Sylabus 12

Seminarium 12
Molekularne aspekty śmierci komórki
Autofagia, śmierć martwicza (nekrotyczna) komórek, katastrofa mitotyczna, programowana
śmierć komórki (apoptoza), kaspazy – rodzaje, budowa – struktura domenowa,
homoaktywacja i heteroaktywacja, kaskada aktywacji kaspaz, szlaki indukowania
programowanej śmierci komórki: 1) receptorowy (w tym promowanie przeżycia komórki
skutkiem fosforylacji NFkB i pozytywnej ekspresji regulowanej przez ten czynnik
transkrypcyjny genów, aktywacja kaspazy 2 poprzez RIP i RAIDD/CRADD), 2)
pseudoreceptorowy (udział granzymu B w a) aktywacji kaspazy 3, b) aktywacji Bid, c)
inaktywacji DFF45/ICAD/aktywacji endonukleazy DFF40/CAD), 3) mitochondrialny (w tym
– łączenie ze ścieżką receptorową na poziomie kaspazy inicjującej, megakanały – ANT,
VDAC, BPR, enzymy (heksokinaza, kinaza kreatynowa), białka macierzy - cyklofilina D,
apoptosom – udział kofaktorów (cytochromu c, dATP/ATP) w stymulacji autooligomeryzacji
Apaf1 i katalitycznej aktywacji kaspazy 9), 4) sfingomielinowo-ceramidowy (sfingomielinaza
– obojętna lub kwaśna, sfingomielina, ceramid, fosfolipaza A2, kinazy MAPKs, kinazy stresu
SAPK/JNK, CAPK = ceramide activated protein kinase, CAPP = ceramede-activated protein
phosphatase), 5) indukowany stresem (sygnał wywołujący, aktywacja kaspazy 12), 6) bez
udziału kaspaz (AIF, granzym A, granzym B – aktywacja DFF), p53, (w tym jego
fosforylacja, tetrameryzacja, degradacja ubikwitynozależna, struktura domen – 1) domena
aktywująca transkrypcję = TAD, 2) domena aktywacyjna 2 = AD2, 3) domena bogata w
reszty proliny, ważna dla aktywności apoptotycznej, 4) centralna domena wiązania z DNA =
BDB, 5) domena sygnalna, warunkująca jądrową lokalizację p53, 6) domena warunkująca
oligomeryzację, 7) domena zaangażowana w regulację wiązania DNA poprzez domenę
centralną; mutacje w genie p53 – zespół Li-Fraumeni), Mdm2, ASPP = apoptotic specific
regulator of p53, ARF = alternative reading frame (dotyczy alternatywnej ekspresji genu p16
= INK4a), JMY = junction mediating and regulatory protein, p53 cofactor, pRb, Bad, Bax,
Bid, tBid, E2F, DISC, FADD, Fas-L, TRADD, TRAIL, Bak (ang. Bcl2 homologous
antagonist/killer), Noxa, Apaf(s), DED (domena), i inne hasła zestawione poniżej (dot.
apoptozy);
Rozwinięcie akronimów opisujących nazwy wskazanych w sylabusie genów/białek
uczestniczących w regulacji apoptozy
 Acinus – ang. apoptosis chromatin condensation inducer in the nucleus, białko
jądrowe indukujące apoptotyczną kondensację chromatyny;
 AIF – ang. apoptosis inducing factor, czynnik indukujący apoptozę, białko
uczestniczące w szlaku indukcji apoptozy bez udziału kaspaz, po
proteolitycznym uwolnieniu z wewnętrznej błony mitochondrialnej osiąga
cytoplazmę, skąd, dzięki domenie NLS (nuclear localization sequence,
sekwencja lokalizacji jądra) może być translokowane do jądra komórkowego;
 Apaf-1/APAF-1 – ang. apoptosis protease activating factor -1, 1 czynnik
aktywujący proteazy w apoptozie; cytoplazmatyczne białko wiążące
uwolniony z mitochondrium cytochrom c i ATP w oligomerycznym
kompleksie apoptosomu, koniecznym dla aktywacji kaspazy 9;
 ANT – ang. adenine nucleotide translocator, translokaza nukleotydów
adeninowych, element megakanałów mitochondrialnych obecny w błonie
wewnętrznej mitochondrium;
 Bad – ang. Bcl-2 antagonist of cell death, jedno z białek proapoptotycznych;
 Bax – ang. the Bcl-2-associated protein, cytoplazmatyczne białko o
aktywności proapoptotycznej, po zmianie konformacji przestrzennej włączane
jest w zewnętrzną błonę mitochondrialną, gdzie, wchodząc w kontakt z poryną










VDAC, pozytywnie reguluje otwieranie megakanałów w miejscu styku obu
błon mitochondrialnych (PTPs – ang. permeability transition pores);
otwieranie megakanałów w szlaku mitochondrialnym indukowania apoptozy
prowadzi do obniżenia potencjału transbłonowego, ograniczenia produkcji
ATP, spadku zawartości wewnatrzmitochondrialnej puli związków tiolowych,
wzrostu stężenia Ca2+ w macierzy mitochondrialnej, czemu towarzyszy
wypływ z przestrzeni międzybłonowej do cytozolu białek promujących
apoptozę (cytochrom c, prokaspazy-2, -3, -9, białka Smac/DIABLO, AIF);
Bcl-2 – ang. B-cell leukemia/lymphoma 2, produkt protoonkogenu Bcl-2 o
aktywności antyapoptotycznej, w szerszym rozumieniu białka rodziny Bcl-2,
zarówno o aktywności pro-, jak i antyapoptotycznej;
BH 1-4 – ang, Bcl-2 homology 1-4, domeny homologii w rodzinie białek Bcl2, decydują o zdolności do dimeryzacji tych białek, ułatwiając tworzenie
homo- i heterodimerów, jak również oddziaływanie z innymi białkami
regulującymi apoptozę. W oparciu o występowanie domen homologii i
właściwości wynikające z ich budowy, białka rodziny Bcl-2 dzieli się na 3
klasy (podrodziny): I (podrodzina Bcl-2) – białka antyapoptotyczne (w tym
białko Bcl-2), w większości zawierające domeny BH 1-4; II (podrodzina Bax)
– białka proapoptotyczne pozbawione domeny BH4, bądź zawierające pewne
jej motywy (w tym białka Bax, Bak); III (podrodzina BH3) – białka
proapoptotyczne zawierajace jedyną domenę homologii BH3 (w tym białka
Bad, Bid);
Bid – ang. the BH3 interacting-domain death agonist, białko rodziny Bcl-2 o
aktywności proapoptotycznej, zawierające w strukturze wyłącznie domenę
homologii BH3, współdziałające z białkiem Bax, ułatwia jego wbudowanie w
zewnętrzną błonę mitochobdrialną;
BPR – ang. benzodiazepine peripheral receptor, obwodowy receptor
benzodiazepiny, element megakanałów mitochondrialnych obecny w błonie
zewnętrznej mitochondrium, buduje kompleks z udziałem białka VDAC,
białek enzymatycznych (kinaza kreatynowa, syntaza kardiolipiny,
heksokinaza,
kinaza
glicerolowa,
peroksydaza
glutationowa
4,
dehydrogeneza/izomeraza 3-beta hydroksy steroidów) i niektórych białek
macierzy (cyklofilina D);
CAD – ang. caspase –activated Dbase, deoksyrybonukleaza zależna od Mg2+,
homolog DFF opisany w komórkach limfoidalnych myszy;
CANP – ang. Ca2+-activated neutral proteinase, zależna od Ca2+ obojętna
endopeptydaza, kalpaza, enzym proteolityczny uczestniczący, obok kaspaz, w
apoptozie; bierze udział w degradacji białek cytoszkieletu, cytokin, enzymów
szlaków sygnalizacji komórkowej, ale także w proteolitycznej aktywacji
kaspaz (3, 7, 9);
CPAN – ang. caspase-activated nuclease, nukleaza aktywowana przez
kaspazę, endonukleaza zależna od Mg2+ aktywowana przez kaspazę 3 (patrz
też CAD, DFF);
DD – ang. death domain, domena śmierci;
DED – ang. death effector domain, efektorowa domena śmierci;
DFF – ang. defragmentation factor, czynnik defragmentacji DNA,
deoksyrybonukleaza, zależna od Mg2+, odpowiedzialna za efektywną
fragmentację chromatynowego DNA w komórkach apoptotycznych, dokonuje
cięć DNA między nukleosomami; enzym opisany w komórkach HeLa, składa
się z dwóch podjednostek – katalitycznej (DFF40/CAD = defragmentation









factor 40 kDa/caspase activated DNase) i regulatorowej DFF45/ICAD =
defragmentation factor 45 kDa/inhibitor of caspase activated DNase),
podjednostka regulatorowa wobec podjednostki katalitycznej pełni funkcję
białka opiekuńczego, zapewniającego właściwe fałdowanie, oraz jej inhibitora;
prawidłowa czynność podjednostki katalitycznej DFF/CAD możliwa jest w
następstwie proteolitycznej inaktywacji podjednostki regulatorowej tego
enzymu, z udziałem kaspaz (lub GrB);
DISC – ang. death inducing signalling complex, kompleks inicjujący
apoptozę,
odpowiednikiem
heterokompleksu
DISC
w
szlaku
mitochondrialnym jest apoptosom;
FADD – ang. Fas-associated death domain, białko adaptorowe z domeną
smierci wiążące się z receptorem Fas;
Fas-L – ang. Fas-ligand, ligand receptora Fas;
GrB – ang. granzyme B, granzym B, proteaza serynowa uczestnicząca w
pseudoreceptorowym szlaku indukcji apoptozy, kierowana do uśmiercanej
komórki przez limfocyty T i komórki NK, uwalniana jednocześnie z poryną,
która umożliwia wnikanie enzymu; w komórce docelowej granzym B,
podobnie do kaspaz, dokonuje cięć substratów między resztą kwasu
asparaginianowego i resztą kolejnego aminokwasu, przez co może uruchamiać
kaskadę kaspaz, inaktywować podjednostkę regulatorową (inhibitorową)
jądrowej endonukleazy DFF (DFF45/ICAD), czy dokonywać proteolitycznego
cięcia białka Bid, z utworzeniem jego aktywnej pochodnej tBid;
Kaspazy – ang. caspases = cysteine-dependent aspartate-directed proteases,
rodzina proteaz cysteinowych odgrywających kluczową rolę w szlakach
indukowania programowanej śmierci komórki (ale także w regulacji
dojrzewania wielu komórek, w tym erytrocytów i mioblastów, czy rozwoju
stanu zapalnego); numeracja kaspaz nawiązuje do kolejności w jakiej były one
opisywane, kaspazy dzieli się na 3 grupy czynnościowe: 1) aktywatory cytokin
związane ze stanami zapalnymi (kaspazy-1, -4, -5, -11, -12, -13, -14), 2)
inicjatory (kaspazy-2, -8, -9, -10, [-12]), 3) efektory fazy wykonawczej
apoptozy (kaspazy-3, -6, -7);
NS – ang. nuclear scaffold, zależna od Ca2+ peptydaza, odpowiedzialna w
apoptozie za degradację lamin (białek karioszkieletu, będących głównymi
składowymi blaszki jądrowej);
PIGs – ang. p53 induced genes, geny których ekspresja zależna jest od białka
p53, kodujące białka enzymatyczne (oksydoreduktazy), których produkty
(reaktywne formy tlenu) należą do grupy czynników uruchamiających
mitochondrialny szlak programowanej śmierci komórki;
p53 – ang. protein 53, ale też tumor protein 53 = TP53 (u człowieka produkt
genu TP53, 17p13.1), białko o masie cząsteczkowej 53 kDa szacowanej na
podstawie jego izolacji w żelu poliakrylamidowym, jego rzeczywista masa,
określana na podstawie zawartości reszt aminokwasowych jest nieco mniejsza
(43,7 kDa); czynnik transkrypcyjny znany jako supresor nowotworowy,
uczestniczący w regulacji cyklu komórkowego (strażnik genomu), w
odpowiedzi na uszkodzenie DNA aktywuje białka uczestniczące w jego
naprawie, jednocześnie hamując cykl komórkowy w punkcie G1/S, gdy
uszkodzenie DNA nie może być naprawione, inicjuje apoptozę, pozytywnie
regulując ekspresję genów kodujących białka o aktywności proapoptotycznej;
PUMA – ang. the p53 upregulated modulator of apoptosis, białko rodziny
Bcl-2 o aktywności proapoptotycznej, wiążąc białka tej rodziny o działaniu





antyapoptotycznym (Bcl-xL, Bcl-2, Mcl-1, Bcl-w, A1), przez co niezdolne są
one hamować czynność białek Bax, czy Bak, uczestniczy w regulacji
mitochondrialnej ścieżki indukowania apoptozy;
Smac/DIABLO – ang. second mitochondrial activator of caspase/direct IAP
binding protein with low pI, wtórny mitochondrialny aktywator kaspazy/białko
wiążące bezpośrednio IAP o niskim pI, moitochondrialne białko
proapoptotyczne uwalniane po otwarciu megakanałów do cytoplazy, gdzie
wiąże i inaktywuje białkowe inhibitory kaspaz (IAPs – ang. inhibitor of
apoptosis proteins);
tBid – ang. truncated Bid, skrócona (aktywna) forma białka Bid;
TRADD – ang. TNF-R1 associated death domain, białko adaptorowe z
domeną śmierci wiążące się z receptorem TNF-R1;
TRAIL – ang. TNF-related apoptosis-indicing ligand, ligand z rodziny TNF
indukujący apoptozę;
VDAC – ang. voltage-dependent anion channel, poryna obecna w błonie
zewnętrznej mitochondrium, wchodząc w kompleksy z białkami rodziny Bcl-2
modyfikuje otwieranie megakanałów;