Генетический контроль апоптоза

о том, что Всl-2 может иметь мембранную транспортную функцию, такую как перекачивание ионов Са²⁺ и перенос белков через внутриклеточные мембраны, на которых Всl-2 и его гомологи локализованы, а именно, на митохондриальной мембране, эндоплазматическом ретикулеме и ядерной мембране. Механизм, с помощью которого Всl-2 и Всl-xL. открывают каналы в мембранах, в деталях не выяснен, но предварительные результаты говорят о том, что процесс может быть похож на механизм действия бактериальных токсинов. По аналогии с другими природными и синтетическими каналами альфа-хеликсного типа, две или больше молекул Всl-2 и Всl-xLобразуют кольцо, проходящее через мембрану. Сколько молекул участвует в образовании кольца, неизвестно.

Повышенная  экспрессия Всl-2 ингибирует транзит веществ из митохондрий, тогда как сверхэкспрессияВах индуцирует транзит. Подобно другим белкам, регулирующим мегапоры на мембране, Всl-2 и Вах могут модулировать мегапоры или участвовать в образовании мега- пор, возможно, контролируя поток ионов, закрывая или открывая мегапоры. Блокирующее действие на апоптоз Всl-2 может заключаться в блокаде транспорта из митохондрий питохрома С, являющегося важнейшим звеном в каскаде реализации сигнала смерти.

Хотя  вновь обнаруженная канальная активность белков семейства Всl-2 может быть решающей в их функции регуляциижизни и смерти, эти протеины обладают другим путем контроля над апоптозом. Всl-2 и Всl-хLсвязываются с 11 белками, участвующими в передаче сигналаапоптоза: с протеин-киназойRaf-1, спротеин-фосфатазакальценеурином, с GТР-азами R-Ras и Н- Ras, с р53-связывающим белком р53-ВР2, с прион-протеином Рr-1 и некоторыми другими белками с неизвестной функцией, включая СЕD-4, ВАG-1, NIР-1, NIР-2, NIР-3. Функция этих белков была описана в разделе «Передача сигнала апоптоза». По схеме, предложенной Л. Кеей, главная роль в контроле за апоптозом отводится белку СЕD-4, посредством которого Всl-2 воздействует на каскад протеаз (Саsраsеs), реализующих апоптоз. На рисунке представлена схема функций Всl-2 и топология человеческогоВсl-2. О взаимодействии Всl-2 с другими белками известно крайне мало. Таким образом, Всl-2 и Всl-хLдействуют, с одной стороны, как канальная система, а с другой стороны, как адаптерный белок, регулирующий апоптоз.

Всl-2экспрессирован во многих тканях во время дифференцировки и во взрослом организме. Всl-2 отсутствует на примитивных зрелых гемопоэтических предшественниках, но экспрессирован на высоком уровне в незрелых предшественниках Т- и В-клеток. Всl-2 отсутствует в течение фазы перестройки генов рецептора антигена, но, по мере созревания Т- и В-клеток, его экспрессия усиливается. Покоящиеся лимфоциты периферической крови сильно экспрессируютВсl-2, а также СD95(Fas/АР0-1)-антиген. Однако они резистентны к Fasопосредованномуапоптозу. В В-клетках зародышевых центров лимфатических узлов, в которых происходит соматическая мутация и селекция для высокоавидного связывания, экспрессия Всl-2 снижается. В активированных invitro или invivo Т-лимфоцитах экспрессия Всl-2 снижается.

Таким образом, количество Вс1-2 коррелирует с чувствительностью клеток к апоптозу: в процессе селекции он экспрессирован на низком уровне, а после созревания его экспрессия повышается.Всl-2 отсутствует в нейтрофилах периферической крови. Однако, нейтрофилы экспрессируют СD95(Fas/АРО-1)-антиген и, в отличие от лимфоцитов, чувствительны к Раз-опосредованномуапоптозу.

Моноциты  периферической крови слабо экспрессируютВсl-2.

Так как  Всl-2 является эффективным ингибитором клеточной смерти в различных клеточных типах, включая Т- и В-клетки, модуляция эндогенного уровня Всl-2 может быть физиологическим механизмом, контролирующем переживание и смерть лимфоцитов. Сведения о регулирующей роли Всl-2 в цитотоксических действиях Т-лимфоцитов довольно противоречивы. Особенно это касается блокады цитотоксических Т-лимфоцитов, осуществляющих лизис клеток путем передачи клеткам-мишеням перфоринов и гранзимов, и Th1+CD4+- Т-лимфоцитов, осуществляющих свое действие путем презентации Раз-лиганда и индукции Fas-опосредованного апоптоза. Всl-2 регулирует цитолитическую активность как Тh1-клеток, так и цитотоксических Т-лимфоцитов, осуществляющих лизис клеток-мишеней с помощью перфоринов. СверхэкспрессияВсl-2 угнетает оба пути уничтожения клеток-мишеней. Напротив, показано, что Всl-2 контролирует только цитотоксическое действие Т-лимфоцитов, опосредованное гранзимами и перфоринами, но не Раз-опосредованный апоптоз. Опыты на трансфектантах показали, что введение в Раз-чувствительные клеточные гены Всl-2 ингибирует Fas-опосредованный апоптоз. Это было показано на линиях рака молочной железы и глиомной линии клеток. В Раз-трансфектированных клетках рака молочной железы линии МСР-7 Всl-2 и Всl-х ингибировали Fas-опосредованный апоптоз. Введение в Fas-чувствительную линию глиомных клеток гена Всl-2 ингибировало Раз-опосредованный апоптоз.

Гиперэкспрессия белка Всl-2 приводит к неопластическому росту клеток. Исследования лейкозных больных показали, что,действительно, подъем уровня экспрессии Всl-2 ассоциировал с резистентностью к различным химиотерапевтическим агентам. Однако у больных раком молочной железы, где белок Всl-2 экспрессирован в 80 % случаев, наоборот, утрата экспрессии Всl-2 коррелирует с плохим прогнозом рака молочной железы. При этой патологии экспрессия белка Всl-2 коррелирует с экспрессией рецепторов к эстрогену и прогестерону. Эти различия могут быть связаны с тем, что в разных типах опухолей проявляется разная роль Всl-2.

Лейкозные клетки больных ХМЛ резистентны  к индукции апоптоза химиопрепаратами вследствие гиперэкспрессииВсl-2, однако чувствительны к апоптотическому лизису Т-лимфоцитами.

Вах впервые был изолирован путем совместнойиммунопреципитации с Всl-2. Вах снижает способность Всl-2 и Всl-х угнетать апоптоз, но сам по себе не дает сигнал клеточной смерти. Полагают, что для регуляции ответа клетки на сигналы смерти, такие, как, например, удаление факторов роста, скорее всего, имеют значение соотношения про- и анти-апоптотических белков. Если преобладает Вах, то клетки в ответ на сигнал смерти погибают, а если преобладает Вс!-2 или Всl-х, то клетки игнорируют сигнал смерти. В лимфоидных органах Вах обнаружен в мононуклеарах периферической крови, нейтрофилах, миндалинах, селезенке и тимусе, в Т- и В-клетках, NК-клеткаx и моноцитах человека. Экспрессия Вах повышается с дифференцировкой Т- и В-клеток.

Всl-х. Ген Всl-х кодирует два полипептида. Всl-хS белок обнаружен только на низком уровне в трубах яичника и не найден в других тканях. Всl-хL протеин, который ингибирует апоптоз, обнаружен во многих органах и тканях, включая иммуную систему. Всl-хLэкспрессирован в течение эмбриогенеза и присутствует у взрослых в мозге, почках, тимусе и костном мозге. В отличие от Всl-2, Всl-хL преимущественно экспрессирован в незрелых Т- и В-клетках, включая ранних СD34+/lin-гемопоэтических предшественников. Его уровень снижается в процессе дифференцировки клеток. Он слабо определяется в зрелых Т-клетках, но его активность повышается в процессе активации. В отличие от Всl-2, Всl-х индуцируется при активации Т-кпеток МКА против СD28-антигена.

2.3 Регуляция экспрессии СD95(Fas/АР0-1)-рецептора другими клеточными рецепторами

Моноклональные  антитела (МКА) против поверхностных  клеточных рецепторов вызывают регуляцию экспрессии СD95(Fas/ АРО-1)-рецептора. Перекрестное связывание МКА против С04 или оболочечного протеина gp160 человеческого вируса иммунодефицита с нефракционированными моно-нуклеарами периферической крови индуцирует апоптоз. Однако механизм индукции апоптоза с помощью МКА анти-СD4 неясен. Связывание МКА анти-СD4 или протеина gр160 индуцирует в клетках повышение экспрессии СD95(Fas/АР0-1)- антигена и мРНК этого антигена. Добавление тирозин протеин киназыгенистина или иммунодепрессанта циклоспорина А отменяло этот эффект. Повышение экспрессии СD95(Fas/АР0-1)-антигена коррелировало с повышением апоптоза. В дополнение, перекрестное связывание с анти-СD4 индуцировало продукцию гамма- интерферона и ТNР-а в отсутствии секреции интерлейкина-2 и интерлейкина-4. МКА к-гамма-интерферон и ТNF-а блокировали апрегуляцию (повышение экспрессии) СD95(Fas/АРО-1)- рецептора.

МКА против СD95(Fas/АР0-1)-антигена также вызывают изменение экспрессии других клеточных молекул. Инкубация клеток линии Jurcat с МКА против СD95(Fаs/ АРО-1)-антигена вызывала быструю (через 4 ч) даунрегуляцию (снижение экспрессии) L-селектина (СD62L) и СD7, но не СDЗ или СD71. Не обнаружили даунрегуляции на Fas-экспрессирующей, но нечувствительной к Раз-опосредованномуапоптозусублинииJurkat 4321. На активированных ФГА, чувствительных к Fas- опосредованному апоптозу Т-клеточных бластах, МКА против Fas- антигена быстро индуцировали даунрегуляциюразличных антигенов, включая СD2, СD4, СD8, СD7, СD44, LFA-а, LFA-/3, СD62L, но не СDЗ, СD4 и СD62L. Эти результаты показывают, что быстрая даунрегуляция избирательных молекул является ранним ответом на перекрестное связывание Ра$-рецептора на нормальных и трансформированных клетках.

Т-зависимая  активация В-клеток зародышевых  центров вызывает даунрегуляцию антигенов СD10, СD38, СD77 и апрегуляцию молекул СD44 и СD62-L. Последние два антигена экспрессированы на В-клетках памяти. Более того, эта активация проявляется в очень сильной индукции экспрессии антигена С05 и повышении экспрессии антигена СD95(Fas/АР0-1). 

2.4 Регуляция апоптоза цитокинами

Одним из центральных аспектов иммунологии  является вопрос

о том, как завершается однажды начавшийся иммуный ответ. Одним из важных механизмов регуляции Т-клеток является апоптоз, который является важным компонентом большинства иммуных ответов и приводит к элиминации реактивных клеток без освобождения потенциально токсичных обломков клеток. Т-клетки подвергаются апоптозу с помощью двух различных механизмов. С одной стороны, активационно индуцированная смерть возникает после связывания Т-клеточного рецептора антигена (ТСR) с антигеном в присутствии интерлейкина-2, а с другой стороны, клеточная смерть может вызываться потерей стимуляции или цитокинов, т. е. цитокины также регулируют апоптоз.

Апоптоз в предшественниках гемопоэтических  клеток регулируют гемопоэтические факторы роста: SCF, IL-3, GМ-СSF, G-ССF, гамма-интерферон, альфа-ТNР и Еро. Гамма-интерферон и альфа-ТNР хорошо известны как негативные гемопоэтические регуляторы, индуцирующие сильную экспрессию функционально активного СD95(Fas/АР0-1)-рецептора. Установлено, что ТNF-а через р55 ТNF-а-рецептор может опосредовать даунрегуляциюG-СSF-рецептора и с-kit и апрегули-ровать интерлейкин-3 и GМ-СSF рецепторы.[3] 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3. Программированная смерть у растений.

Мало  известно о механизме ПКС у  растений. В сравнении с естественными  индукторами ПКС химические и  физические воздействия методически  более привлекательны, поскольку  вызывают синхронный апоптоз с высоким  выходом погибших клеток, что облегчает  последующий анализ результатов. Так, апоптоз у растений можно вызвать  обработкой CN–, менадионом , тепловым воздействием .   Показано , что NaCN (и менадион) вызывает разрушение ядер в эпидермальных и устьичных клетках листьев гороха. Устьичные клетки значительно устойчивее к CN–, чем эпидермальные. Свет ускоряет CN.-индуцированноеразрушение ядер в устьичных клетках. Эффект света незначителен на эпидермальных клетках, которые, в отличие от устьичных клеток, не содержат хлоропластов. Эти данные могут указывать на возможное участие хлоропластов в CN–-индуцированной гибели устьичных клеток. Антиоксиданты (ионол и витамин Е) тормозят CN–-индуцированное разрушение ядер в эпидермальных клетках. Витамин Е в значительной степени снимает эффект CN– на устьичные клетки. Предполагается, что CN–, ингибируя каталазу и пероксидазы, приводит к образованию и накоплению АФК, индуцирующих апоптоз. Подобно митохондриям, играющим важную роль в апоптозе животных, возможно участие хлоропластов в апоптозе растений .Гиперчувствительный ответ на заражение патогенными возбудителями тоже сопровождается накоплением АФК в клетках растений. Это обусловлено подавлением экспрессии аскорбатпероксидазы и каталазы. Трансгенные растения табака, у которых синтез этих ферментов подавлен, гиперчувствительны к патогенам: у них ПКС вызывается низкими дозами патогенов, которые не оказывают влияния на контрольные растения. Действие менадиона как индуктора апоптоза, по-видимому, тоже связано с образованием АФК: восстанавливаясь компонентами дыхательной цепи митохондрий, менадион спонтанно окисляется О2 в одноэлектронной реакции. Обработка протопластов табака менадионом ведет к выходу цитохрома с из митохондрий в цитоплазму, деградации поли(ADP-рибозо)полимеразы (ПАРП), фрагментации ДНК Таким образом, имеющиеся данные свидетельствуют об общности механизмов ПКС у животных и растений.[4]

Вывод

Существует  две альтернативные точки зрения на генетический контроль апоптоза. Согласно первой из них апоптоз представляет собой вариант реализации генетических программ пролиферации и дифференцировки  клетки. Об этом, в частности, свидетельствует  участие в апоптозесеринтреониновойкиназы, фактора транскрипции NF-kB, протоонкогена c-myc и других регуляторов клеточного цикла. Согласно другой апоптоз имеет  собственную генетическую программу  и механизм ее реализации.[1] 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Список  использованной литературы

1. http://ru.wikipedia.org
2. http://www.cellbiol.ru
3. Барышников А.Ю Шишкин Ю.В. Иммунологические проблемы апоптоза. – М .: Эудиториал УРСС, 2002. – 320 с.
4. http://student.km.ru