MORTE CELLULARE PROGRAMMATA (PCD) APOPTOSI Eliminazione di cellule non desiderate SERVE PER Rimodellamento di organi e tessuti Regolazione del numero di cellule Eliminazione di linfociti (tolleranza) Turn-over dei neutrofili Eliminazone di cellule tumorali, infette o danneggiate CAUSATA DA Carenza di fattori di sopravvivenza Danno al DNA Danno ossidativo Ipossia Misfolding proteico meccanismo comune a tutti gli organismi FONDAMENTALE PER SVILUPPO DELL ORGANISMO E OMEOSTASI TISSUTALE SVILUPPO E FUNZIONAMENTO DEL SISTEMA IMMUNITARIO ELIMINAZIONE DI CELLULE POTENZIALMENTE DANNOSE PER L ORGANISMO
FATTORI DI CRESCITA CRESCITA CELLULARE (aumento del volume) MITOGENI G1- e G1/S-Cdk PROLIFERAZIONE (aumento del numero) CARENZA DI FATTORI DI SOPRAVVIVENZA APOPTOSI (morte cellulare programmata) VARI FATTORI HANNO ATTIVITA MULTIPLE
PROGRAMMA GENETICO
NELLA APOPTOSI Flipping di fosfatidil-serina Segnale MANGIAMI
Cellule di linfoma trattate con il chemioterapico Camptothecin ESPOSIZIONE DI FOSFATIDIL-SERINA sulla faccia esterna della membrana CORPI APOPTOTICI Marcatura con ANNESSINA V Legata a con fluorofori
CASPASI UMANE COINVOLTE NELL INFIAMMAZIONE Caspasi 1 (ICE), 4 e 5 COINVOLTE NELL APOPTOSI Caspasi iniziatrici 2, 8, 9 e 10 Caspasi effettrici 3, 6 e 7
ATTIVAZIONE DELLE CASPASI (Cut on Asp) ATTIVAZIONE A CASCATA Iniziatrici Effettrici Caspasi sempre presenti nella cellula Inibitori di DNAsi Componenti del citoscheletro Molecole di adesione Lamìna nucleare Frammentazione DNA Formazione dei corpi apoptotici Dissolvimento del nucleo
dallo stimolo apoptogeno FRAMMENTAZIONE DEL DNA ENDONUCLEASI DNA ladder DOSAGGIO DEI NICK del DNA Metodo TUNEL
TdT dutp nick end labeling (TUNEL)
MEMBRANA NUCLEARE
APOPTOSI (PCD) Via estrinseca STIMOLO ESTERNO Recettori di morte Procaspasi iniziatrici 8 e/o 10 Via intrinseca STIMOLO INTERNO Mitocondri Procaspasi Iniziatrice 9 DUE MODALITA DI INNESCO MECCANISMI A MONTE DIVERSI Caspasi effettrici UGUALI CONSEGUENZE Formazione di corpi apoptotici
Recettori per Ligando FAS Proteina di membrana VIA ESTRINSECA Oppure recettori per fattori solubili TNF (Tumor Necrosis Factor) Complesso di Segnalazione Death Inducing Signal Comples PROTEOLISI FRAMMENTAZIONE DEL DNA
TNF-α Lymphotoxin / TNF-beta (Myostatin, in muscle) (BMP, bone morphogenetic prot) Fas ligand (FasL)
VIA INTRINSECA in cellule di vertebrati Gruppo EME Nei mitocondri: catena respiratoria Reclutamento e attivazione procaspasi 9 CASCATA PROTEOLITICA Citocromo c Formazione dell eptamero Nel citoplasma: Induzione APOPTOSI
REGOLAZIONE DELLA VIA INTRINSECA Proteine della famiglia Bcl2 Salvaguardano l integrità del mitocondrio inibendo le proteine BH123 Se non più inibite si aggregano sulla membrana mitocondriale: formazione di canali di rilascio per il citocromo c Inibiscono Bcl2 attivando BH123 NON ATTIVE O NON PRESENTI IN CELLULE NORMALI ATTIVAZIONE STIMOLI APOPTOTICI DI VARIA ORIGINE
VIA INTRINSECA INATTIVA ATTIVA STIMOLI APOPTOTICI DI VARIA ORIGINE ATTIVAZIONE DI PROTEINE BH3-only
PRO PCD ANTI PCD
Proteine Anti-IAP rilasciate dal mitocondrio apoptotic protease activating factor Fas-associated death domain iniziatrici effettrici
PROTEINE IAP (inibitori dell apoptosi) INIBIZIONE DELL APOPTOSI A VALLE Inibiscono le caspasi Meccanismo di sicurezza (superamento di una soglia) Scoperte in alcuni virus Meccanismo di controllo importante in Drosofila Nei mammiferi è preponderante il ruolo delle proteine Bcl2
ER Caspase-12
INIBIZIONE dell APOPTOSI a monte AZIONE DI FATTORI DI SOPRAVVIVENZA IGF I in CNS In Drosofila
ATTIVAZIONE dell APOPTOSI a monte BH3-only family sensibilizzatrici? attivatrici APOPTOSI
ATTIVAZIONE dell APOPTOSI a monte BH3-only family sensibilizzatrici? attivatrici APOPTOSI
PRO PCD ANTI PCD
Bcl2 Bcl2 Puma: TRASCRIZIONALE
Mdm2 p53
Induce p21 G1/G2 arrest Induce Puma e Noxa (BH3-only) Bax (BH1-2-3) Mdm2 inibisce l azione di p53 e ne promuove la ubiquitinazione PCD
ATM and ATR exhibit selective target specificities in response to different forms of DNA damage. The ataxia telangiectasia mutated (ATM) protein kinase is activated in response to double strand DNA breaks. ATR (ATM and Rad3-related) protein kinase is activated following ultra-violet (UV) light-induced DNA damage such as pyrimidine dimers.
Danni da radiazioni bloccano l entrata in fase S in attesa di riparazione. SI NO P53 GUARDIANO DEL GENOMA CKI Inibitore di Cdk Rimozione di p21 e proliferazione p53 induce apoptosi Induzione di fattori BH3-only
Ser-Thr kinases Attivate dalla interazione con ciclina. Fosforilazione di substrati specifici G1 G1-Cdk
Homeostatic Regulation of Base Excision Repair by a p53- Induced Phosphatase: Linking Stress Response Pathways with DNA Repair Proteins. If the cell incurs DNA damage, p53-induced cell cycle arrest is accompanied by p53-facilitated DNA repair. In particular, p53 has been demonstrated to promote both nucleotide excision repair (NER) and base excision repair (BER).
ATTIVAZIONE di ONCOGENI Myc, Ras Ubiquitinazione PROTEASOMA
APOPTOSI E TUMORI Resistenza all apoptosi, step cruciale nella tumorigenesi Resistenza ad assenza di fattori di crescita, ipossia, danni al DNA Selezione di cloni più aggressivi e resistenti a molte terapie (e che funzionano proprio inducendo apoptosi) P53, pro-apoptotico, onco-soppressore, Coinvolto nel 50% dei tumori. (forme dominanti negative ) Trattamenti: Farmaci per scalzare Mdm2. Terapia genica Farmaci BH3-mimetici Bcl-2 (B-cell lymphoma 2), proto-oncogene attivato per traslocazione al locus delle immunoglobuline. Geni pro-apoptotici possono essere onco-soppressori.
Trattamento dei tumori (radiazioni, chemioterapia) Ulteriori mutazioni Danni al DNA soprattutto nelle cellule cancerose Blocco della PCD nelle cellule tumorali APOPTOSI Resistenza ai trattamenti
Farmaci mimetici di BH3-only
Bcl-2 (B-cell lymphoma 2) PRO PCD PROTO-ONCOGENI ANTI PCD Possibili ONCOSOPPRESSORI (ridondanza)
TUMORI DA INFEZIONI VIRALI Virus del Papilloma (HPV) Verruche a livello cutaneo (forme benigne) Lesioni della mucosa uterina (possibili tumori maligni) Varie proteine del virus sono capaci di : E5 inibire la formazione di DISC ai RECETTORI DI MORTE E6 legarsi a p53 e promuoverne la ubiquitinizzazione E7 inibisce rb (retinoblastoma) Apoptosi bloccata Induce proliferazione
Via di segnalazione per fattori MITOGENI start Retinoblastoma Rb
anoikis Le cellule di un tessuto sono sensibili alle interazioni con ECM ed altre cellule. Quando i contatti (integrine) sono difettosi o assenti la cellula va in anoikis (anchorage-dependent survival). Anoikis stimolata da segnali diversi da quelli di danno cellulare, ma che poi utilizzano gli stessi strumenti a valle (danno mitocondriale e caspasi). Resistenza all anoikis cruciale nel processo metastatico. (anchorage-independent growth)
anoikis Via comune
ATTIVAZIONE dell APOPTOSI a monte BH3-only family sensibilizzatrici? attivatrici APOPTOSI
anoikis Focal adhesion kinase
anoikis
anoikis Focal adhesion kinase
Paxillina, fak e p130cas (adesioi focali) digeriti da caspasi 3 Specificità di tessuto
Repressione di E-caderine