytoplazmatyczna
w pełni funkcjonalna

obkurczanie się komórki,
kondensacja chromatyny

rozpad komórki na
ciałka apoptotyczne

wzrost objętości cytoplazmy
i mitochondriów

dezintegracja organelli

kompletny rozpad komórki

background image

Różnice pomiędzy apoptozą i nekrozą - morfologia komórek

komórka normalna

zmiany w morfologii
mitochondriów

rozpad błony cytoplazmatycznej

brak zmian w strukturze chromatyny

rozpad komórki

komórka normalna

wtórna nekroza

fragmentacja

kondensacja

ciałka apoptotyczne

funkcjonalna
błona cytoplazmatyczna

funkcjonalne mitochondria

zmiany w strukturze jądra

fragmenty
DNA

Nekroza

Apoptoza

background image

Rodzaj śmierci komórkowej

można określić na podstawie morfologii jądra

background image

komórka normalna

komórka apoptotyczna

Komórka apoptotyczna obkurcza się

background image

apoptoza

nekroza

utrata regulacji równowagi jonowej

ściśle regulowany proces,
w którym aktywowane są
specyficzne nukleazy i proteazy

proces zależny od energii
(wymaga ATP)

fragmentacja chromatyny na 50-300 kpz
internukleosomalna fragmentacja DNA

proces niezależny od energii

degradacja chromatyny

Różnice pomiędzy apoptozą i nekrozą

- zmiany biochemiczne

aktywacja kaskady kaspaz

uwolnienie czynników proapoptotycznych
z mitochondriów (cytochrom C, AIF)

zmiany w asymetrii błony cytoplazmatycznej

znaczenie fizjologiczne

apoptoza

nekroza

zachodzi w pojedynczych komórkach

zachodzi w grupach sąsiadujących
ze sobą komórek

wywoływana przez czynniki fizjologiczne
i niefizjologiczne
np. brak czynników wzrostowych,
zmiany w regulacji hormonalnej,
obecność leków

wywoływana przez czynniki niefizjologiczne
np.. wirusy lityczne, szok termiczny,
niedotlenienie, trucizny

umierające komórki są wchłaniane
(fagocytowane) przez sąsiadujące komórki

umierające komórki są wchłaniane
(fagocytowane) przez makrofagi

brak odpowiedzi immunologicznej

wywoływana jest odpowiedź immunologiczna

background image

Rodzaj śmierci komórkowej można określić na podstawie

zmian biochemicznych w komórkach

C

Ap

N

fragmentacja DNA

degradacja białek
np. PARP

utrata asymetrii błony cytoplazmatycznej

całe białko

forma przecięta

background image

Śmierć komórkowa

może być łatwo badana technikami mikroskopii fluorescencyjnej

zmiany w potencjale błony mitochondriów

barwnik JC-1
fluorescencja zielona – monomer
fluorescencja pomarańczowa – agregaty

zmiany w przepuszczalności
błony cytoplazmatycznej

barwnik homodimer bromku etydyny

fragmentacja DNA

test TUNEL

background image

Modelem genetycznym dla badań m.in. nad śmiercią komórkową

jest nicień Caenorhabditis elegans

sygnał

egzekucja

wchłonięcie

degradacja

niektóre rodzaje

komórek

wszystkie umierające komórki

ces-2

ces-1

ced-9

egl-1

ced-3

ced-4

ced-1

ced-2

ced-5

ced-6

ced-7

ced-8

ced-10

nuc-1

dorosły osobnik składa się z 959 komórek
w procesie rozwoju umiera 131 komórek
mutacje w 14 genach wpływają na poszczególne fazy
procesu
śmierci komórkowej w C. elegans

0.2 m

background image

The Two Major Apoptosis Pathways

Caspase 3, 6, 7

Apoptosis

Pro-apoptotic ligand

FADD

FLIP

DR5

DR4

Cell-extrinsic

pathway

Procaspase 8, 10

p53

p53

Caspase 9

Caspase 8, 10

p53

BAX, BAK

Mitochondria

SMAC/DIABL

O

Chemotherapy
Radiotherapy

DNA damage

PUMA, NOXA

APAF1

Cytochrome

c

DNA damage

BID

IAP

Cell-intrinsic

pathway

BCL2, BCLX

L

,

MCL1

background image

Kaspazy

inicjacyjne

Czynniki pro-

apoptotyczne

Kaspazy efektorowe

Kaskada

kaspaz

Apoptoza wykonywana jest przez kaspazy

Apoptoz

a

background image

Podczas uruchamiania procesu śmierci komórkowej

następuje aktywacja specyficznych proteaz (kaspaz)

aktywacja

cięciem proteolitycznym

nieaktywna

proteaza

(proenzym)

nieaktywny

fragment

białkowy

aktywna

proteaza

jedna cząsteczka aktywnej proteazy A

wiele cząsteczek aktywnej proteazy B

więcej cząsteczek aktywnej proteazy C

jeszcze więcej cząsteczek aktywnej proteazy D

itd.

proteoliza

jądrowej laminy

proteoliza

białek cytoplazmy

kaspazy niszczą wiązanie polipeptydowe w sekwencji DXXD

background image

ATP/ADP
NAD(P)H
Ca+2


m

wolne
rodniki

ceramid
i pochodne

transkrypcja/translacja
białek bcl-2
modyfikacje
post-translacyjne

aktywacja kaspaz

inicjujących

kaskada kaspaz

egzekucyjnych

szlaki sygnalizacji

wewnątrzkomórkowej

p53/p73

uszkodzenia

funkcji komórki

Apaf-1 kaspaza-9

c

„apoptosom”

kompleks PTPC
Bcl-2
Bax
AIF
cytochrom c

m

it

o

c

h

o

n

d

ri

a

Mechanizmy śmierci komórkowej

w komórkach ssaków

background image

Tworzenie aktywnego układu apoptosomu

aktywny
apoptosom

pro-kaspaza 3

kaspaza 3

kaspaza 2
kaspaza 6
kaspaza 8
kaspaza 10

kaspazy „egzekucyjne”

kaspazy „inicjujące”

background image

The Extrinsic Apoptosis Pathway

Pro-apoptotic ligand

Caspase 3, 6, 7

Apoptosis

FADD

FLIP

DR5

DR4

Cell-extrinsic

pathway

Procaspase 8, 10

Caspase 8, 10

background image

Pro-apoptotic Receptors (DR4 and/or DR5)

Recruit FADD

FADD

DR4

DR5

DR, death receptor; FADD, Fas-associated death domain.

background image

DR4

DR5

FADD Recruits Initiator Caspase 8 and/or

10

to the DISC

Procaspase 8, 10

Procaspase 8, 10

DISC

DR, death receptor; DISC, death-inducing signaling complex.

background image

Activated Caspase 8 and 10 are Released

Into the Cytoplasm

Caspase 8,10

Caspase 8,10

DR4

DR5

DR, death receptor.

background image

Caspase 3, 6, and 7 are Activated

DR4

DR5

Caspase 3, 6, 7

Caspase 3, 6, 7

Caspase 8, 10

Caspase 8, 10

DR, death receptor.

background image

nadprodukcja
wolnych rodników

NO

ATP
NAD(P)H
glutation

AIF

Ca

+2

ceramid



m

Bcl-2

kaspazy

Główny szlak sygnalizacyjny w procesie

śmierci komórkowej wiedzie przez mitochondria

Bax channel

Lipidic pore

or protein-lipid complex

Bax-VDAC channel

Formation of a cytochrome-c-conducting channel

Matrix swelling and rupture of the outer mitochondrial membrane

Water, solutes

VDAC closure

PTP opening

VDAC

ANT

Bax

cytochrome c

background image

Aktywacja kaspaz prowadzi do uruchomienia

procesu dezintegracji komórki

substraty dla kaspaz

jądrowe

cytoplazmatyczne

PARP
lamina A, B1, B2, C
Rb
DNA-PKcs
hnRNPs
MDM2...

DFF
PKC

huntington
PAK2
fosfolipaza A2
fodryna
aktyna
gelsolina
Gas2
kinaza PITSLRE...

background image

Proces śmierci komórkowej porównuje się czasami

do rozprawy sądowej zakończonej wykonaniem wyroku

Trzy fazy procesu śmierci

komórkowej

1) inicjacja
2) egzekucja
3) wchłonięcie (fagocytoza)


Document Outline


Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
W13 Smierc komórkowa
kontrola cyklu komorkowego i smierc komorki, BIOLOGIA UJ LATA I-III, ROK II, semestr I, biologia kom
smierc komorki, Biologia Komórki
Programowana śmierć komórki w aspekcie posprzętnej trwałości kwiatów
kontrola cyklu komorkowego i smierc komorki9
śmierć komórki
Programowa śmierć komórki apoptoza
15.Programowana śmierć komórki, studia-biologia, Opracowane pytania do licencjatu
W13 Patologia komórki
kontrola cyklu komorkowego i smierc komorki, BIOLOGIA UJ LATA I-III, ROK II, semestr I, biologia kom
ŚMIERĆ CZŁOWIEKA ZACZYNA SIĘ OD ŚMIERCI KOMÓRKI
Poliaminy w programowanej śmierci komórki
Cykl komórkowy i śmierć komórki

więcej podobnych podstron