Biologia Celular - Aula 02- Apoptose

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