Apoptosis ist der Prozess des programmierten Zelltodes (PCD), der in Mehrzellorganismen vorkommen kann. Biochemische Ereignisse führen zu charakteristischen Zelländerungen (Morphologie) und Tod. Diese Änderungen schließen blebbing, Zellzusammenschrumpfen, Kernzersplitterung, chromatin Kondensation und chromosomale DNA-Zersplitterung ein. (Siehe auch apoptotic DNA-Zersplitterung.)

Im Gegensatz zu Nekrose, die eine Form des traumatischen Zelltodes ist, der sich aus akuter Zellverletzung ergibt, teilt apoptosis im Allgemeinen Vorteile während eines Lebenszyklus eines Organismus zu. Zum Beispiel kommt die Unterscheidung von Fingern und Zehen in einem sich entwickelnden menschlichen Embryo weil Zellen zwischen den Fingern apoptose vor; das Ergebnis besteht darin, dass die Ziffern getrennt sind. Verschieden von Nekrose erzeugt apoptosis genannte apoptotic Körper von Bruchstücken der Zelle, die phagocytic Zellen im Stande sind, zu überfluten und schnell zu entfernen, bevor sich der Inhalt der Zelle auf Umgebungszellen ergießen und Schaden verursachen kann.

Zwischen 50 und 70 Milliarden Zellen sterben jeden Tag wegen apoptosis im durchschnittlichen menschlichen Erwachsenen. Für ein durchschnittliches Kind zwischen den Altern 8 und 14 sterben etwa 20 Milliarden zu 30 Milliarden Zellen ein Tag.

Forschung in und um apoptosis hat wesentlich seit dem Anfang der 1990er Jahre zugenommen. Zusätzlich zu seiner Wichtigkeit als ein biologisches Phänomen sind fehlerhafte Apoptotic-Prozesse in eine umfassende Vielfalt von Krankheiten hineingezogen worden. Übermäßiger apoptosis verursacht Atrophie, wohingegen ein ungenügender Betrag auf nicht kontrollierte Zellproliferation wie Krebs hinausläuft.

Entdeckung und Etymologie

Deutscher Wissenschaftler Carl Vogt war erst, um den Grundsatz von apoptosis 1842 zu beschreiben. 1885 hat Anatom Walther Flemming eine genauere Beschreibung des Prozesses des programmierten Zelltodes geliefert. Jedoch, erst als 1965, dass das Thema wieder belebt wurde. Während er Gewebe mit der Elektronmikroskopie studiert hat, ist John Foxton Ross Kerr an der Universität von Queensland im Stande gewesen, apoptosis zu unterscheiden (Griechisch: APO - von/von/ohne, ptosis - fallend) vom traumatischen Zelltod. Im Anschluss an die Veröffentlichung einer Zeitung, die das Phänomen beschreibt, wurde Kerr eingeladen, sich Alastair R Currie, sowie Andrew Wyllie anzuschließen, der der Student im Aufbaustudium von Currie an der Universität von Aberdeen war. 1972 hat das Trio einen Samenartikel in der britischen Zeitschrift des Krebses veröffentlicht. Kerr hatte programmierte Zellnekrose des Begriffs am Anfang gebraucht, aber im Artikel wurde der Prozess des natürlichen Zelltodes apoptosis genannt. Kerr, Wyllie und Currie haben James Cormack, einem Professor der griechischen Sprache an der Universität von Aberdeen, mit dem Vorschlagen des Begriffes apoptosis geglaubt. Kerr hat den Paul Ehrlich und Ludwig Darmstaedter Prize am 14. März 2000 für seine Beschreibung von apoptosis empfangen. Er hat den Preis mit dem Bostoner Biologen Robert Horvitz geteilt. Der 2002-Nobelpreis in der Medizin wurde Sydney Brenner, Horvitz und John E. Sulston für ihre Arbeit bezüglich apoptosis zuerkannt.

Apoptosis ist ein Mehrschritt, Mehrpfad-Zelltod-Programm, das jeder Zelle des Körpers innewohnend ist. In Krebs wird das apoptosis Zellabteilungsverhältnis verändert. Die Krebs-Behandlung durch Chemotherapie und Ausstrahlen tötet Zielzellen in erster Linie durch das Verursachen apoptosis.

In Griechisch übersetzt apoptosis zum "Abfallen" von Blütenblättern oder Blättern von Werken oder Bäumen. Cormack, Professor der griechischen Sprache, hat den Begriff für den medizinischen Gebrauch wiedereingeführt, weil es eine medizinische Bedeutung für die Griechen mehr als zweitausend Jahre vorher hatte. Hippocrates hat den Begriff gebraucht, um "das Zurückgehen der Knochen" zu bedeuten. Galen hat seine Bedeutung "zum Fallen der Schorfe" erweitert. Cormack war zweifellos dieses Gebrauchs bewusst, als er den Namen vorgeschlagen hat. Debatte geht über die richtige Artikulation mit der Meinung weiter, die zwischen einer Artikulation mit dem zweiten p stillen und dem zweiten p geteilt ist, ausgesprochen , als im ursprünglichen Griechen. In Englisch ist der p der griechischen-pt-Konsonantengruppe am Anfang eines Wortes (z.B Pterodaktylus, Ptolemy) normalerweise still, aber hat wenn verwendet, im Kombinieren von Formen artikuliert, die durch einen Vokal, als im Hubschrauber oder den Ordnungen von Kerbtieren vorangegangen sind: diptera, Falter, usw.

In der ursprünglichen Zeitung von Kerr Wyllie und Currie, britischen Zeitschrift des Krebses, 1972 Aug; 26 (4):239-57 gibt es einen Kommentar bezüglich der Artikulation:

Prozess

Der Prozess von apoptosis wird von einer verschiedenen Reihe von Zellsignalen kontrolliert, die irgendeinen extracellularly (unwesentlicher inducers) oder intrazellulär (innerer inducers) hervorbringen können. Signale von Extracellular können Toxine, Hormone, Wachstumsfaktoren, Stickstoffoxyd oder cytokines einschließen, der entweder die Plasmamembran oder transduce durchqueren muss, um eine Antwort zu bewirken. Diese Signale können positiv (d. h., Abzug) oder negativ (d. h., zu unterdrücken, zu hemmen, oder feucht werden) betreffen apoptosis. (Schwergängigkeit und nachfolgender Abzug von apoptosis durch ein Molekül werden positive Induktion genannt, wohingegen die aktive Verdrängung oder Hemmung von apoptosis durch ein Molekül negative Induktion genannt werden.)

Eine Zelle beginnt intrazellulären apoptotic, der als Antwort auf eine Betonung signalisiert, die Zellselbstmord verursachen kann. Die Schwergängigkeit von Kernempfängern durch glucocorticoids, Hitze, Radiation, Nährberaubung, Vireninfektion, Hypoxie und vergrößerte intrazelluläre Kalzium-Konzentration, zum Beispiel, durch den Schaden an der Membran, kann alles die Ausgabe von intrazellulären Apoptotic-Signalen durch eine beschädigte Zelle auslösen. Mehrere Zellbestandteile, wie poly ADP ribose polymerase, können auch helfen, apoptosis zu regeln.

Bevor der wirkliche Prozess des Zelltodes durch Enzyme hinabgestürzt wird, apoptotic Signale muss Durchführungsproteine veranlassen, den apoptosis Pfad zu beginnen. Dieser Schritt erlaubt Apoptotic-Signalen, Zelltod oder den anzuhaltenden Prozess herbeizuführen, sollen die Zelle muss nicht mehr sterben. Mehrere Proteine werden beteiligt, aber zwei Hauptmethoden der Regulierung sind identifiziert worden: das Zielen mitochondria Funktionalität, oder direkt transducing das Signal über Adapter-Proteine zu den apoptotic Mechanismen. Ein anderer unwesentlicher Pfad für die in mehreren Toxin-Studien identifizierte Einleitung ist eine Zunahme in der Kalzium-Konzentration innerhalb einer Zelle, die durch die Rauschgift-Tätigkeit verursacht ist, die auch apoptosis über eine Kalzium-Schwergängigkeit verursachen kann, ziehen calpain pro-auf.

Regulierung von Mitochondrial

Die mitochondria sind für das Mehrzellleben notwendig. Ohne sie hört eine Zelle auf, aerobically einzuatmen, und stirbt schnell, eine durch einige apoptotic Pfade ausgenutzte Tatsache. Proteine von Apoptotic, die mitochondria ins Visier nehmen, betreffen sie unterschiedlich. Sie können mitochondrial verursachen, der durch die Bildung von Membranenporen schwillt, oder sie können die Durchdringbarkeit der mitochondrial Membran vergrößern und apoptotic Effektoren veranlassen auszuströmen. Diese sind sehr nah mit dem inneren Pfad verbunden, und Geschwülste entstehen öfter durch den inneren Pfad als der unwesentliche Pfad wegen der Empfindlichkeit. Es gibt auch einen wachsenden Körper von Beweisen, die anzeigen, dass Stickstoffoxyd im Stande ist, apoptosis zu veranlassen, indem es geholfen wird, das Membranenpotenzial von mitochondria zu zerstreuen und deshalb sie durchlässiger zu machen. Eine 1999 getane Forschung stellt aus, wie Stickstoffoxyd sowohl beginnen und apoptosis wegen der Zellvariablen hemmen kann.

Proteine von Mitochondrial bekannt als SMACs (kleiner mitochondria-abgeleiteter Aktivator von caspases) werden in den cytosol im Anschluss an eine Zunahme in der Durchdringbarkeit veröffentlicht. SMAC bindet zum Hemmstoff von apoptosis Proteinen (IAPs) und schaltet sie aus, den IAPs davon abhaltend, den Apoptotic-Prozess anzuhalten und deshalb apoptosis zu erlauben, weiterzugehen. IAP unterdrückt auch normalerweise die Tätigkeit einer Gruppe von cysteine zieht genannte caspases pro-auf, die die Degradierung der Zelle ausführen, deshalb, wie man sehen kann, werden die wirklichen Degradierungsenzyme durch die mitochondrial Durchdringbarkeit indirekt geregelt.

Cytochrome c wird auch vom mitochondria wegen der Bildung eines Kanals, des mitochondrial apoptosis-veranlassten Kanals (MAC) in der mitochondrial Außenmembran befreit, und dient einer Durchführungsfunktion, weil es morphologischer mit apoptosis vereinigter Änderung vorangeht. Einmal cytochrome wird c veröffentlicht er bindet mit Apoptotic ziehen Aktivieren-Faktor - 1 (Apaf-1) und ATP pro-auf, die dann zu pro-caspase-9 binden, um einen als ein apoptosome bekannten Protein-Komplex zu schaffen. Der apoptosome zerspaltet den pro-caspase zu seiner aktiven Form von caspase-9, der der Reihe nach den Effektor caspase-3 aktiviert.

MAC, auch genannt "Mitochondrial Permeabilization Außenmembranenpore" wird durch verschiedene Proteine, wie diejenigen geregelt, die von der Bcl-2 Säugetierfamilie von anti-apoptopic Genen, dem homologs des ced-9 Gens verschlüsselt sind, das in C. elegans gefunden ist. Bcl-2 Proteine sind im Stande, apoptosis durch die direkte Handlung auf MAC/MOMPP zu fördern oder zu hemmen. Bax und/oder Bak bilden die Pore, während Bcl-2, Bcl-xL oder Mcl-1 seine Bildung hemmen.

Direktes Signal transduction

Zwei Theorien der direkten Einleitung von apoptotic Mechanismen in Säugetieren sind angedeutet worden: Das TNF-veranlasste (Tumor-Nekrose-Faktor) Modell und der frei Kai des Frei Kais ligand-vermitteltes Modell, beide Beteiligen-Empfänger des TNF Empfängers (TNFR) hat sich Familie zu unwesentlichen Signalen gepaart.

TNF Pfad

TNF ist ein cytokine erzeugt hauptsächlich durch aktivierten macrophages, und ist der unwesentliche Hauptvermittler von apoptosis. Die meisten Zellen im menschlichen Körper haben zwei Empfänger für TNF: TNF-R1 und TNF-R2. Wie man gezeigt hat, hat die Schwergängigkeit von TNF zu TNF-R1 den Pfad begonnen, der zu caspase Aktivierung über das TNF Empfänger-verbundene Todeszwischenmembranenprotein-Gebiet (TRADD) und mit dem frei Kai verbundene Todesbereichsprotein (FADD) führt. Die Schwergängigkeit dieses Empfängers kann auch zur Aktivierung von Abschrift-Faktoren indirekt führen, die am Zellüberleben und den entzündlichen Antworten beteiligt sind. Die Verbindung zwischen TNF und apoptosis zeigt, warum eine anomale Produktion von TNF eine grundsätzliche Rolle in mehreren menschlichen Krankheiten besonders in autogeschützten Krankheiten spielt.

Pfad des frei Kais

Der Empfänger des Frei Kais (auch bekannt als APO 1 oder CD95) bindet den Frei Kai ligand (FasL), einen transmembrane Protein-Teil der TNF Familie. Die Wechselwirkung zwischen Frei Kai und FasL läuft auf die Bildung des Todesverursachens Signalkomplexes (DISC) hinaus, das den FADD, caspase-8 und caspase-10 enthält. In einigen Typen von Zellen (Typ I) aktiviert bearbeiteter caspase-8 direkt andere Mitglieder der caspase Familie, und löst die Ausführung von apoptosis der Zelle aus. In anderen Typen von Zellen (Typ II) fängt die Scheibe des Frei Kais eine Feed-Back-Schleife dass Spiralen in die zunehmende Ausgabe von proapoptotic Faktoren von mitochondria und der verstärkten Aktivierung von caspase-8 an.

Allgemeine Bestandteile

Im Anschluss an TNF-R1 und Aktivierung des Frei Kais in Säugetierzellen wird ein Gleichgewicht zwischen proapoptotic (BAX, ANGEBOT, BAK, oder SCHLECHT) und anti-apoptotic (Bcl-Xl und Bcl-2) Mitglieder der Bcl-2 Familie gegründet. Dieses Gleichgewicht ist das Verhältnis von proapoptotic homodimers dass Form in der Außenmembran des mitochondrion. Die proapoptotic homodimers sind erforderlich, die mitochondrial Membran durchlässig für die Ausgabe von caspase Aktivatoren wie cytochrome c und SMAC zu machen. Die Kontrolle von proapoptotic Proteinen unter normalen Zellbedingungen von nonapoptotic Zellen wird unvollständig verstanden, aber im Allgemeinen werden Bax oder Bak durch die Aktivierung von BH3-nur Proteinen, den Teil der Bcl-2 Familie aktiviert.

Caspases

Caspase spielen die Hauptrolle im transduction des DR apoptotic Signale. Caspases sind Proteine, die hoch erhalten werden, macht aspartate-spezifischer Cysteine-Abhängiger Spaß pro-. Es gibt zwei Typen von caspases: Initiator caspases, caspase 8,10,9,2, und Effektor caspases, caspase 3,7,6. Die Aktivierung des Initiatoren caspases verlangt Schwergängigkeit zum spezifischen oligomeric Adapter-Protein. Effektor caspases wird dann durch diese energischer Initiator caspases durch die proteolytic Spaltung aktiviert. Der aktive Effektor caspases dann proteolytically erniedrigt einen Gastgeber von intrazellulären Proteinen, um das Zelltodesprogramm auszuführen.

Caspase-unabhängiger apoptotic Pfad

Dort auch besteht ein caspase-unabhängiger apoptotic Pfad, der durch AIF vermittelt wird (Faktor apoptosis-veranlassend).

Ausführung

Viele Pfade und Signale führen zu apoptosis, aber es gibt nur einen Mechanismus, der wirklich den Tod einer Zelle herbeiführt. Nachdem eine Zelle Stimulus erhält, erlebt sie organisierte Degradierung von zellularem organelles durch aktivierten proteolytic caspases. Eine Zelle, die apoptosis erlebt, zeigt eine charakteristische Morphologie:

1. Zellzusammenschrumpfen und das Runden werden wegen der Depression des proteinaceous cytoskeleton durch caspases gezeigt.
2. Das Zytoplasma scheint dicht, und die organelles scheinen dicht gepackt.
3. Chromatin erlebt Kondensation in Kompaktflecke gegen den Kernumschlag (auch bekannt als den perinuclear Umschlag) in einem Prozess bekannt als pyknosis, ein Gütestempel von apoptosis.
4. Der Kernumschlag wird diskontinuierlich, und die DNA darin wird in einem Prozess gebrochen, der auf als karyorrhexis verwiesen ist. Der Kern bricht in mehrere getrennte chromatin Körper oder nucleosomal Einheiten wegen der Degradierung der DNA ein.
5. Die Zellmembran zeigt unregelmäßige Knospen bekannt als blebs.
6. Die Zelle bricht in genannte apoptotic Körper mehrerer vesicles auseinander, die dann phagocytosed sind.

Apoptosis schreitet schnell fort, und seine Produkte werden schnell entfernt, es schwierig machend, zu entdecken oder sich zu vergegenwärtigen. Während karyorrhexis, endonuclease Aktivierung verlässt kurze DNA-Bruchstücke, die regelmäßig in der Größe unter Drogeneinfluss sind. Diese geben eine Eigenschaft "laddered" Äußeres auf dem Agar-Gel nach der Elektrophorese. Tests auf die DNA laddering unterscheiden apoptosis von ischemic oder toxischem Zelltod.

Eliminierung von toten Zellen

Die Eliminierung von toten Zellen durch das Grenzen phagocytic an Zellen ist efferocytosis genannt worden.

Sterbende Zellen, die die Endstufen von apoptosis erleben, zeigen phagocytotic Moleküle wie phosphatidylserine auf ihrer Zelloberfläche. Phosphatidylserine wird normalerweise auf der cytosolic Oberfläche der Plasmamembran gefunden, aber wird während apoptosis zur Extracellular-Oberfläche durch ein hypothetisches Protein bekannt als scramblase neu verteilt. Diese Moleküle kennzeichnen die Zelle für phagocytosis durch Zellen, die die passenden Empfänger wie macrophages besitzen. Nach der Anerkennung reorganisiert der phagocyte seinen cytoskeleton für engulfment der Zelle. Die Eliminierung von sterbenden Zellen durch phagocytes kommt auf eine regelmäßige Weise vor, ohne eine entzündliche Antwort zu entlocken.

Pfad-Knock-Outs von Apoptosis

Viele Knock-Outs sind in den apoptosis Pfaden gemacht worden, die Funktion von jedem der Proteine zu prüfen. Mehrere caspases, zusätzlich zu APAF-1 und FADD, sind verändert worden, um den neuen Phänotyp zu bestimmen. Um einen Knock-Out des Geschwulst-Nekrose-Faktors (TNF) zu schaffen, wurde ein exon, der den nucleotides 3704-5364 enthält, vom Gen entfernt. Dieser exon verschlüsselt einen Teil des reifen TNF Gebiets, sowie die Führer-Folge, die ein hoch erhaltenes für die richtige intrazelluläre Verarbeitung notwendiges Gebiet ist. TNF-/-Mäuse entwickeln sich normalerweise und haben keine groben strukturellen oder morphologischen Abnormitäten. Jedoch, auf die Immunisierung mit SRBC (Schafe rote Blutzellen), haben diese Mäuse einen Mangel in der Reifung einer Antikörper-Antwort demonstriert; sie sind im Stande gewesen, normale Niveaus von IgM zu erzeugen, aber konnten spezifische Niveaus von IgG nicht entwickeln. Apaf-1 ist das Protein, das caspase 9 durch die Spaltung anmacht, um die Caspase-Kaskade zu beginnen, die zu apoptosis führt. Da eine-/-Veränderung im APAF-1 Gen tödlich embryonisch ist, wurde eine Genfalle-Strategie verwendet, um einen APAF-1-/-Maus zu erzeugen. Diese Feinprobe wird verwendet, um Genfunktion durch das Schaffen einer intragenic Genfusion zu stören. Wenn eine APAF-1 Genfalle in Zellen eingeführt wird, kommen viele morphologische Änderungen, wie Spaltwirbel, die Fortsetzung des Zwischendigitalwebs vor, und öffnen Gehirn. Zusätzlich, nach dem embryonischen Tag 12.5, hat das Gehirn der Embryos mehrere Strukturänderungen gezeigt. Interessanterweise werden APAF-1 Zellen vor apoptosis Stimuli wie Ausstrahlen geschützt. Eine BAX-1 Knock-Out-Maus stellt normale forebrain Bildung und einen verminderten programmierten Zelltod in einigen neuronal Bevölkerungen und im Rückenmark aus, zu einer Zunahme in Motorneuronen führend.

Die caspase Proteine sind integrale Bestandteile des apoptosis Pfads so, hieraus folgt dass gemachte Knock-Outs sich ändernde Beschädigen-Ergebnisse haben. Ein caspase 9 Knock-Out führt zu einer strengen Gehirnmissbildung. Ein caspase 8 Knock-Out führt zu Herzmisserfolg und so embryonischer tödlicher Wirkung. Jedoch, mit dem Gebrauch der Cre-Räucherlachs-Technologie, ein caspase ist 8 Knock-Out geschaffen worden, der eine Zunahme in peripherischen T Zellen, einer verschlechterten T Zellantwort und einem Defekt im Nerventube-Verschluss ausstellt. Interessanterweise, wie man fand, waren diese Mäuse gegen apoptosis widerstandsfähig, der durch CD95, TNFR usw. vermittelt ist, aber gegen apoptosis nicht widerstandsfähig ist, der durch das UV Ausstrahlen, chemotherapeutic Rauschgifte und andere Stimuli verursacht ist. Schließlich wurde ein caspase 3 Knock-Out durch ectopic Zellmassen im Gehirn und den anomalen Apoptotic-Eigenschaften wie Membran blebbing oder Kernzersplitterung charakterisiert. Eine bemerkenswerte Eigenschaft dieser KO Mäuse ist, dass sie einen sehr eingeschränkten Phänotyp haben: Casp3, 9, APAF-1 KO Mäuse haben Deformierungen des Nervengewebes und FADD und Casp, den 8 KO fehlerhafter Herzentwicklung jedoch in beiden Typen von KO gezeigt haben, waren andere Organe entwickelt normalerweise und einige Zelltypen noch zu apoptotic Stimuli empfindlich, die darauf hinweisen, dass unbekannte proapoptotic Pfade bestehen.

Implikation in Krankheit

Fehlerhafte apoptotic Pfade

Die vielen verschiedenen Typen von apoptotic Pfaden enthalten eine Menge von verschiedenen biochemischen Bestandteilen, viele von ihnen noch nicht verstanden. Da ein Pfad in der Natur mehr oder weniger folgend ist, ist es ein Opfer der Kausalität; das Entfernen oder das Ändern eines Bestandteils führen zu einer Wirkung in einem anderen. In einem lebenden Organismus kann das unglückselige Effekten, häufig in der Form der Krankheit oder Unordnung haben. Eine Diskussion jeder durch die Modifizierung der verschiedenen apoptotic Pfade verursachten Krankheit würde unpraktisch sein, aber das Konzept, das auf jedem liegt, ist dasselbe: Die normale Wirkung des Pfads ist auf solche Art und Weise gestört worden, um die Fähigkeit der Zelle zu verschlechtern, normalen apoptosis zu erleben. Das läuft auf eine Zelle hinaus, die vorbei an seinem "Gebrauch durch das Datum" lebt und im Stande ist, zu wiederholen und auf jede fehlerhafte Maschinerie zu seiner Nachkommenschaft zu verzichten, die Wahrscheinlichkeit der Zelle vergrößernd, die krebsbefallen oder krank wird.

Ein kürzlich beschriebenes Beispiel dieses Konzepts in der Handlung kann in der Entwicklung eines Lungenkrebses genannt NCI-H460 gesehen werden. Der X-linked Hemmstoff des apoptosis Proteins (XIAP) wird in Zellen der H460 Zelllinie überausgedrückt. XIAPs binden zur bearbeiteten Form von caspase-9, und unterdrücken die Tätigkeit des apoptotic Aktivators cytochrome c, deshalb führt Überausdruck zu einer Abnahme im Betrag von proapoptotic agonists. Demzufolge ist das Gleichgewicht von anti-apoptotic und proapoptotic Effektoren zu Gunsten vom ersteren aufgebracht, und die beschädigten Zellen setzen fort, trotz des leitet zu wiederholen, um zu sterben.

Dysregulation von p53

Das Protein des Geschwulst-Entstörgeräts p53 wächst an, wenn DNA wegen einer Kette von biochemischen Faktoren beschädigt wird. Ein Teil dieses Pfads schließt Alpha-Interferon und Beta-Interferon ein, die Abschrift des p53 Gens veranlassen und auf die Zunahme des p53 Protein-Niveaus und Erhöhung des Krebs-Zell-Apoptosis hinauslaufen. p53 hält die Zelle davon ab, durch das Aufhören des Zellzyklus an G1 oder Zwischenphase zu wiederholen, die Zellzeit zu geben, um zu reparieren, jedoch wird es apoptosis veranlassen, wenn Schaden umfassend ist und Reparatur-Anstrengungen scheitern. Jede Störung zur Regulierung des p53 oder der Interferongene wird hinauslaufen hat apoptosis und die mögliche Bildung von Geschwülsten verschlechtert.

Hemmung von apoptosis

Die Hemmung von apoptosis kann auf mehrere Krebse, autogeschützte Krankheiten, entzündliche Krankheiten und Vireninfektionen hinauslaufen. Es wurde ursprünglich geglaubt, dass die verbundene Anhäufung von Zellen wegen einer Zunahme in der Zellproliferation war, aber es ist jetzt bekannt, dass es auch wegen einer Abnahme im Zelltod ist. Die allgemeinste von diesen Krankheiten ist Krebs, die Krankheit der übermäßigen Zellproliferation, die häufig durch einen Überausdruck von IAP Familienmitgliedern charakterisiert wird. Infolgedessen erfahren die bösartigen Zellen eine anomale Antwort auf die apoptosis Induktion: Zyklus-Regulierungsgene (wie p53, ras oder c-myc) werden verändert oder inactivated in kranken Zellen, und weitere Gene (wie bcl-2) modifizieren auch ihren Ausdruck in Geschwülsten.

Zellhemmung von HeLa von apoptosis

Apoptosis in Zellen von HeLa wird durch durch die Zelle erzeugte Proteine gehemmt, diese hemmenden Proteine nehmen retinoblastoma Geschwulst-Unterdrücken-Proteine ins Visier. Diese Geschwulst-Unterdrücken-Proteine regeln den Zellzyklus, aber werden untätig, wenn gebunden, zu einem hemmenden Protein gemacht. HPV E6 und E7 sind hemmende durch den menschlichen papillomavirus ausgedrückte Proteine, HPV ist für die Bildung der Halsgeschwulst verantwortlich, von der Zellen von HeLa abgeleitet werden. HPV E6 verursacht p53, der den Zellzyklus regelt, um untätig zu werden. HPV E7 bindet zu retinoblastoma Geschwulst-Unterdrücken-Proteinen und beschränkt seine Fähigkeit, Zellabteilung zu kontrollieren. Diese zwei hemmenden Proteine sind für die Zellunsterblichkeit von HeLa durch das Hemmen apoptosis teilweise verantwortlich, um vorzukommen. CDV ist im Stande, apoptosis trotz der Anwesenheit dieser hemmenden Proteine zu veranlassen. Das ist ein wichtiges oncolytic Eigentum von CDV, dieses Virus ist dazu fähig, Eckzahn lymphoma Zellen zu töten. Oncoproteins E6 und E7 verlassen noch p53 untätig, aber sie sind nicht im Stande, die Aktivierung von von der Betonung der Vireninfektion veranlasstem caspases zu vermeiden. Diese oncolytic Eigenschaften haben eine viel versprechende Verbindung zwischen CDV und lymphoma apoptosis zur Verfügung gestellt, der zu Entwicklung von alternativen Behandlungsmethoden sowohl für den Eckzahn lymphoma als auch für menschlichen non-Hodgkin lymphoma führen kann. Wie man denkt, sind Defekte im Zellzyklus für bestimmte Geschwulst-Zellen verantwortlich, die Chemotherapie oder Radiation widerstehen, so ist ein Virus, das apoptosis trotz Defekte im Zellzyklus veranlassen kann, für die Krebs-Behandlung nützlich.

Behandlungen

Die Hauptmethode der Behandlung für den Tod signalzusammenhängende Krankheiten schließen entweder Erhöhung oder das Verringern der Empfänglichkeit von apoptosis in kranken Zellen je nachdem ein, ob die Krankheit entweder durch die Hemmung oder durch das Übermaß apoptosis verursacht wird. Zum Beispiel haben Behandlungen zum Ziel, apoptosis wieder herzustellen, um Krankheiten mit dem unzulänglichen Zelltod zu behandeln, und die apoptotic Schwelle zu vergrößern, um mit dem übermäßigen Zelltod beteiligte Krankheiten zu behandeln. Um apoptosis zu stimulieren, kann man die Zahl des Todesempfängers ligands (wie TNF oder SPUR) steigern, gegen den anti-apoptotic Bcl-2 Pfad ankämpfen, oder Smac mimetics einführen, um den Hemmstoff (IAPs) zu hemmen. Die Hinzufügung von Agenten wie Herceptin, Iressa oder Gleevec arbeitet, um Zellen zu verhindern, Rad zu fahren und Ursachen apoptosis Aktivierung durch das Blockieren des Wachstums und Überlebens, das weiter stromaufwärts signalisiert. Schließlich versetzt das Hinzufügen p53-MDM2 Komplexe p53 und aktiviert den p53 Pfad, zu Zellzyklus-Verhaftung und apoptosis führend. Viele verschiedene Methoden können verwendet werden, um apoptosis in verschiedenen Plätzen entlang dem Tod Signalpfad zu stimulieren.

Überaktiver apoptosis

Andererseits kann der Verlust der Kontrolle des Zelltodes (auf Übermaß apoptosis hinauslaufend), zu neurodegenerative Krankheiten, hematologic Krankheiten und Gewebeschaden führen. Der Fortschritt des HIV wird mit dem Übermaß, ungeregeltem apoptosis direkt verbunden. In einer gesunden Person ist die Zahl von CD4 + Lymphozyten im Gleichgewicht mit den durch das Knochenmark erzeugten Zellen; jedoch, in HIV-positiven Patienten, wird dieses Gleichgewicht wegen einer Unfähigkeit des Knochenmarks verloren, CD4 + Zellen zu regenerieren. Im Fall von HIV CD4 + sterben Lymphozyten an einer beschleunigten Rate durch nicht kontrollierten apoptosis, wenn stimuliert.

Behandlungen

Behandlungen, die zum Ziel haben, apoptosis zu hemmen, arbeiten, um gleichzeitig den Ausdruck von proapoptotic Faktoren zu hemmen und den Ausdruck von anti-apoptotic Faktoren zu fördern. Mit dem frei Kai veranlasster apoptosis kann durch den Gebrauch von FLIPS blockiert werden (FLICE-hemmende Proteine, die caspases-8 und-10 hemmen), Bcl-2 (verhindert der cytochrome c Ausgabe und die nachfolgende Aktivierung von caspase 9), und CrmA (Ansprechmodifikator von Cytokine A). Die Erhöhung der Konzentration von IAPs arbeitet, um spezifischen caspases zu blockieren. Schließlich fördert das Protein von Akt kinase Zellüberleben durch zwei Pfade. Akt phosphorylates und Hemmungen Bas (ein Bcl-2 Familienmitglied), Bas veranlassend, mit dem 14-3-3 Schafott aufeinander zu wirken, auf Trennung von Bcl und so Zellüberleben hinauslaufend. Akt aktiviert auch IKKα, der zu NF-κB Aktivierung und Zellüberleben führt. Aktiver NF-κB veranlasst den Ausdruck von anti-apoptotic Genen wie Bcl-2, auf Hemmung von apoptosis hinauslaufend. Wie man gefunden hat, hat NF-κB sowohl eine antiapoptotic Rolle als auch proapoptotic Rolle gespielt, je nachdem die Stimuli verwertet haben und der Zelltyp.

HIV-Fortschritt

Der Fortschritt der menschlichen Immunschwäche-Virus-Infektion in AIDS ist in erster Linie wegen der Erschöpfung von CD4 + T-Helfer-Lymphozyten gewissermaßen, der für das Knochenmark des Körpers zu schnell ist, um die Zellen wieder zu füllen, zu einem in Verlegenheit gebrachten Immunsystem führend. Einer der Mechanismen, durch die T-Helfer-Zellen entleert werden, ist apoptosis, der sich aus einer Reihe von biochemischen Pfaden ergibt:

1. HIV-Enzyme schalten anti-apoptotic Bcl-2 aus Das führt Zelltod, aber Blüte nicht direkt herbei die Zelle für apoptosis sollte das passende Signal erhalten werden. In der Parallele aktivieren diese Enzyme proapoptotic procaspase-8, der wirklich die mitochondrial Ereignisse von apoptosis direkt aktiviert.
2. HIV kann das Niveau von Zellproteinen vergrößern, die mit dem frei Kai vermittelten apoptosis veranlassen.
3. HIV-Proteine vermindern den Betrag von CD4 glycoprotein Anschreiber-Gegenwart auf der Zellmembran.
4. Die veröffentlichte Virenpartikel- und Protein-Gegenwart in extracellular Flüssigkeit ist im Stande, apoptosis in nahe gelegenen Helfer-Zellen "des Zuschauers" T zu veranlassen.
5. HIV vermindert die Produktion von Molekülen, die an der Markierung der Zelle für apoptosis beteiligt sind, die Virus-Zeit gebend, um zu wiederholen und fortzusetzen, apoptotic Agenten und virions ins Umgebungsgewebe zu befreien.
6. Der angesteckte CD4 + Zelle kann auch das Todessignal von einem cytotoxic T Zelle erhalten.

Zellen können auch als eine direkte Folge der Vireninfektion sterben. HIV 1 Ausdruck veranlasst röhrenförmige Zelle G2/M Verhaftung und apoptosis. Der Fortschritt von HIV bis AIDS ist nicht unmittelbar oder sogar notwendigerweise schnell; die cytotoxic Tätigkeit des HIV zu CD4 + werden Lymphozyten als AIDS einmal ein CD4 eines gegebenen Patienten + klassifiziert Zellzählung fällt unten 200.

Vireninfektion

Die Vireninduktion von apoptosis kommt vor, wenn eine oder mehrere Zellen eines lebenden Organismus mit einem Virus angesteckt werden, das zu Zelltod führt. Der Zelltod in Organismen ist für die normale Entwicklung von Zellen und der Zellzyklus-Reifung notwendig. Es ist auch im Aufrechterhalten der regelmäßigen Funktionen und Tätigkeiten von Zellen wichtig.

Viren können apoptosis von angesteckten Zellen über eine Reihe von Mechanismen auslösen einschließlich:

• Empfänger-Schwergängigkeit.
• Aktivierung von Protein kinase R (PKR).
• Wechselwirkung mit p53.
• Der Ausdruck von Virenproteinen hat sich zu MHC Proteinen auf der Oberfläche der angesteckten Zelle gepaart, Anerkennung durch Zellen des Immunsystems erlaubend (wie Natürlicher Mörder und cytotoxic T Zellen), die dann die angesteckte Zelle veranlassen, apoptosis zu erleben.

bekannt, verursacht Hundestaupe-Virus (CDV) apoptosis im Zentralnervensystem und lymphoid Gewebe von angesteckten Hunden in vivo und in vitro.

Durch CDV verursachter Apoptosis wird normalerweise über den unwesentlichen Pfad veranlasst, der caspases aktiviert, die Zellfunktion stören und schließlich zum Zelltod führt. In normalen Zellen aktiviert CDV caspase-8 zuerst, der als das Initiator-Protein arbeitet, das vom Scharfrichter-Protein caspase-3 gefolgt ist. Jedoch schließt apoptosis, der durch CDV in Zellen von HeLa veranlasst ist, das Initiator-Protein caspase-8 nicht ein. Zelle von HeLa apoptosis verursacht durch CDV folgt einem verschiedenen Mechanismus als in vero Zelllinien. Diese Änderung in der Caspase-Kaskade weist darauf hin, dass CDV apoptosis über den inneren Pfad veranlasst, des Bedürfnisses nach dem Initiatoren caspase-8 ausschließend. Das Scharfrichter-Protein wird stattdessen durch die inneren Stimuli aktiviert, die durch Vireninfektion nicht eine Caspase-Kaskade verursacht sind.

Das Oropouche Virus (OROV) wird in der Familie Bunyaviridae gefunden. Die Studie von von Bunyaviridae verursachtem apoptosis wurde 1996 begonnen, als es bemerkt wurde, dass apoptosis durch das Virus von La Crosse in die Nierezellen von Baby-Hamstern und in den Verstand von Baby-Mäusen veranlasst wurde.

OROV ist eine Krankheit, die zwischen Menschen durch die scharfe Mücke (Culicoides paraensis) übersandt wird. Es wird einen zoonotic arbovirus genannt und verursacht fiebrige Krankheit, die durch den Anfall eines plötzlichen als Fieber von Oropouche bekannten Fiebers charakterisiert ist.

Das Oropouche Virus verursacht auch Störung in kultivierten Zellen - Zellen, die in verschiedenen und spezifischen Bedingungen kultiviert werden. Ein Beispiel davon kann in Zellen von HeLa gesehen werden, wodurch die Zellen beginnen zu degenerieren, kurz nachdem sie angesteckt werden.

Mit dem Gebrauch der Gel-Elektrophorese kann es bemerkt werden, dass OROV DNA-Zersplitterung in Zellen von HeLa verursacht. Es kann durch das Zählen, das Messen und das Analysieren der Zellen der Sub/G1 Zellbevölkerung interpretiert werden. Wenn Zellen von HeLA mit OROV angesteckt werden, wird der cytochrome C von der Membran des mitochondria in den cytosol der Zellen veröffentlicht. Dieser Typ der Wechselwirkung zeigt, dass apoptosis über einen inneren Pfad aktiviert wird.

In der Größenordnung von apoptosis, um innerhalb von OROV, Virenunüberzug vorzukommen, ist Vireninternalization zusammen mit der Erwiderung von Zellen notwendig. Apoptosis in einigen Viren wird durch extracellular Stimuli jedoch aktiviert, Studien haben demonstriert, dass die Infektion von OROV apoptosis veranlasst, durch intrazelluläre Stimuli aktiviert zu werden, und den mitochondria einschließt.

Die meisten Viren verschlüsseln Proteine, die apoptosis hemmen können. Mehrere Viren verschlüsseln Virenhomologs von Bcl-2. Diese homologs können proapoptotic Proteine wie BAX und BAK hemmen, die für die Aktivierung von apoptosis notwendig sind. Beispiele von Bcl-2 Virenproteinen schließen das Virus von Epstein-Barr BHRF1 Protein und das adenovirus Protein von E1B 19K ein. Einige Viren drücken caspase Hemmstoffe aus, die caspase Tätigkeit hemmen und ein Beispiel das Protein von CrmA von Kuhpocken-Viren ist. Während mehrere Viren die Effekten von TNF und Frei Kai blockieren können. Zum Beispiel kann die M T2 Protein von myxoma Viren TNF das Hindern davon binden, den TNF Empfänger zu binden und eine Antwort zu veranlassen. Außerdem drücken viele Viren p53 Hemmstoffe aus, die p53 binden und seinen transcriptional transactivation Tätigkeit hemmen können. Folglich kann p53 nicht apoptosis veranlassen, da es den Ausdruck von proapoptotic Proteinen nicht veranlassen kann. Der adenovirus E1B-55K Protein und die Leberentzündung B Virus HBx Protein ist Beispiele von Virenproteinen, die solch eine Funktion durchführen können.

Interessanterweise können Viren intakt von apoptosis besonders in den letzten Stufen der Infektion bleiben. Sie können in den apoptotic Körpern exportiert werden, die von von der Oberfläche der sterbenden Zelle und der Tatsache drücken, dass sie durch phagocytes überflutet werden, verhindert die Einleitung einer Gastgeber-Antwort. Das bevorzugt die Ausbreitung des Virus.

Apoptosis in Werken

Der programmierte Zelltod in Werken hat mehrere molekulare Ähnlichkeiten zum Tier apoptosis, aber es hat auch Unterschiede, namentlich die Anwesenheit einer Zellwand und der Mangel an einem Immunsystem, das die Stücke der toten Zelle entfernt. Statt einer geschützten Antwort synthetisiert die sterbende Zelle Substanzen, um sich zu brechen, und legt sie in einen vacuole, der zerspringt, weil die Zelle stirbt. Ob dieser ganze Prozess Tier apoptosis nah genug ähnelt, um zu bevollmächtigen, dass das Verwenden des Namens apoptosis (im Vergleich mit dem allgemeineren programmierten Zelltod) unklar ist.

Caspase unabhängiger apoptosis

Die Charakterisierung des caspases hat die Entwicklung von caspase Hemmstoffen erlaubt, die verwendet werden können, um zu bestimmen, ob ein Zellprozess mit aktivem caspases verbunden ist. Das Verwenden dieser Hemmstoffe es wurde entdeckt, dass Zellen sterben können, während sie eine Morphologie zeigen, die apoptosis ohne caspase Aktivierung ähnlich ist. Spätere Studien haben dieses Phänomen mit der Ausgabe von AIF (apoptosis das Verursachen des Faktors) vom mitochondria verbunden, und seine Versetzung in den Kern hat durch seinen NLS (Kernlokalisierungssignal) vermittelt. Innerhalb des mitochondria wird AIF in die innere Membran verankert. Um befreit zu werden, wird das Protein durch einen vom Kalzium abhängigen calpain zerspaltet machen Spaß pro-.

Protein von Apoptosis Subzellpositionsvorhersage

2003 wurde eine Methode entwickelt, um Subzellposition von apoptosis Proteinen vorauszusagen

Nachher wurden verschiedene Weisen der Pseudoaminosäure-Zusammensetzung von Chou entwickelt, für die Qualität zu verbessern, Subzelllokalisierung von apoptosis Proteinen vorauszusagen, die auf ihrer Folge-Information gestützt sind, allein.

Siehe auch

• Anoikis
• Apaf-1
• Apo2.7
• Apoptotic DNA-Zersplitterung
• Atromentin veranlasst apoptosis in menschlicher Leukämie U937 Zellen.
• Autolysis
• Autophagy
• Cisplatin
• Entosis
• Immunitätsforschung
• Nekrose
• Necrobiosis
• p53
• cytotoxicity
• Pseudoapoptosis

Links

• Apoptosis & Zelle erscheinen
• Apoptosis & Caspase 3, Der Proteolysis Karte-Zeichentrickfilm
• Apoptosis & Caspase 8, Der Proteolysis Karte-Zeichentrickfilm
• Apoptosis & Caspase 7, Der Proteolysis Karte-Zeichentrickfilm
• Apoptosis Wörterbuch von MiniCOPE - Liste von Apoptosis-Begriffen und Akronymen
• Apoptosis (programmierter Zelltod) - die virtuelle Bibliothek der Biochemie- und Zellbiologie
• Apoptosis Forschungsportal
• Apoptosis Info Apoptosis Protokolle, Artikel, Nachrichten und neue Veröffentlichungen.
• Datenbank von Proteinen, die an apoptosis beteiligt sind
• Apoptosis Video
• Apoptosis Video (WEHI auf Youtube)
• Die Mechanismen der Biologie-Seiten von Apoptosis Kimball. Einfache Erklärung der Mechanismen von apoptosis, der durch innere Signale (bcl-2), entlang dem caspase-9, caspase-3 und caspase-7 Pfad ausgelöst ist; und durch Außensignale (FREI KAI und TNF), entlang dem caspase 8 Pfad. Zugegriffen am 25. März 2007.
• WikiPathways - Pfad von Apoptosis
• Die Entdeckung der Zeitschrift Self-Destruct Button CR des Krebses (Frühling 2007). Artikel über apoptosis und Krebs.
• Apoptosis lesen online durch Xiaodong Wang
• Die Bcl-2 Familiendatenbank
• DeathBase: Eine Datenbank von Proteinen, die am Zelltod, curated durch Experten beteiligt sind