co nowego w biologii
 śmierć
niezbędna do życia
Myślę, że można powiedzieć, iż biologia to nauka o zależnościach
między wieloma, często przeciwstawnymi procesami. Bez wątpienia
najważniejszą jest równowaga życia i śmierci. Myślę, że poniższy artykuł
pomoże Państwu zrozumieć, jak programowana śmierć komórki
kształtuje złożone organizmy, w tym również nas. Gorąco namawiam
do lektury artykułu Pani dr Anny Bielak-Żmijewskiej. Naprawdę warto!
ANNA BIELAK-ŻMIJEWSKA
Apoptoza  programowana śmierć nym organizmem do badania apoptozy, po-
komórki nieważ prezentuje niezmienny wzór śmierci
Śmierć, nawet jeśli dotyczy tylko komór- programowanej. Do rosły Caenorhabditis
ki, kojarzy się z czymś negatywnym. Wbrew elegans zbudowany jest z 959 komórek. Pod-
tym od czuciom jest ona nie zbędnym ele - czas rozwoju zarodkowego, z 1090 komórek
mentem prawidłowego rozwoju i utrzyma- zawsze umiera 131. Można u niego prześle-
nia homeostazy w organizmie wie lokomór- dzić los poszczególnych komórek i dokład-
kowym. Jest więc procesem fizjologicznym. nie przewidzieć, która z nich umrze. Proce-
Między innymi dzięki niemu organizm nie sy apop tozy zbadane na tym or ganizmie
jest bez bronny wo bec nie bezpiecznych modelowym są uniwersalne, a ich mecha-
zmian powstających w pojedynczych komór- nizm wspólny dla różnych komórek organi-
kach. Najczęstszym sposobem eliminacji ko- zmów wielokomórkowych.
mórek jest apop toza, czyli śmierć progra- Potencjalnie każda komórka ma zdol -
mowana. Termin po chodzi od grec kiego ność realizacji programu apoptozy i wypo-
słowa apoptosis oznaczającego opa danie sażona jest w maszynerię niezbędną do od-
liści. Zo stał uży ty po raz pierw szy w roku powiedzi na sygnał uruchamiający procesy
1972 przez J.F.R. Kerr, A.H. Wyl powodujące jej śmierć. Apoptoza towarzy-
lie
i A.R. Currie. Opisali oni śmierć komórki szy naj wcześniej eta pom roz woju
szym
ja ko pod stawowe zja wi sko bio logiczne zarodkowego. Gdy by nie była wpi sana
oróżnorodnej funkcji i uniwersalności. Zja- wprogram rozwojowy, nie doszłoby do pra-
wisko apoptozy opisano w roku 1972, a już widłowego rozwoju zarodka i organogene-
po 30 latach, w ro ku 2002, S. Brenner, zy. Podczas formowania organizmu, pewne
R. Horvitz i J.E. Sulston otrzymali Nagrodę komórki, a czasem nawet całe organy prze-
Nobla w dziedzinie fi zjologii i medycyny stają być po trzebne i mu szą zniknąć. I tu
za odkrycia dotyczące genetycznej regulacji z pomocą przychodzi apoptoza. Przykłado-
rozwoju organów i programowanej śmierci wo masową eliminację komórek obserwuje
komórki. Obiektem badawczym wyżej wy - się w linii żeń skich komórek roz rodczych
mienionych noblistów był ma ły nicień gle - ssaków. U człowieka ok. 99,9% oocytów gi-
bowy Caenorhabditis elegans. Jest on ideal- nie przez apoptozę. Z 7 milionów, które za-
4/2007 29
co nowego w biologii
siedlały jaj w okresie pre natalnym, ATP), ale i syn tezy nowych bia łek, nie -
nik
w momencie na rodzin po zostaje już tyl - zbędnych dla tego procesu, a nawet ak ty-
ko 1 2 mi lio ny, a do zakończenia okre su wacji nowych genów. Badania nicienia Ca-
rozrodczego dotrwa jedynie 400 i tylko one enorhabditis ele gans, musz ki Drosophila
będą owu lowane. Apop toza od grywa też melanogaster oraz komórek ssaków wyka-
niebagatelną ro lę w tworzeniu wła ściwych zały, że mo lekularny me chanizm prowa-
połączeń neu ronalnych pod czas rozwoju dzący do apop tozy jest wszędzie podobny
mózgu. Oko ło 50% lub więcej neu ronów (czyli silnie kon serwowany ewo lucyjnie).
jest eliminowanych jeszcze w okresie prena- W komór ce, która otrzymała sy gnał
talnym. Świetnym przykładem niezbędno- do apoptozy za chodzi sze reg cha raktery-
ści apop tozy jest rozwój układu odporno- stycznych zmian zarówno morfologicznych,
ściowego. Apop toza eliminuje oko ło 98% jak i biochemicznych, takich jak: obkurcza-
niedojrzałych lim focytów T w grasicy. Ta - nie cytoplazmy na skutek utraty wody, kon-
kich, które nie spełniają wymogów zapew- densacja chromatyny, fragmentacja DNA
niających prawidłowe działanie układu od- i wreszcie rozpad komórki na tzw. ciałka
pornościowego. In nym przy kładem jest, apoptotyczne. Pod czas apop tozy nie do -
powszechny w różnych na rządach, proces chodzi do uszkodzenia or ganelli komór-
odnawiania nabłonków. Przy udziale apop- kowych, któ re są roz dzielane do cia łek
tozy usuwane są zużyte i zbędne komórki. apoptotycznych, a in tegralność błony ko -
Na drodze apop tozy odbywa się również mórkowej za chowana jest bardzo dłu go.
eliminacja komórek za infekowanych wiru- Ciałka apop totyczne, zawierające m. in.
sem, w któ rej po średniczą lim focyty cy to- pofragmentowany DNA, są następnie usu-
toksyczne. Lim focyty rozpoznają zarażoną wane przez komórki żerne, takie jak ma -
komórkę i poprzez jej receptory błonowe krofagi. Po uszkodzonej komórce nie zo -
uruchamiają program śmierci. Na drodze staje nawet ślad i dzięki temu nie rozwija
śmierci programowanej usuwane są też ko- się stan zapalny. Inaczej odbywa się to pod-
mórki uszkodzone, które mogłyby dać po - czas śmierci nekrotycznej. Do nekrozy do-
czą tek komórkom nowotworowym. Ko - chodzi na skutek nagłych i bardzo drastycz-
mór ka bardzo często sama potrafi nych zmian w komórce, wywołanych np.
rozpoznać, że jest uszkodzona i umierając, mechanicznie, silnymi toksynami lub pro -
 poświęca się dla dobra całego organizmu. mieniowaniem jo nizującym. Nekroza to
Działa tu zasada  lepiej umrzeć niż szko - zniszczenie komórki i jej organelli, z wyla-
dzić . Lepiej wyeliminować jedną komórkę niem się zawartości cytoplazmy (na skutek
(grupę komórek) niż ryzykować zagrożenie pęcznienia komórki) do środowiska mię -
całego or ganizmu. Z te go też powodu dzykomórkowego. Efek tem ne krozy jest
apoptoza jest nazywana śmiercią samobój- stan zapalny.
czą lub al truistyczną. Powtórzmy jesz cze
raz, apop toza jest zjawiskiem fi zjologicz- Białka biorące udział w apoptozie
nym, niezbędnym do prawidłowego funk - Kaspazy
cjonowania or ganizmu. Ciało człowieka Głównymi biał kami za angażowanymi
zbudowane jest z oko ło 1014 komórek. w realizację apop tozy u wszystkich organi-
W dorosłym organizmie każdego dnia bilio- zmów są proteazy cysteinowe zwane ka -
ny z nich umie rają. Oko ło 1 g komórek spazami. Termin ten uży ty zo stał po raz
dziennie ulega apoptozie, aby zapewnić ho- pierwszy w 1998 przez N.A. Thornberry i Y.
meostazę organizmu. Lazebnika. Od tego cza su ka spazy są nie -
rozłącznie kojarzone z apoptozą. Działanie
Zmiany towarzyszące apoptozie ich jest hierarchiczne, to znaczy, że są akty-
Apoptoza jest procesem aktywnym, wy- wowane w ściśle określonej ko lejności. Ich
magającym nie tylko energii (czy li udzia łu aktywacja jest regulowana wie
lostopniowo
biologia w szkole
30
co nowego w biologii
i bardzo precyzyjnie w celu uniknięcia przy- Znanych jest 13 kaspaz, ale naj istotniejszą
padkowego uruchomienia programu śmier- rolę odgrywają ka spazy 8, 9 i 3. Ka spazy
ci. Kaspazy są syntetyzowane w postaci nie- dzielimy umownie na inicjatorowe, rozpo-
aktywne go proenzy mu (prokaspazy, czynające pro ces apop tozy (są to ka spa-
zymogenu) i w takiej właśnie formie wystę- zy 8, 9 i 10) oraz aktywowane przez nie ka-
pują we wszystkich komórkach somatycz- spazy efek torowe, wy konawcze (do tej
nych. Aktywacja kaspaz zachodzi na skutek grupy należą kaspazy 3, 6 i 7). Substratami
proteolizy (cięcia) przez inne kaspazy (cza- kaspaz są różne białka cy tozolowe i jądro-
sem autoprotolizy) i/lub ich oligomeryzacji. we. Poznano ich ok. 200. Na skutek działa-
Rys. 1. Porównanie śmierci komórki na drodze apoptozy i nekrozy (rys. mgr Dariusz Maluchnik)
4/2007 31
co nowego w biologii
nia kaspaz niektóre białka są ak tywowane, i wewnętrzną drogą przekazywania sygnału
inne zaś ulegają inaktywacji. Do substratów do apoptozy (patrz akapit  Indukcja i szla-
kaspaz należą m.in. laminy jądrowe, histony, ki przekazywania sygnału do apop tozy ).
polimeraza PARP [poli (ADP-rybozo) poli- Białko Bax z kolei tworzy kanały (samo lub
meraza], białka cytoszkieletu, endonukleaza w towarzystwie innych białek) w zewnętrz-
odpowiedzialna za fragmenta cję DNA nej błonie mi tochondrialnej, dzięki czemu
(DFF40/CAD) oraz białka z rodziny Bcl-2. jeden z elementów maszynerii apoptotycz-
nej, a mianowicie cy tochrom c, jest uwal -
Endonukleazy od powiedzialne za niany z mi tochondriów do cy toplazmy.
fragmentację DNA Białka an tyapoptotyczne chronią komórkę
Jedną z cech charakterystycznych apop- przed rozpoczęciem apop tozy. Często od -
tozy jest spe cyficzna fragmentacja DNA. działują z biał kami pro apoptotycznymi,
Proces cięcia DNA przebiega w ściśle okre- maskując ich właściwości wspierające apop-
ślony spo sób. Naj pierw DNA cięty jest tozę. Aby komórka mo gła umrzeć, mu si
na odcinki o długości 50 300 ty sięcy par dojść do zahamowania ak tywności bia łek
zasad, a na stępnie na od cinki ni skoczą- chroniących przed apoptozą.
steczko tzw. oligonukleosomowe,
we,
o wielkości 180 200 par zasad (lub wie lo- Inhibitory apoptozy
krotność tej wartości). Za fragmentację oli- Wkażdej prawidłowej komórce obecne
gonukleosomową odpowiedzialna jest en - są inhibitory apop tozy. Zapobiegają one
donukle aza DFF40/CAD (ang. DNA przypadkowej i nie uzasadnionej in dukcji
fragmentation factor 40/caspase activated śmierci. Należą do nich: białka FLIP  inhi-
DNase). W żywej komórce ta endonukle- bitor kaspazy 8 i białka z rodziny IAP (IA-
aza znaj duje się na te renie cy toplazmy P1 i 2 i surwiwina), inhibitory kaspaz 9 i 3
i jest zwią zana z czą steczką in hibitora. (zapobiegają oligomeryzacji lub proteolizie
Pod wpływem kaspazy 3 cząsteczka inhibi- prokaspazy). Poza nimi w komórce istnieją
tora zostaje odłączona, a DFF40/CAD ule- także inhibitory inhibitorów apoptozy, któ-
ga oligomeryzacji i prze chodzi do jądra, re w komórce nieapoptotycznej znajdują się
gdzie dzia ła jako ak tywna endonukleaza. w przestrzeni międzybłonowej mi tochon-
In ną endonukle azą odpowiedzialną driów. Po uruchomieniu programu apopto-
za fragmentację DNA na krótkie odcinki zy wydostają się do cytoplazmy i działają ja-
jest endonukleaza G, która w żywej komór- ko inhibitory białek IAP i FLIP. Są to
ce znajduje się w przestrzeni międzybłono- białka Omi/HtrA2 i SMAC/DIABLO.
wej mi tochondriów i uwalniana jest pod
wpływem bodz
ca apoptotycznego. Indukcja apoptozy i szlaki przekazywania
sygnału do śmierci
Białka z rodziny Bcl-2 Apoptoza może być wpisana w program
Istotną rolę w apoptozie odgrywają biał- rozwojowy komórki, a może też być skut -
ka z rodziny Bcl -2. W obrębie tej rodziny kiem działania bodz
ców płynących ze środo-
wyróżniamy dwie grupy  białka proapop- wiska zewnętrznego lub z wnętrza komórki.
totyczne (czy li sprzy jające apop tozie) oraz Indukcja apoptozy wpisanej w program roz-
antyapoptotyczne (chroniące przed apop - wojowy i apoptozy eliminującej uszkodzone
tozą). Przykładami bia łek proapoptotycz- komórki zachodzi w różny sposób, ale z wy-
nych są białka Bid, Bax i Bad, a antyapop- korzystaniem tych samych elementów ko -
totycz nych  Bcl-2 i Bcl-Xl. Biał ka mórkowych. Program rozwojowy jest ściśle
proapoptotyczne są aktywowane po rozpo- związany z uru chamianiem ko lejnych ge -
częciu procesu apoptozy na skutek ich de- nów (to one decydują, która komórka musi
fosforylacji lub homooligomeryzacji. Białko umrzeć). Istotnym elementem zwią zanym
Bid jest łącznikiem pomiędzy zewnętrzną z programem rozwojowym jest również od-
biologia w szkole
32
Rys. 2. Drogi przekazywania sygnału powodującego apoptozę.
Droga wewnętrzna jest ściśle związana z udziałem mitochondriów. W odpowiedzi na bodziec apoptotyczny dochodzi do uwolnienia cytochromu c. Dzieje się to w wyniku utwo-
rzenia kanałów w zewnętrznej błonie mitochondrialnej, w skład których wchodzą białka proapoptotyczne z rodziny Bcl 2 takie jak np. Bax. Cytochrom c wraz z cytoplazmatycznym
białkiem Apaf1 tworzy apoptosom, dzieki któremu aktywowana jest kaspaza 9 (kaspaza inicjatorowa). Ona z kolei aktywuje kaspazę 3, główną kaspazę wykonawczą. W drogę ze-
wnętrzną zaangażowane są receptory błonowe zwane receptorami śmierci. Przykładem jest tutaj receptor Fas, który po połączeniu z ligandem (Fas L) umożliwia aktywację kaspa-
zy 8 (kaspaza inicjatorowa). Kaspaza 8 aktywuje następnie kaspazę 3. Białko proapoptotyczne Bid pełni role łącznika miedzy drogą zewnętrzną i wewnętrzną i dzięki niemu docho-
dzi do wzmocnienia sygnału do śmierci poprzez dodatkowe uruchomienie drogi mitochondrialnej
4/2007
co nowego w biologii
33
co nowego w biologii
działywanie z innymi komórkami, sąsiadują- w domenę śmierci (DD  ang. death doma-
cymi lub nie z komórką prze znaczoną in). Po przy łączeniu ligandu do re ceptora
do usunięcia. Natomiast komórki niepełno- śmierci, receptor oddziałuje z białkiem ada-
wartościowe (np. autoreaktywne limfocyty), ptorowym (łącznik między re ceptorem
uszkodzone lub poddane silnemu stre sowi śmierci a ka spazą) po przez domeny DD
otrzymują sygnał do apop tozy albo z ze - na obydwu tych białkach. Cząstka adaptoro-
wnątrz (oddziaływanie z innymi komórka- wa łączy się z nieaktywną formą kaspazy 8
mi), albo same taki sygnał generują (rozpo- lub 10, tworząc kompleks zwany DISC (ang.
znają zmiany wewnątrzkomórkowe). death-inducing complex). Powstanie kom -
Istnieją dwie drogi przekazywania sygnału pleksu DISC ak tywuje ka spazę 8/10, któ ra
do śmierci  wewnętrzna i zewnętrzna. z kolei aktywuje kaspazę 3. W niektórych ty-
Pierwsza z nich, wewnętrzna, jest aktywowa- pach komó rek takie li niowe przej
ście
na na skutek stresu komórkowego tj. uszko- od kompleksu DISC do aktywacji kaspazy 3
dzeń DNA (pod wpływem naświetlania pro- jest niewystarczające. Do realizacji progra-
mieniowaniem jonizującym, chemioterapii, mu śmierci niezbędne jest wzmocnienie sy-
działania związ ków cy totoksycznych, wol - gnału (am plifika cja) po przez ak tywację
nych rodników tlenowych) albo zmian we - ścieżki mitochondrialnej. Elementem łączą-
wnątrzkomórkowego poziomu wapnia. Klu- cym drogę zewnętrzną z drogą wewnętrzną
czową rolę w tym szlaku od grywają jest białko Bid z rodziny Bcl-2. Białko Bid,
mitochondria. Po otrzymaniu sygnału indu- po aktywacji przez kaspazę 8, przemieszcza
kującego apoptozę z mitochondriów do cy- się do mitochondriów i umoż liwia uwolnie-
toplazmy uwalniany jest cytochrom c. Indu- nie cytochromu c. W ten sposób sygnał bie-
kuje on powstanie kom pleksu, w skład gnący od receptorów śmierci jest wzmacnia-
którego wchodzą cytochrom c i białko cyto- ny przez tworzenie i aktywację apoptosomu.
plazmatyczne Apa f1. Kompleks ten zwany Jak można zauważyć, regulacja apopto-
apoptosomem umożliwia aktywację kaspa- zy jest procesem bardzo złożonym i wielo-
zy 9, która z kolei aktywuje kaspazę 3, czyli etapowym. Wiele białek współdziała ze so-
główną ka spazę wykonawczą. Konsekwen- bą i wza jemnie na sie bie od działuje
cją ak tywacji kaspazy 3 jest degradacja ko- poprzez ak tywację lub inhibicję. Zapobie-
mórkowych substra tów śmier ci (białka ga to przy padkowej i nie uzasadnionej
będące substratami kaspazy 3). Równocze- śmierci komórki. Można sobie wyobrazić,
śnie z cytochromem c, z mitochondriów wy- jak łatwo zaburzyć działanie tego skompli-
dostają się biał ka SMAC/DIABLO oraz kowanego sys temu, i jakie mogą być tego
Omi/HtrA2, które przedostają się do cy to- konsekwencje.
plazmy i wiążą się z inhibitorami apop tozy
(IAP i FLIP), podobnie jak kaspazy. W ten Apoptoza patologiczna
sposób neutralizują inhibitory kaspaz i pro- Do utrzymania homeostazy w or gani-
mują apoptozę. zmie nie zbędna jest rów nowaga mię dzy
Uruchomienie drogi zewnętrznej związa- procesami pro liferacji i śmierci komórek.
ne jest z ak tywacją receptorów błonowych Zachwianie tej równowagi powoduje po -
zwanych receptorami śmierci. Mowa tu o re- ważne konsekwencje zdrowotne. Wszelkie
ceptorach z rodziny TNF (ang. tumor necro- zaburzenia uniemożliwiają ce re alizację
sis fac tor  czynnik mar twicy nowotworu). programu apop tozy prowadzą do bardzo
Do rodziny tej na leży m. in. receptor Fas, poważnych i trudnych do wy leczenia cho -
powszechnie obecny na komórkach układu rób. Komórka, w któ rej program śmierci
odpornościowego (również komórkach no - nie może być uruchomiony dzieli się, mimo
wotworowych pochodzących z tego układu) defektów, któ rych nie powinna przekazy-
oraz na komórkach grasicy, wątroby i nerek. wać komórkom potomnym. Nie może po-
Wszystkie receptory śmierci wyposażone są święcić się dla dobra organizmu.
biologia w szkole
34
co nowego w biologii
Rys. 3. Na zdjęciu widoczne są jądra komórek nowotworowych linii Jurkat (ludzka białaczka pochodząca z limfocytów
T). wybarwione barwnikiem Hoechst. A. komórki nietraktowane (kontrolne). Jądra komórkowe są okrągłego kształtu.
Widać komórki podczas podziału (oznaczone gwiazdką). B. komórki umierające apoptotycznie na skutek naświetlana
promieniowaniem UVC, które uszkadza DNA. Po 24h od zadziałania bodz
ca morfologia jąder komórkowych ulega zmia-
nie. Widać zaawansowaną fragmentację DNA. Końcowym efektem jest wytworzenie ciałek apoptotycznych, które w or-
ganizmie usuwane są przez komórki żerne (fot. dr Anna Bielak-Żmijewska)
To właśnie jest jedną z przyczyn rozwo- ki, trwają próby opracowania terapii prowa-
ju chorób nowotworowych. Utrata zdolno- dzącej za równo do zahamowania (cho roby
ści do realizacji programu apop tozy jest degeneracyjne), jak i indukowania apoptozy
jedną z sze ściu cech cha rakteryzujących (nowotwory). W przypadku cho rób nowo-
komórkę nowotworową. W komórkach tworowych biał ka re gulujące apop tozę są
wielu typów nowotworów obserwuje się na- jednym z celów współczesnej terapii.
dekspresję (zwięk szony po ziom syn tezy)
białek związanych z ochroną przed apopto- Inne rodzaje śmierci komórkowej
zą (np. Bcl-2, IAP) lub obniżoną ekspresję Istnieją również inne rodzaje śmierci ko-
białek zaangażowanych w egzekucję apop- mórkowej. Wcześniej już by mowa o ne -
ła
tozy (Bax, kaspazy). Innym przykładem ob- krozie, śmierci nagłej i nieuporządkowanej,
razującym skutki wynikające z niesprawno- będącej przyczyną wystąpienia stanu zapal-
ści apa ra tu apop totycznego są cho roby nego. Komórka może przechodzić również
autoimmunologiczne. Są one skut kiem katastro fę mi totyczną. Termin zo stał
nieefektywnej, negatywnej se lekcji, odpo- wprowadzony przez P. Russella i P. Nursa
wiedzialnej za usuwanie au toreaktywnych na określenie zjawiska odkrytego u drożdży.
limfocytów w układzie odpornościowym. Obecnie wiadomo, że proces ten jest uni -
Możliwa jest też odwrotna sy tuacja, gdy wersalny i występuje np. u Drosophila mela-
worganizmie dochodzi do nadmiernej utra- nogaster i u ssaków. Katastrofa mi totyczna
ty komórek. Jest to równie niepożądane zja- jest śmier cią na skutek wadliwej mi tozy.
wisko, prowadzące do chorób degeneracyj- Związana jest z tworzeniem tzw. mikrojąder
nych. Z taką sy tuacją mamy do czynienia i znacznym zwięk szeniem rozmiarów ko -
wchorobie Alzheimera, Parkinsona, AIDS, mórki zawierającej uszkodzone chromoso-
w chorobach neu rodegeneracyjnych, uda - my. Proces ten więc morfologicznie odbiega
rach i zawałach serca. Prawie połowa wszyst- od apoptozy i nekrozy. Katastrofę mitotycz-
kich chorób związana jest ze zbyt ma łą lub ną mogą indukować również czynniki odpo-
zbyt dużą umieralnością komórek. W związ- wiedzialne za uszkodzenie mikrotubul wrze-
ku z tym, że zarówno nadmiar, jak i niedo- ciona podziałowego. Zjawisko to obserwuje
statek apoptozy może mieć negatywne skut- się zarówno w przypadkach patologicznych
4/2007 35
co nowego w biologii
Zdrowie
Rys. 4. Równowaga procesów życia i śmierci
np. u pacjentów z chorobą Alzheimera, jak niedostatek tlenu, stymulacja hormonalna
i podczas normalnego rozwoju kurzych za- lub stres wewnątrzkomórkowy (uszkodze-
rodków. Mechanizm katastrofy mitotycznej nie or ganelli, akumulacja zmu towanych
nie jest w pełni poznany. Uważa się, że koń- białek, inwazja mikrorganizmów). Au tofa-
cowym etapem tego rodzaju śmierci może gia zwana jest również au tokanibalizmem.
być apoptoza. Pewien poziom au tofagii wy stępuje praw -
Ciekawym i istotnym procesem odgrywa- dopodobnie w każdej normalnej komórce
jącym ważną ro lę w regulacji homeostazy i zapobiega akumulacji agregatów białko-
jest zjawisko autofagii. Nie jest to klasycz- wych oraz uszkodzonych struktur komórko-
ny ro dzaj śmier ci komórkowej, a ra czej wych. Indukcja autofagii związana jest z re-
 porządkowania komórki, i tylko w skraj- aranża cją błony w celu tworzenia
nych przypadkach może doprowadzić do jej pęcherzyków oto czonych podwójną błoną
śmierci. Autofagia prowadzi do degradacji zwanych autofagosomami. Błona ota cza
zbytecznych lub uszkodzonych elementów zawartość cytoplazmatyczną, która ma ulec
wkomórce. Jest jedną z dwóch dróg usuwa- degradacji. Taki pęcherzyk następnie łączy
nia białek (oprócz systemu ubikwityna-pro- się z lizosomami, które uwalniają do jego
teasom). Jest czę ścią  codziennej ak tyw- wnętrza en zymy trawiące, powodując li zę
no ści komórki i od powiedzią na stres zgromadzonych tam elementów. Liza odby-
spowodowany zmniej szoną ilo ścią pokar- wa się więc w zamknię tym pę cherzyku
mu, stres związany ze środowiskiem tj. brak i w jej wyniku powstają wolne nukleotydy,
czynników wzro stu, wy soka temperatura, aminokwasy i kwasy tłuszczowe, które mo-
biologia w szkole
36
co nowego w biologii
gą być ponownie wykorzystane przez ko - nizm wielokomórkowy, można posunąć się
mórkę. Taki obrót  surowcami wtórnymi jeszcze da lej i powiedzieć, że śmierć jest
może pomóc komórce przetrwać okres nie- niezbędna do ży cia. Do tyczy to za równo
doboru czynników odżywczych. Tego typu rozwoju i kształ towania or ganizmu, jak
zachowanie promuje przetrwanie komórki. i ochrony przed pa tologiami  ży cia co -
Ale w pewnych przypadkach może się także dziennego . Śmierć komórki jest równie
przyczynić do jej śmierci. Za autofagię od- ważna, jak jej podział. Bez współdziałania
powiedzialny jest zestaw pewnych, konkret- tych dwóch pro cesów świat nie istniałby
nych genów. Usunięcie lub zablokowanie w takiej formie, w jakiej istnieje obecnie.
tych ge nów uniemożliwia prze bieg te go
procesu. Zablokowanie au tofagii zwiększa
śmiertelność komórek podczas rozwoju za-
rodkowego, co świadczy o tym, że zjawisko
to jest fizjologicznie niezbędne. Proces jest
dr ANNA BIELAK-ŻMIJEWSKA
uniwersalny dla różnych typów komórek.
Instytut Biologii Doświadczalnej im. M. Nenckiego, PAN
Może się wydawać, że autofagia i apoptoza
to procesy przeciwstawne. Apop pro -
toza
wadzi do śmierci komórki, a autofagia (za-
P IŚMIENNICTWO
leżnie od nasilenia zjawiska) promuje prze-

Danial NN, Korsmeyer SJ. 2004. Cell death: critical control points.
życie. Gdy po ziom au jest bardzo Cell 116 (2): 205-19.
tofagii

Fischer U, Schulze-Osthoff K. 2005. New approaches and therapeu-
wysoki, prowadzi on w konsekwencji do ta-
tics targeting apoptosis in disease. Pharmacol Rev. 57 (2): 187 215.
kiego samego efektu, jak apoptoza. W przy-
Hanahan D, Weinberg RA. 2000. The hallmarks of cancer. Cell 100
(1): 57 70.
padku tego zjawiska również niezbędne jest

Levine B. 2007. Cell bio logy: au tophagy and cancer. Na ture 446
zachowanie równowagi. Zbyt wy soki lub
(7137): 745 7.

Nagata S. 2000. Apoptotic DNA fragmentation. Exp Cell Res. 256
zbyt niski poziom autofagii może prowadzić
(1): 12 18.
do powstania pewnych chorób serca, mię -

Okada H, Mak TW. 2004. Pathways of apoptotic and non-apoptotic
death in tumour cells. Nat Rev Cancer. 4 (8): 592 603.
śniowo-szkieletowych, chorób wą troby,

Samejima K, Earnshaw WC. 2005. Trashing the genome: the role of
sprzyja infekcjom, powoduje neurodegene-
nucleases during apoptosis. Nat Rev Mol Cell Biol. 6 (9): 677 88.

rację oraz nowotwory. Tilly JL. 2001. Commuting the death sentence: how oocytes strive to
survive. Nat Rev Mol Cell Biol. 2 (11): 838 48.
Stwierdzenie, że śmierć jest elementem

Wang S, El -Deiry WS. 2003. TRA IL and apop tosis induction by
życia nie jest niczym nowym. Ale w przy -
TNF-family death receptors. Oncogene 22 (53): 8628 33.
padku komórek składających się na orga-
4/2007 37