apoptoza005

liczbę komórek. Komórki umierające na drodze programowanej śmierci modulują aktywność genów, których ekspresja umożliwia im samobójstwo. Efcktorami procesów proteolitycznych i nukleolitycz-nych w komórkach ulegających apoptozie są różne proteazy, a wśród nich głównie kaspazy oraz endonukleazy, spośród których wspomniana już endonukleaza CAD/DFF pełni kluczową rolę we fra-gmentacji DNA podczas tego procesu. W regulację przekazu sygnałów apopto-tycznych zaangażowane są liczne białka, które albo promują, albo hamują śmierć; stąd nazywa się je białkami śmierci lub przeżycia. Do tych białek o tak odmiennej aktywności zalicza się białka rodziny Bcl-2 (ang. B-cell leukemia/lymphoma-2) [5, 134, 205]. W ostatnich latach zidentyfikowano białka wykazujące zdolności hamowania apoptozy, opisane symbolem IAP (ang. inhibitory apoptosis protein), które pierwotnie wykryto w wirusach [40, 48, 93].

23.3.1. Kaspazy

Uruchomienie programu apoptozy w poznanych ścieżkach programowanej śmierci prowadzi zwykle do aktywacji i zniszczenia wielu białek komórkowych. Zestaw genów oraz białek biorących udział w tym procesie zależy od typu komórek i bodźców prowadzących do ich samobójstwa. Głównymi białkami odpowiedzialnymi za realizację nieodwracalnej fazy wykonawczej apoptozy są proteazy cysternowe — kaspazy (ang. caspases cysteinę-dependent aspartate specific proteases). Wykazanie udziału kaspaz w apoptozie wiąże się z odkryciem w 1993 r. genu ced-3 (ang. C. elegans death 3 gene) u nicienia C. elegans [293]. Badania ujawniły, że produkt tego genu jest homologiem wykrytego rok wcześniej u ssaków enzymu IC E-1 p (ang. interleukin-1 p-co/7 verting enzyme), opisywanego również jako kas-paza-1, który dokonuje przekształcenia prekursorowej formy interleukiny-lp w aktywne białko zaangażowane w wywoływanie stanów zapalnych [249]. Dclccja bądź mutacja genu ced-3 w pełni hamuje śmierć komórek C. elegans, która towarzyszy rozwojowi tego organizmu [60]. Dotychczas zidentyfikowano u ssaków 14 kaspaz, a 5 — u Drosophila melanogaster, choć nie wszystkie pozostają w bezpośrednim związku z przebiegiem apoptozy [32]. Rysunek 23.1 przedstawia aktualny podział kaspaz i ich schematyczną budowę uwzględniającą długość łańcuchów poli-peptydów, miejsca ataku proteolitycznego, uwalniającego tzw. prodomenę oraz pod-jednostkę większą, a także położenie aktywnego pentapeptydu — QACXG (Gln-Ala-Cys-X-Gly). Enzymy tej rodziny charakteryzują dwie właściwości: wykorzystywanie cysteiny centrum aktywnego w katalizie ataku proteolitycznego na określone substraty oraz ich cięcie zawsze po reszcie kwasu asparaginowego. Akceptuje się podział kaspaz na trzy grupy, tj. 1) aktywatory cytokin związane ze stanami zapalnymi (kaspazy-1, -4, -5, -11, -12, -13, -14); 2) inicjatory (kaspazy-8, -9, -10) i 3) efektory fazy wykonawczej apoptozy (kaspazy-3, -6, -7) (rys. 23.1) [32, 126, 250, 263]. Sprawą dyskusyjną jest zaliczanie kaspazy-2 i kaspazy-12 do enzymów inicjujących apoptozę.

Struktura prokaspaz i kaspaz. Kaspazy są syntetyzowane w formie zymogenów' prokaspaz, które podczas śmierci programowanej ulegają aktywacji do czynnych enzymów (rys. 23.2). W strukturze wszystkich prokaspaz występuje domena protc-azowa o znacznej homologii sekwencyjnej, która składa się z 2 monomerycznych podjednostek — dużej a o m.cz. około 20 000 (p20) i małej — (3 o m.cz. około 10 000 (plO). W większości prokaspaz obydwie podjednostki połączone są łącznikiem. W N-końcu łańcucha prokaspaz występuje tzw. prodomena o różnej długości, nie nosząca cech zbyt dużej konser-