Apoptosis

Apoptosis

1. Muerte celular programada, sujeta a un control muy estrecho

   • Alteraciones Morfológicas
     • Formación de blebs (abultamientos)
     • Condensación de la cromatina
     • Disminuye el volumen celular
     • Se forman cuerpos apoptóticos
       • Son fagocitados por células vecinas o del sistema inmune, impidiendo una respuesta inflamatoria
   • Alteraciones Bioquímicas
     • Cambio de localización de la fosfatidilserina
       • Se transloca de la membrana interna a la externa
     • Reducción del volumen citoplasmático
       • Se da por la perdida de K y Cl
     • Condensación y fragmentación del ADN
     • Rotura de estructuras celulares
       • Se lleva a cabo por las caspasas
         • Estas proteínas desintegran el citoesqueleto, la lámina nuclear, el aparato de Golgi, etc.
         • Eliminan los contactos célula-célula, inhiben la replicación del ADN y las señales de supervivencia celular

2. Necrosis

   • Muerte violenta, rápida y accidental
   • Ocurre como una respuesta a una alteración severa de las condiciones ambientales o traumas severos
     • Genera la muerte por parte del tejido, así como inflamación

3. Via extrínseca

   • Se activa por la acción de moléculas externas
   • Está mediada por la activación de los receptores de muerte
     • Receptores de membrana que, tras la unión a su ligando, inician la señalización que llevara a la célula a apoptosis
     • Pertenecen a la superfamilia de TNFR (factor de necrosis tumoral)
       • Encontramos a TNFR-1, Fas/CD95, DR-4 y DR-5
         • Uno de los mejores es Fas/CDC95, que juega un papel decisivo en la apoptosis en el sistema inmune
           • Participa en la eliminación selectiva de celulas del sistema inmune
       • Tienen una estructura trimérica con dominios extracelulares ricos en cisteína
   • La señalización inicia a través del dominio citoplasmático del receptor, que tiene un dominio de muerte
     • Las moléculas adaptadoras, como FADD, tienen su propio dominio de muerte, gracias al cual son reclutadas por el receptor activo, formándose el complejo de señalización inductor de muerte
     • El reclutamiento de la procaspasa 8 al complejo DISC da lugar a la caspasa 8
       • Esta inicia la activación de caspasas efectoras, como la caspasa 3
         • Esta llevará a la muerte celular
         • DFF (factor de fragmentación del ADN), es uno de los sustratos de la caspasa 3, que como su nombre lo indica, fragmenta el ADN

4. Bid sirve de unión entre la vía extrínseca y la intrínseca

   • La caspasa 8 generada en la vía extrínseca, proteoliza a bid, generando tBid
     • tBid se transloca a la mitocondria, donde actúa con miembros proapoptoticos Bax y Bak
       • Estos inducen finalmente la liberación del citocromo c

5. Vía intrínseca

   • Se induce mediante estrés celular y ausencia de factores de crecimiento
     • El daño en el ADN, es uno de los principales factores inductores de estrés celular
       • Una proteína esencial en respuesta al estrés por daño de ADN, es p53, que puede inducir parada del ciclo celular si el daño es reparable o apoptosis, si es irreparable
         • p53 participa en la eliminación de las células genéticamente anómalas y potencialmente peligrosas
       • Los sensores de daño del ADN producen activación de ATR y ATM, y como consecuencia de Chk1 y Chk2
         • Causan fosforilación inactivante de Cdc25 y detienen el ciclo en g2/m
         • La fosforilación de p53 por chk2 provoca su activación, que tiene como resultado un aumento en los niveles de p21, para detener el ciclo en g1/s
   • La inducción de la vía intrínseca de la apoptosis por p53 depende de la activación de NOXA y PUMA
     • El aumento de estas proteínas activa a Bax y Bad e inactiva a Bcl-2 y Bcl-xL
       • La translocación a la mitocondria y la formación de oligómeros por parte de las proteínas proapoptóticas forma poros en la membrana, liberando citocromo c
         • Este se une a la Apaf-1 que mediante una reacción se oligomeriza y forma el apoptosoma
           • El apoptosoma activa a la procaspasa 9, que activa a las procaspasas 3,7, y 6, dando lugar a la muerte celular

6. Moléculas reguladoras de la apoptosis

   • Familia de BCL-2
     • Es un oncogen que se describió asociado a un locus de Ig generado mediante la translocación en linfomas de células beta humanas
     • Miembros antiapoptóticos
       • Bcl-2 y Bcl-xLBcl-2 y Bcl-xL
       • Se caracterizan por la presencia del dominio BH4, además de los dominios BH1, 2 y 3
       • Tienen como función secuestras a los proapoptóticos, formando heterodímeros
         • BH1, 2 y 3 están muy próximos entre sí, formando un bolsillo hidrófobo que puede albergar el dominio BH3 del miembro proapoptotico; de esta forma impide la oligomerización de la proteína proapoptótica, impidiendo la muerte celular
     • Miembros antiapoptóticos
       • Miembros proapoptóticos con múltiples dominios BH
         • Pertencen aquí Bax y Bak
           • Crean poros en la membrana permitiendo que se libere el citocromo c
         • Poseen los dominios BH1, 2 y 3, pero carecen del dominio BH4
       • Miembros proapoptóticos de la subfamilia BH3 only
         • A esta familia pertenecen Noxa , PUMA, Bid, Bad y Bim
         • Presenta un único dominio: BH3
           • Este es un dominio de interacción que es necesario para la participación de esta subfamilia en la muerte celular
         • Los miembros de esta familia actúan como proteínas inductoras de apoptosis o bien inactivando proteinas antiapoptóticas
   • Familia de proteínas inhibidoras de la apoptosis
     • c-IAP1, c-IAP2, XIAP, survivina y NAIP
     • Elementos comunes
       • Los dominios BIR formados por dominios proteicos que son esenciales para la actividad antiapoptótica de las IAP
         • La interacción entre BIR y las caspasas participan en la actividad antiapoptótica de las IAP
       • El dominio RING, localizado en el extremo c-terminal de c-IAP1, c-IAP2 y XIAP
         • Posee actividad ubiquitina ligasa E3
         • Mediante este dominio, las IAP pueden catalizar la ubiquitinación de las caspasas 3 y 7
           • Tras dicha ubiquitinación, se produce la degradación de las mismas por el proteasoma
     • Actúan mediante la unión a la forma activa de las caspasas, inhibiendo por lo tanto, la capacidad que tienen estas de inducir apoptosis
     • La actividad de las IAP puede ser regulada negativamente por Smac/Diablo
       • Se une a las IAP, previniendo la capacidad de estas de unirse a las caspasas y evitando la apoptosis
   • Caspasas
     • Estructura
       • Prodominio
         • Localizado en el extremo N-terminal, que tiene que ser eliminado para que se active la proteasa
         • Permite la interacción con otras proteínas: DED O CARD
       • Dominio de la subunidad mayor de las caspasas
       • Dominio de la subunidad menor
     • Tipos de caspasas
       • Inflamatorias
         • Caspasas 1, 4 y 9. Tienen un dominio CARD
       • Proapoptóticas
         • Inducen la apoptosis
           • Iniciadoras: actúan activando a otras caspasas
             • Caspasas 2 y 9 con un dominio CARD
             • Caspasas 8 y 10, con dominio DED
           • Efectoras: efectuan la apoptosis
             • Caspasas 3, 6 y 7
     • Mecanismos de regulación
       • Transcripcional
         • transcripción de la procaspasa 3 en células humanas leucémicas
       • Dependiente de ATP
         • Formación del apoptosoma
       • Modificaciones prostraduccionales
         • Fosforilación por proteinas quinasas
       • Regulación por inhibición
         • Tienen lugar gracias a las IAP

7. Enfermedades

   • Por disminución de apoptosis
     • Cáncer
     • Autoinmunidad
     • Infecciones persistentes
   • Por aumento de apoptosis
     • Patologías neurodegeneratvas
       • Alzheimer
       • Parkinson
       • Huntintgon
       • ELA
     • Autoinmunidad
     • SIDA
     • Isquemia