^5^^fc I SOCiáJní ■■■■ | u MSTEfISTVO S fc^ I fondvCR EVROPSKÁ UNIE MUoErf * telov M NiSTEflSTVO S-ÍOLSTVÍ OPVHl*ift«Éi* INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚUVÁNÍ Patologické stavy spojené s ROS a RNS - Lčést Apoptosa a její vztah k ROS, význam ROS a RNS na vzniku v progresi některých nemocí PharmDr. Ján Vančo, Ph.D. Ústav chemických léčiv, FaF VFU Brno Nekróza vs. Apoptóza • rozdíl mezi těmito procesy - nekróza je spíše nahodilý děj, spojený s destrukcí vícerých buněk, např. rozvoj osmotického gradientu, vyčerpání GSH a pod. •apoptóza = plánovaná a dokonale kontrolovaná smrt většinou jediné buňky •apoptózou jsou eliminované buňky nepotřebné pro další rozvoj organizmu •několik stimulů apoptózy - extracelulární, intracelulární (význam ROS) Apoptóza - extracelulární stimuly •Extracelulární stimuly • aktivace death-receptoru, napr. navázáním killer celis • TNF-a - produkovaný T-buňkami • Fas (CD95) a TRAIL- analogie TNF • LPS-indukovaná apoptóza • Granzyme B - produkovaný cytotoxickými T-lymfocyty a NK buňkami Dcath Domům FADD- Pro-caspase 8 l Apoptoiic Palh>vay Apoptóza - extracelulární stimuly Propojení na intracelulární stimulaci apopoptózy- oligomerizace Bak Apoptóza - intracelulární stimuly • Intracelulární stimuly - poškození funkce mitochondrií - dochází k uvolnění cytochromu c • extracelulární aktivací apoptózy • výraznou nadprodukcí superoxidu v dýchacím řetězci • nedostatkem Mn-SOD • aktivace pro-apoptotických proteinů - Bax, Bad, Bid (jsou regulovány proteiny ze skupiny bcl-2) •Nevratné poškození DNA - např. radiační poškození, na zlomy se naváže PARP (poly(ADP)ribosapolymerasa), je indukován inhibiční transkripční faktor p53 aby nedocházelo k dělení buňky, aktivace apoptózy Apoptotic signals : r De-phosphorylation release of Bad Cytochrome C Apoptosome formation Caspase Cascade Figure 3: Illustration of the main apoptotic signalling pathways involving mitochondria Apoptóza - apoptosom a hydrolýza jádrové DNA Degradace DNA: •kaspasa 3 fragmentuje PARP •kaspasa 6 fragmentuje laminy - proteiny udržující tvar jádra First stage oř apoptosome formation Apaf-1 cytochrome C Recruitment of procaspase-9 Caspase Activation •kaspasy aktivují CAD (rozštěpení komplexu ICAD/ CAD a inhibitoru ICAD, CAD štěpí jádrovou DNA Figuře 5: Breakdown of chromatin during apoptosis Apoptóza - kaspasy Kaspasy - skupina hydrolytických enzymů s klíčovým významem v procesu apoptózy • patrí do skupiny cysteinových endopeptidas • štěpí polypeptidový řetězec při Cys následujícím po Asp • jsou aktivovány limitovanou proteolysou z prokaspas • většinou je aktivní formou homodimer • dnes známých celkem 14 kaspas (CASP1 -CASP15, CASP11=CASP5, z toho 12 je humánních Dle funkce se dělí na: • kaspasy iniciátorové (apikální) - štěpí pro-formy efektorových kaspas na účinnou formu, patří sem kaspasy 2,8,9 a 10 Krystalová struktura kaspasy 3, PDB: 2dko • kaspasy efektorové (výkonné) - štěpí proteiny cytoskeletu buňky, patří sem kaspasy 3,6 a 7 Apoptóza - kaspasy Caspase Synonyms References caspase-1 ICE (Cerretti etal., 1992; Thornberry et al., 1992) caspase-2 ICH-1, Nedd2 (Kumar etal., 1994; Wang etal., 1994) caspase-3 CPP32. Yama. Apopain. LICE, IRP (Fernandas Alnemri et al., 1994; Tewari et al., 1995; Nicholson et al., 1995) caspase-4 TX, ICH-2, ICEJI (Munday et al., 1995; Kamens et al., 1995; Faucheu etal., 1995) caspase-5 CEJII. TY (Munday et al., 1995) caspase-6 Mch2 (Fernandes Alnemri et al., 1995) caspase-7 Mch3, ICE-LAP3, CMH-1 (Fernandes-Alnemri etal., 1995; Duan et al., 1996; Lippke et al., 1996) caspase-8 MACH, Flice. Mch5. CAP4 (Boldin et al.. 1996; Muao et al., 1996) caspase-9 ICE-LAP6, Mch6 (Srinivasula et al., 1996: Duan et al., 1996) caspase-10 Mch4, Flice2 (Fernandes-Alnemri et al., 1996) caspase-11 ICH-3 (Van de Craen et al., 1997; Wang et al., 1996) caspase-12 CED-3. diICE; DCP-1. XICE-A, XICE-B (Van de Craen et al., 1997), (Yuan et al., 1993), (Fraserand Evan, 1997: Song et al., 1997) Kaspasy 4 a 5 jsou exprimovány při některých autoimunitních nemocích a některých formách vitiliga, kaspasa 14 se neúčastní apoptózy, ale má význam při remodelaci I C V kuze Regulace apoptózy - startovací signály a inhibiční faktory Survival H actors (eg , IGF1) Chemokines. Hoii'Kjnes, Transmitters (eg interteukins, serotonin, etc) I GPCR Growth Factors (eg TGFii, EGF) Cytokines (e.g.. EPC)" Dpati (actors (e g FasL, Tnf) Regulace apoptózy - startovací signály a inhibiční faktory I|1I