TEMA 10: MUERTE CELULAR

Transcripción

1 TEMA 10: MUERTE CELULAR Características -Ocurre durante desarrollo => relacionado con morfogénesis y defensa frente a amenazas: céls infectadas por virus o con material genético dañado. -En estadío adulto mantiene número de céls en equilibrio (muerte <-> proliferación cel) y permite que céls que han muerto sean renovadas por otras céls madre, especialmente en los epitelios (sometidos a mucho desgaste) -En caso de desequilibrio: si hay más proliferación que muerte => tumores; si hay más muerte que proliferación => enfermedades neurodegenerativas (ej: alzhéimer) [NOTA: diapositiva que parecen amebas verdes son fetos de ratón para mostrar cómo desaparecen céls de espacios interdigitales] 1) APOPTOSIS Proceso ordenado, regulado y activo (supone gasto energético) Tiene lugar durante el desarrollo Condensación cromatina, y fragmentación núcleo (gracias a endonucleasas => DNA se divide en múltiplos de 200pb) y citoplasma => fragmentación célula en cuerpos apoptóticos. Como membranas tienen distribución asimétrica, fosfatidilserina (PS) es translocada del dominio citosólico a la monocapa no citosólica => reconocimiento por parte de fagocitos => fagocitosis. Es importante que la membrana de la cél se mantiene intacta: no se fragmenta porque si se lisara, la cél liberaría contenido y podría perjudicar a otras céls (en estos casos, cuando ocurre, deriva en una inflamación del tejido). NOTA: diapositiva muestra la diferencia entre apoptosis de céls en cultivo o en medio natural. Diferencia: que en cultivo no había fagocitos que rodearan a cél en apoptosis => muestra cómo se fragmenta el interior pero se mantiene membrana. Intervienen las proteasas llamadas caspasas (cisteín proteasas específicas de ácido aspártico), que cortan prots tras un residuo de ácido aspártico => por eso son específicas. 2) NECROSIS Otro proceso de muerte celular, pero no programado ni regulado. Consiste en una muerte accidental por falta de O2 o nutrientes, o bien por daño mecánico. Supone una lisis de la membrana de la célula => pérdida de ATP (se llama estrés bioenergéntico) y provoca inflamación en céls vecinas por la liberación del contenido de la célula. Esto ocurre, por ej, en infarto de miocardio: la falta de riego sanguíneo provoca falta de O2 y por tanto muerte de la célula Aquí no consume energía porque no está programado

2 Volviendo a apoptosis... CASPASAS Hay 2 tipos Iniciadoras: Son secretadas en forma de zimógenos: enzimas inactivas por dominio propéptido en extremo N- terminal; en ese estado se llaman procaspasas. Para activarse, además de eliminar el propéptido, necesita proteolisis en resto de polipéptido => fragmentación en 2 subunidades de distinta longitud, que forman dímeros entre sí. Forman tetrámeros que activan las procaspasas efectoras. Hay varios tipos, como la 2, 8, 9 y 10, según la función: 8 y 10 participan en señalización externa de apoptosis; 2 y 9 en señalización intrínseca. Efectoras: Cuando son activadas por las caspasas iniciadoras, actúan sobre dianas celulares. Hay varios tipos: 3, 6 y 7. Activación de procaspasas: Las procaspasas 8 y 10 tienen dos puntos de corte por aspárticos. Uno delimita el propéptido y otro separa las 2 subunidades. El propéptido es distinto para las procasapasa 8 y 10 (se llama DED: dominio de efecto de muerte celular) y las procaspasas 2 y 9 (el dominio se llama CARD: dominio de reclutamiento de caspasas). Dominios N-terminales actúan como señalizadores: permiten la proximidad entre procaspasas,que están inactivas => se activan entre sí: al tener residuos de aspártico ambas, se cortan unas a otras y pasan a ser caspasas (activas). Proceso ampliado: Al comenzar apoptosis aparecen prots adaptadoras, que reconocen dominio N-terminal de procaspasa => reclutamiento de procaspasas => por proximidad, ejercen actividad proteolítica unas sobre otras => fragmentación => forman dímeros => se asocian para formar tetrámeros, donde caspasa está activa. Esta actúa sobre varias caspasas efectoras => la activa por proteolisis => fragmentación => forman dímeros => forman tetrámeros => actúan sobre sustratos. Estos sustratos

3 pueden ser componentes del citoesqueleto y lámina nuclear (fragmentan célula y núcleo), prots de adhesión cél-cél (separando las céls apoptóticas) y endonucleasas (fragmentan DNA). Explicación de este último proceso: caspasa efectora actúa sobre inhibidor de endonucleasa => se libera endonuclasa activa => puede actuar sobre el DNA. a) Vía extrínseca de apoptosis Intervienen prots señalizadoras, que son reconocidas por receptores en membrana de céls diana (es decir, cél que va a sufrir apoptosis). La señal: Puede ser prot soluble o prots de membrana (ej: de linfocitos activados); pertenece a la familia TNF (factor de necrosis tumoral). Conformación de la señal: homotrímero (tres prots idénticas) que interacciona con receptor. Un ejemplo de señal puede ser un ligando Fas (trimérico) situado en la membrana de un linfocito; al unirse al receptor Fas, cambia la conformación de este último y permite su unión a proteína adaptadora. El receptor: También pertenece a familia TNF. Ej: si reconoce ligando Fas se llama receptor Fas. Conformación de receptor: homotrímero con dominio extracelular (reconoce/interacciona con señal externa que induce apoptosis) y dominio intracelular (inicia ensamblaje de estructura de reclutamiento de procaspasas gracias a la interacción con prot adaptadora) Así, reconocido por linfocitos activados => inducen apoptosis en esas céls. Conclusión: la localización del receptor en céls sirve como señalizador para ser objeto de la apoptosis. Proteína adaptadora[>en el esquema se llama FADD<] Reclutada por el receptor en el citoplasma de la célula diana (que va a sufrir apoptosis), formando un complejo >DISC< Tiene dos dominios: uno interacciona con porción citosólica del receptor activado y otro que interacciona con el extremo N-terminal de procaspasa => se forman complejos que hacen que se aproximen las procaspasas => actividad proteolítica => activación caspasa iniciadora => activación caspasas efectoras. NOTA: en diapositiva solo habla de la activación de caspasa 8 pero también se activa la 10 b) Vía intrínseca de apoptosis Se activa por señales internas, como daño en DNA, situaciones de estrés o durante el desarrollo. Activación de esta vía: desencadenada por salida desde espacio intermembrana de mitocondrias a citosol del citocromo C (prot transportadora de electrones). Este activa un factor citosólico (>Apaf<), que forma una estructura heptamérica (7 subunidades) llamado apoptosoma. Esta estructura permite reclutamiento de procaspasas 2 y 9 por homología con dominios de apoptosoma, dado que estas tienen un dominio N-terminal (llamado CARD) distinto de procaspasas 8 y 10 => activación caspasas => activación caspasas efectoras => apoptosis Regulación: Intervienen prots proapoptóticas y antiapoptóticas que pertenecen a familia Bcl2. Hay dominios BH1, BH2, BH3, BH4. Prots antiapoptóticas: tienen dominios BH1, BH2, BH3 y BH4. Prots proapoptóticas efectoras: responsables de salida de citocromo C. Tienen dominio BH1, BH2, BH3. Ej: Bak y Bax

4 Prots proapoptóticas BH3: solo tienen dominio BH3. Interaccionan con prots antiapoptóticas. Ej: Puma, Noxa y Bid Así, dominio BH3 común => permite interacciones entre prots de diferentes familias. NOTA: BH significa "homología Bcl2" Ampliado o Prots efectoras Pueden ser integrales de membr externa mitocondrial (tipo Bak) o prots citosólicas que como respuesta a un estímulo se translocan a membr externa mitocondrial (si es Bax). Al recibir señal apoptótica, forman canales => permiten salida citocromo C de espacio intermembrana al citosol. En ausencia de señal apoptótica, sobre ellas están actuando prots antiapoptóticas, impidiendo que las prots de membrana formen los canales; están protegiendo así a la célula de la apoptosis, hasta que llegue un estímulo. o Prots BH3 Son expresadas cuando hay señal interna que induce apoptosis, como por ejemplo el daño en el DNA: cuando no ha podido ser reparado, niveles altos de p53 => activación de Puma y Noxa (prots proapoptóticas BH3) => interaccionan con prots antiapoptóticas, que estaban impidiendo la formación de canales => las prots efectoras forman los canales => salida citocromo C => formación apoptosoma => activación caspasas. Además interviene prot Bid: una prot proapoptótica BH3 (al igual que Puma y Noxa) que sirve de enlace entre vía intrínseca y extrínseca, puesto que es sustrato de caspasa 8 => cuando se desencadena vía extrínseca, se activa caspasa 8 y por tanto prot Bid, por lo que se activa la vía intrínseca. Conclusión: para reforzar el proceso de apoptosis, cuando hay respuesta extrínseca se activa vía intrínseca. Sin embargo, si se desencadena la vía intrínseca,esto no provoca que se active la vía extrínseca. NOTA: la proteína Bid, cuando se activa, adquiere una forma que se llama truncada INHIBICIÓN De vía extrínseca: proteína Flip semejante a procaspasa 8 => interacciona con ella, formando heterodímeros => impide su activación De la vía intrínseca: un inhibidor interfiere en la activación de caspasa 3 por caspasa 9. Estos inhibidores son los culpables de que la apoptosis no se produzca en casos en que sería necesario. Por ello, diversas estrategias contra el cáncer están centradas en acabar con estos inhibidores EN PLANTAS No hay apoptosis porque la pared celular lo impide. Sí hay muerte celular programada pero mediante otros procesos que no son apoptosis: a) Senescencia Ocurre durante desarrollo, como en herbáceas: al final del ciclo mueren, para luego volver. [RESURRECCIÓN SÍ!]. Otros procesos como diferenciación traqueidas (muere toda la célula y solo permanece pared celular lignificada) o en formación tapetum (tejido nutricio del polen). Permite reaprovechar los recursos, puesto que la muerte de ciertas partes (ej: de las hojas) implica la movilización de prots a órganos de reserva, formando frutos o semillas, por ejemplo.

5 b) Respuesta hipersensible Procesos de respuesta frente a patógenos => se trata de muerte celular localizada y rápida, evitando propagación del patógeno. Se desencadena mediante la formación de especies reactivas de O2, que actúan como mensajeros Receptores reconocen patógenos => mecanismo de defensa en que interiene NADPH oxidasa => especies oxidativas de O2 actúan como mensajeros: al no poder defenderse, muerte celular. Esto es responsable de las manchas en especies infectadas, donde las céls se habrán muerto.