Biologia komórki zwierzęcej – ćwiczenia

APOPTOZA

Molekularne mechanizmy apoptozy

1) apopotoa w wyniku uszkodzenia komórki (gł. DNA) – mechanizm mitochondrialny (wewnętrzny)

2) apoptoza na sygnał odbierany przez receptory śmierci

• białko P53 – czynnik transkrypcyjny (stymulacja zaprogramowanej śmierci komórki)

  • fosforylacja

  • zatrzymuje cykl komórkowy

• białka Bcl-2 i Bax

  • homodimery lub heterodimery

  • warunkują przeżywalność komórki

  • z rodziny Bcl2

  • kieruja komórkę na drogę programowanej śmierci komórki

  • wysoki pziom homodimerów Bax -> nadmierna śmiertelność komórek

  • najczęściej [Bcl-2](Bax)

Ihibitory cyklu (CKI)

• obok CDK, które napędzają przechodzenie komórki z cyklu do cyklu istnieją tez inhibitory

• kinazy zależne od cyklu

  • ich stopień ufosoryzowania i aktywność warunkuje przechodzenie z fazy do fazy

• początek metafazy -> odpowiednie przyłączeni się do kinetochoru – punkt kontrolny

• aktywowane białko P35 (w G1) zwiększa transkrypcję genu kodującego biąłkowy inhibitor CDK – białko p21, które zatrzymuej cykl w fazie G1, co zapobiega replikacji wadliwego DNA

• białko Rb – działanie zwrotne (kinazy)

  • główny hamulec cyklu komórkowego, który mocno „ptrzytrzymuje” czynniki transkrypcyjnego potrzebne do podziału

  • uruchomiony kompleks CDK4 (cyklinaD) fosforyluje białko Rb, wtedy hamulec puszcz ai Rb uwalnia związane czynniki transkrypcyjne

  • uszkodzenie genu Rb – rozregulowanie cyklu komórkowego !

Punkty kontrolne cyklu komórkowego

• w fazie S – nie całkiem zreplikowany DNA (P53)

• G2 – komórka jest za mała, uszkodzona

Komórki ulegające apoptozie

• zanikanie błony (np. między palcami)

• np. przewód Mollera

• drobnoustroje

• np. ogon u kijanki

• skóra (złuszczanie)

• limfocyty T

• nabłonek jelita – złuszczanie

• kontrola liczby komórek nerwowych w organizmie wielokomórkowym, tzw. „czynnik przeżycia”

Mechanizm mitochrondiralny apoptozy

• Bcl-2 w błonie zwenętrznej mitochondriów

• w przypadku wewnętrznego uszkodzenia komórki

• Bcl-2 aktywuje Bax – otwarte kanały w zewnętrznej błonie mitochrondiralnej

• wypływ cytochromu C (zmiana przepuszczalności zewnętrznej błony)

• cytochrom C łączy się z Apaf 1 – apoptosomy

• apoptosomy wiąża i aktywują kaspazę 9

• kaskada kaspad (kaspaza 3 i 7)

• faza wykonawcza apopoptozy

  • degradacja białek strukturalnych cytoplazmy

  • degradacja DNA

  • fagocytoza

Apoptoza przez czynniki zewnętrzne (receptory śmierci)

• receptory Fas i TNF – integralne białka błonowe (receptorowe)

• łączenie komplementarnych ligandów (FasL i TNF) transmituje sygnał do cytoplazmy

• aktywacja kaspazy 8 (może aktywować też szlak mitochondrialny)

• kaskada kaspaz

• degradacja białek, DNA

• fagocytoza komórki

Apotpoza bez udziału kaspaz Apoptosis-Iducing Factor (AIF)

• AIF w przestrzeni międzybłonowej

• uwalniany z mitochrondium

• migruje do jądra komórkowego

• wiąże się z DNA

• destrukcja DNA

GRANZYMY

• w limfocytach

• mogą zachowywać się jak kaspazy inicjujące LUB jak czynniki zewnętrzne aktywować kaspazę 8 LUB szlakiem wewnętrznym mitochondrialnym

• w towarzystwie perforyn ( białka moga tworzyć kanały w błonie cytoplazmatycznej)

Wykrywanie komórek apoptycznych

• zmiany w morfologii komórki (LM, TEM) – kondensacja chromatyny

• histochemia

  • przyżyciowe barwienie oranżem akrydyny

  • TUNEL (fluorescencja, DAB)

  • DAPI

-> możliwa ocena fragmentacji DNA – przyłączania do końców 3' -OH fragmentów DNA znakowanych nukleotydów (wyznakowanych fluorochromem)

• zaburzenia czynności organelli komórkowych (np. mitochondriów)

• badanie aktywnośći enzymów (kaspaz)

• elektroforeza

  • nekroza – 1 pasek

  • apoptoza – prążkowanie (cięcie DNA) , „kometka”

Programowana śmierć komórki (PCD)

• apoptoza (PCD I)

• autofagia (PCD II)

  • komórka sama likwiduje wadliwe/uszkodzone stare organelle komórkowe

  • zapobiega zbyt szybkiemu starzeniu się komórki

  • za pomoca lizosomów, własnych organelli

makroautofagia – komórka sama „zżera się”, przez specjalne organelle – autofagosomy

• trawią wszystko oprócz błony cytoplazmatycznej

• pęcherzyk pochłaniany przez komórki sąsiednie lub makrofagi

• nie ma kondensacji ani fragmentacji DNA