Έλεγχος κυτταρικού κύκλου-απόπτωση Πεφάνη Δάφνη Επίκουρη καθηγήτρια, Ιατρική σχολή ΕΚΠΑ Μιχαλακοπούλου 176, 1 ος όροφος

Transcript

1 Έλεγχος κυτταρικού κύκλου-απόπτωση Πεφάνη Δάφνη Επίκουρη καθηγήτρια, Ιατρική σχολή ΕΚΠΑ Μιχαλακοπούλου 176, 1 ος όροφος

2 Κυτταρικός κύκλος

3 Φάσεις του κυτταρικού κύκλου G1:Αύξηση του κυττάρου και προετοιμασία για το διπλασιασμό του γενετικού υλικού- κύτταρα με 1 αντίγραφο του DNA στον πυρήνα S: Διπλασιασμός του γενετικού υλικού G2: Αύξηση του κυττάρου και προετοιμασία για το διαχωρισμό του γενετικού υλικού- κύτταρα με 2 αντίγραφα του DNA στον πυρήνα Μ : Διαχωρισμός χρωμοσωμάτων (μίτωση) διαχωρισμός κυτταροπλάσματος (Κυτταροκίνηση) G1, S, G2: Μεσόφαση

4 Σημεία ελέγχου του κυτταρικού κύκλου

5 Ρυθμιστές του κυτταρικού κύκλου- Κυκλινοεξαρτώμενες κινάσες Κυκλίνη: ρυθμιστική υπομονάδα Cd κινάση: καταλυτική υπομονάδα

6 Σύνοψη των μηχανισμών ρύθμισης των CDK κινασών

7 Σημεία ελέγχου του κυτταρικού κύκλου/μοριακοί μηχανισμοί

8 Ο κυτταρικός κύκλος καθορίζεται από εξωκυττάρια σήματα- αυξητικοί παράγοντες και μιτογόνα Μιτογόνα: επάγουν την κυτταρική διαίρεση (πχ επούλωση τραύματος) Αυξητικοί παράγοντες: αύξηση μεγέθους -Σε αντίθεση με την διαίρεση η αύξηση δεν βασίζεται σε κάποιο σύστημα ελέγχου -Εξωκυττάριες πρωτεΐνες μπορούν να δρουν και ως μιτογόνα και ως αυξητικοί παράγοντες.

9 Τα κύτταρα των θηλαστικών διαιρούνται παρουσία εξωκυττάριων σημάτων-μιτογόνα Τα μιτογόνα προάγουν τον κυτταρικό κύκλο ενεργοποιώντας την G1-CDK Η πρωτεΐνη του ρετινοβλαστώματος (Rb) έχει κεντρικό ρόλο στο σημείο έλεγχου της G1 φάσης Η prb προσδένεται σε μεταγραφικούς παράγοντες που σχετίζονται με τον κυτταρικό πολλαπλασιασμό αναστέλλοντας την δράση τους Η δράση της prb ρυθμίζεται με φωσφορυλίωση

10 Απενεργοποίηση της prb προάγει την είσοδο στη φάση S Ενεργοποιημένα σύμπλοκα cyclin D/CDK (G1-CDK) και cyclin E/CDK (G1/S CDK) καταλύουν την φωσφορυλίωση και απενεργοποιήση της prb

11 Η δράση της prb ρυθμίζεται με φωσφορυλίωση

12 prb και ρετινοβλάστωμα

13 Ό προγραμματισμένος κυτταρικός θάνατος λειτουργεί σαν φραγμός στον ανεξέλεγκτο κυτταρικό πολλαπλασιασμό Προγραμματισμένος κυτταρικός θάνατος ΌΧΙ νεκρωτικός κυτταρικός θάνατος Σήματα επαγωγής ποικίλα Βλάβη στο DNA Είσοδος ενός κυττάρου στην S-φάση υπό μη κατάλληλες συνθήκες Έλλειψη απαραίτητων αυξητικών παραγόντων Σηματοδοτικά μονοπάτια πρωτεϊνών θανάτου

14 Διαφορετικοί τύποι κυτταρικού θανάτου Νέκρωση Απόπτωση Αυτοφαγία Σε αντίθεση με τη νέκρωση κατά την οποία τα κύτταρα διασπείρουν το περιεχόμενο τους σε γειτονικά κύτταρα, η απόπτωση δεν οδηγεί σε φλεγμονώδη αντίδραση Τα αποπτωτικά κύτταρα αναγνωρίζονται από φαγοκύτταρα.

15 Διαφορετικοί τύποι κυτταρικού θανάτου Νεκρόπτωση: Λαμβάνει χώρα όταν τα μονοπάτια της απόπτωσης είναι απενεργοποιημένα Επάγεται από την ενεργοποίηση υποδοχέων θανάτου Σε αντίθεση με την κλασσική νέκρωση η έκκριση των κυτταροκινών είναι περιορισμένη Μιτωτική καταστροφή: Αποτέλεσμα πρώιμης εισόδου στη Μίτωση Σε κύτταρα τα οποία φέρουν μεταλλάξεις σε αποπτωτικά μονοπάτια.

16 Είδη κυτταρικού θανάτου

17 Απόπτωση και μορφογένεση Wood w et al Development 2000

18 Απόπτωση και ανάπτυξη του νευρικού συστήματος

19 Σήματα που ενεργοποιούν την απόπτωση

20 Χαρακτηριστικά της απόπτωσης Συρρίκνωση των κυττάρων Διακοπή της κυτταρικής επικοινωνίας Ταχεία δημιουργία μαλακής προεκβολής της πλασματικής μεμβράνης (blebing)-χωρίς απώλεια της ακεραιότητας της Διάλυση πυρηνίσκου και κυτταροσκελετού Συμπύκνωση της χρωματίνης Κατάτμηση του DNA Δημιουργία αποπτοτικών σωματιδίων που απομακρύνονται από φαγοκύτταρα Ενεργοποιήση πρωτεασών Δεν επάγεται αντίδραση φλεγμονής

21 Απόπτωση- αλλαγές στην κυτταρική μεμβράνη -Απώλεια ακεραιότητας- γίνεται διαπερατή από υδατοδιαλυτές ουσίες -Το φωσφολιπίδιο phosphatidyl-serine το οποίο βρίσκεται φυσιολογικά στο εσωτερικό της πλασματικής μεμβράνης μεταπίπτει στο εξωτερικό της (σήμα για φαγοκυτάρρωση)

22 Απόπτωση- αλλαγές στο κυτταρόπλασμα -Πρωτεολυτική διάσπαση ρυθμιστικών πρωτείνων, πρωτεινών του κυτταροσκελετού, των λαμινών Απόπτωση- αλλαγές στο DNA -Συμπύκνωση της χρωματίνης -Ενεργοποίηση νουκλεασών και κατάτμηση του DNA

23 H απόπτωση είναι μια πρωτεολυτική διαδικασία Κασπάσες (capsases)-οικογένεια πρωτεασών που ενεργοποιείται κατά την απόπτωση Σε απόκριση σε αποπτωτικά σήματα οι εναρκτήριες κασπάσες ενεργοποιούνται με πρωτεόλυση και με τη σειρά τους στοχεύουν και ενεργοποιούν τις εκτελεστικές κασπάσες οι οποίες αποδομούν κεραίες πρωτεΐνες του κυττάρου

24 Απόπτωση -Ενδογενής: To σήμα προέρχεται από το εσωτερικό του κυττάρου -Εξωκυττάρια σήματα: Σηματοδοτικά μονοπάτια αυξητικών παραγόντων που δρουν είτε άμεσα (ομοιοπολικές τροποποιήσεις προϋπαρχόντων συστατικών απόπτωσης) είτε έμμεσα μέσο τροποποίησης μεταγραφής -p53 επαγώμενη απόπτωση Μεταγραφική ρύθμιση

25 H οδός του προγραμματισμένου κυτταρικού θανάτου

26 Ενδογενές μονοπάτι- Μιτοχονδριακό μονοπάτι - Ρυθμίζεται από τη συγκέντρωση των Bcl2 πρωτεινών στη μιτοχονδιακή μεμβράνη -Βax και Bak: Προάγουν την ενεργοποίηση των κασπασών /απελευθέρωση του κυττοχρώματος C και δημιουργέια αποπτοσωματίου -Bcl2: Αναστολή Βax και Bak

27 Ενδογενές μονοπάτι -Οι Bak και Bax δημιουργούν πόρους για τη μεταφορά του κυτοχρώματος c από τα μιτοχόνδρια στο κυτταρόπλασμα -Οι Bcl-2 και Bcl-XL αναστέλλουν το σχηματισμό των πόρων μέσω δέσμευσης των Bak και Bax -Άλλες μιτοχονδριακές πρωτεΐνες (Smac/DIABLO) επίσης εισέρχονται είτε στο κυτταρόπλασμα και ενεργοποιούν τις κασπάσες, είτε στον πυρήνα (AIF, Endo G) και επάγουν την αποικοδόμηση του DNA

28 Εξωκυττάρια σήματα-υποδοχείς θανάτου -Πρόσδεση στον υποδοχέα Fas επάγει τη συναρμολόγηση ενός σηματοδοτικού συμπλοκου (DISC) το οποίο περιλαμβάνει μια εναρκτήρια προκασπάση. Η προκασπάση ενεργοποιείται και επάγει την εκτελεστική κασπάση

29 Η P53 στην απόπτωση DNA DAMAGE ACTIVATION OF DETH RECEPTORS

30 Η P53 στην καρκινική θεραπεία Η P53 είναι σημαντική για την απόπτωση Πολλοί όγκοι έχουν μεταλλαγμένη P53 με αποτέλεσμα να είναι Ανθεκτικοί σε χημειοθεραπεία ή ακτινοθεραπεία Εισαγωγή ενεργής P53 σε καρκινικά κύτταρα μπορεί να οδηγήσει σε ευαισθητοποίηση τους για θανάτωση με χημειοθεραπεία/ακτινοθεραπεία

31 Σύνοψη-στάδια της απόπτωσης

32 H δημιουργία νεοπλασιών προκύπτει από τη διαταραχή της ισορροπίας μεταξύ κυτταρικής ανάπτυξης και απόπτωσης

33 Hanahan & Weinberg, Cell 2011;144:646 Χαρακτηριστικά του καρκινικού κυττάρου Αυτό-επάρκεια σε αυξητικά σήματα Αποφυγή απόπτωσης Απώλεια απόκρισης σε αντιαναπτυξιακά σήματα Νεο-αγγειογένεση Διήθηση & Μετάσταση Ανεξέλεγκτος κυτταρικός πολ/μός