Fonte: Biologia molecular da celula. Bruce et al. 5 Edição.
Este resumo não substitui a leitura completa do livro.
INTRODUÇÃO
A morte celular desempenha uma parte importante no
desenvolvimento de organismos, tanto em animais, plantas, organismos
unicelulares incluindo bactérias, leveduras.
Quando submetidas a apoptoses,
alterações morfológicas característica ocorrem; o
citoesqueleto colapsa,o envoltório celular se desfaz, a cromatina se condensa e
se quebra em fragmentos, a superfície celular forma bolhas formando corpos
apopotóticos quimicamente alterados que logo são enfolfados por células
vizinhas ou macrófagos, sem causar uma resposta inflamatória, diferentemente
das necroses, que causam injúrias agudas. A apoptose apresentam diversas
funções para um organismos, tais como;
• Eliminar
células desnecessárias, ajudar a criar mãos e pés durante o desenvolvimento
embrionário, ou quando uma estrutura formada não é mais necessária
• Para
regular o número de células, divisão celular, eliminar células anormais, mal
posicionadas, não-funcionais, potencialmente perigosas, com danos nas
organelas, DNA.
Enfim, percebe-se então, a importância deste elegante
mecanismo de morte celular.
MODIFICAÇÕES BIOQUÍMICAS AUXILIAM NA IDENTIFICAÇÃO DE CÉLULA
APOPTÓTICA
As características bioquímicas servem para identificar
células apoptóticas. A fragmentação do cromossomo, a exposição da
fosfatidilserina na superfície celular, são exemplos de identificadores. Porém,
para que as características existam, sinais de reconhecimento de células
saudáveis devem ser desligados em células apoptóticas, justamente para que elas
possam ser fagosintadas, cascata de sinais intracelulares, fatores de
sinalização, e uma somatória de outras vias são necessários para que a célula
entre em apoptose. Vários métodos de análise são empregados na identificação destas
células. Os métodos, geralmente se baseiam no fato de que quando a célula entra
em apoptose, com frequência perdem o potencial elétrico, que normalmente
exsite, através da MP interna da mitocôndria. Esse potencial, então, pode ser
medido pelo uso de marcadores fluorescentes carregados positivamente acumulados
na mitocôndria, uma outra forma é a exposição das fosfatidilserinas marcadas e
identificadas por analises específicas.
A APOPTOSE DEPENDE DE UMA CASCATA PROTEOLÍTICA INTRACELULAR
MEDIADA POR CASPASES
A maquinaria intracelular responsável pela apoptose é
similar em todos as células animais. Ela depende de um sinal recebido que ativa
uma protease chamada de caspase que é sintetizada na célula como precursores
inativos ( procaspases).
Quanto ativas, a protocaspase iniciadora, por clivagem
proteolítica ativam as caspases executoras, resultando, em uma cascata
proteolítica autoamplificadara destrutiva e irreversível que clivam
proteínas-alvos presentes no DNA, laminas nucleares, citoesqueleto. Isso acontece
por duas vias: extrínseca e intríseca, cada uma usa sua própria procaspase
iniciadora junto com seus complexos de ativação.
As vias extrínseca de apoptose são ativadas por meio de
receptores de morte fas. O ligante fas na superfície de um linfócito matadora
ativa receptores de morte fas na superfície de célula-alvo.A cauda citosólica
recruta a proteína FADD que então recruta a procaspase 8 e 10 iniciadora
formando um complexo que ativa a procaspase formando caspases executoras.
As vias intrísecas ativam seu programa de apoptose de dentro
da célula, geralmente em resposta a injúrias ou outros estresses, como quebra
de DNA, falta de oxigênio, nutrientes, sinais de sobrevivência extracelulares.
Essa via depende de proteínas intramembranas presentes na mitocondria, a
principal é o citocromo C, quando livres no citosol, ligam-se a apaf1 que
sofrem oligomerização formando os apoptossomos que por sua vez recrutam
procaspases iniciadoras que ativam as executoras. Essa via é firmemente regulada
por proteínas bcl2 que asseguram que a célula se matem-se vivas, elas, junto
com as Blc2 proapoptóticas BH123 ( principalmente bax e bak) tem papel
fundamental na liberação das proteínas intermembranas mitocondriais. Essa
função irá depender da ativação ou não da bcl2 antiapoptótica. Quando ativa a
via intrínseca é inativa, quando inativa pela proteína BH3 torna a via
intríseca ativada possibilitando que proteínas BH123 se agregem na membrana da
mitocondria liberando as proteínas intermebranar. A proteína bcl2 antiapoptótica é inibida por
uma outra proteína chamada de bid ativada pela via extrínseca.
Os IAPs ( Inibidores de Apoptse) tem a função de inibir a
caspase executora , contudo está é neutralizada quando as proteínas ativas
BH123 agregadas liberam da porção intramenbranar da membrana da mitocondira os
anti-IAPs bloqueando-os.
Se fosse resumir, a mitocondria libera quando forma seus
canais de agregados de BH123
- Citocromo c
- Anti-IAPs
Fatores que regulam a apoptose
- proteínas bcl2 proapotótica: BH123( principais em mamífero
– bax e bak), proapoptótica BH3-apenas ativada
-proteínas bcl2 antiapoptótica: bcl2 e bcl-xl
Via Proteína
bcl2 antiapoptótica Proteína BH3 Proteína BH123 IAPS
Intrínseca inativa Ativada Inativada Não
agregadas Sem ati-IAPs inibem a caspase
Intrínseca ativa Inatva ativada Agregadas Com anti-IAPs não inibem a caspase
Observação: Não são todas as caspases que estão ligadas a
morte programada, variam de acordo com o tipo de célula e estímulo.
Resumindo: Nas vias intrínseca, o citocromo c liberado do
espaço intermembrana de mitocrôndria ativa apaf1, que se junta ao apoptossomo e
recruta e ativa a procaspase-9. Proteínas de sinalização extracelular, blc2
intracelular e IAP regulam firmemente o programa de apoptose para assegurar que
as células se mantem-se quando apenas isso beneficiar o animal. Ambas as
proteínas bcl2 antiapoptótica e proapoptótica regulam a via instrínseca
controlando a liberação de proteínas intermembrana mitocondrias, enquanto as
proteínas IAP inibem caspases ativadas e promovem sua degradação.
O PAPEL DOS FATORES DE SOBREVIVÊNCIA
• Regular
atividades celulares, incluisive apoptose
• Existem
várias fatores de sobrevivência que inibem ou estimulam a apoptose, por
exemplo, o sinal fas estímula os receptores de morte, outro exemplo é quando o
hormônio da tireoide na corrente sanguíena do girino aumenta estimulando que
suas células entrem em apoptose na metamorfose.
• São
sinais extracelulares que inibem a apoptose
• As
células competem por fatores de sobrevivência, sendo sua quantidade produzida
pela célula alvo um fator limitante
• Muitas
células animais requerem sinalização continua de outras células para evitar a
apoptose
• Fatores
de sobrevivência se ligam a receptores da superfície celular, que ativam vias
de sinalização intracelulares que suprimem o programa apoptótico,
frequentemente são os produtos da via de regulação da família blc2. (aumento da
proteína antiapoptótica) como também inibição da proteína blc2 BH3-apenas como
bad.
• Quando
são privadas de fatores de sobrevivência, elas se matam produzindo e ativando
proteínas BH3.
• Fatores
que inibem a apoptose: aumento de proteínas bcl2 antiapoptótica, inativação da
proteína bcl2 BH3-apenas proapotótica por via extracelular com partipação do
sinal do fator de sobrevivência, recepts tosina-cinase qu ativa a PI 3- cinase
que ativa a akt POR PDK1 e mTOR que ativa a bad
• Sobre a
bad; quando não-fosforilada, mantém uma ou mais proteínas apoptoticas (Família
blc2 em estado inativado), quando fosforilado, bad libera as poteínas
inibidoras que podem, agora, bloquear a apoptose e assim promover a
sobrevivencia. Ou seja a bad libera os reguladores.
ALGUMAS DOENÇAS RELACIONADAS A APOPTOSE
• Doença
autoimune inativam genes que codificam o receptor de morte fas ou o lingante
fas, impedindo a morte normal de alguns linfócitos, causando o acúmulo
excessivo do número dessas células no baço e glândulas linfáticas.
• Tumores:
defeitos na blc2, p53 que permite as células de câncer sobreviver e prolifera
mesmo quando seu DNA está danificado acumulando mais mutações
SOBRE A AULA
• Lesões
físicas ou químicas causadas por: temperaturas extremas, radiação, traumas,
produtos tóxicos e falta oxigênio (como no infarto do de miocárdio e na
gangrena).
• origem
biológica: infecções por bactérias ou vírus.
• Ausência
de fatores que sinalizam para a sobrevivência das células: FATORES DE
CRESCIMENTO, Presença de substâncias apoptóticas que desencadeiam as vias
apoptóticas, Ocorrência de danos irreversíveis ao DNA nuclear que possam
colocar em risco a viabilidade de todo o organismo.
• Apoptose
induzida pela ausência de fatores tróficos Fator estimulador de colônias (SFC):
Hematopoiese, mantém os neutrófilos maduros vivos Neutrofinas: controle e
formação do sistema nervoso
• Apoptose
induzida pela ligação de fatores apoptóticos
• Apoptose
induzida por danos no DNA nuclear: Envelhecimento,Defeitos replicação, Raio X,
radiação, químico, vírus,Agentes oxidante (H2O2; O2), p53: freia o ciclo –
reparo. reparo sem êxito: p53 induz apoptose