L APOPTOSI MORTE CELLULARE PROGRAMMATA
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- Bartolomeo Cara
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1 L APOPTOSI MORTE CELLULARE PROGRAMMATA Importante per: *Il corretto sviluppo dell organismo *L omeostasi tissutale *Come risposta cellulare a stress o patogeni
2 Evento Esempio Normale sviluppo embrionale/fetale Normale turnover cellulare Metamorfosi Citotossicitá cellulo-mediata Condizioni di crescita sfavorevoli/patologiche Eliminazione della membrana interdigitale Villi intestinali Regressione della coda degli anfibi Uccisione T-cell mediata Deprivazione di fattori di crescita Irradiazione Esposizione a tossine
3 Apoptosi Morte cellulare programmata Necrosi Morte cellulare incontrollata
4 Apoptosi Morte cellulare programmata Necrosi Morte cellulare incontrollata *Perdita dei contatti cellulari * Condensazione citoplasmatica e riduzione del volume cellulare *Permeabilita normale della membrana Cromatina condensata in tipici aggregati granulari *Frammentazione tipica della cromatina *Frammentazione della cellula in corpi apoptotici senza rilascio di citoplasma *Esposizione della fosfatidilserina *Infiammazione assente *Rigonfiamento cellulare e di tutti i compartimenti *Permeabilita alterata della membrana *Lisi cellulare con rilascio di enzimi lisosomiali nel fluido extracellulare *Infiammazione
5 Apoptosi Morte cellulare programmata Fagocitosi
6 La cellula apoptotica si frammenta in corpi apoptotici (Blebbing) =
7 Nuclei Controllo Apoptosi
8 Nuclei Controllo Apoptosi
9 La cromatina si frammenta con un pattern tipico
10 Questo processo di frammentazione ci consente di individuare le cellule apoptotiche con una colorazione tipica (TUNEL; Terminal-transferase-mediated dutp Nick End Labelling) Dapi Tunel
11 I segnali che provocano l apoptosi possono essere endogeni o esogeni Esempi - Ligando-recettore - Assenza di fattori di crescita - Mutazioni DNA - P53
12 STIMOLO APOPTOTICO CASPASI ESECUTRICI Lamine CAD/ICAD Gelsolina DNA PARP Fodrina APOPTOSI
13 CASPASI C: cisteina asp: specificita per l acido aspartico asi: proteasi Enzimi molto selettivi Esempio di sito bersaglio: DEVD-X
14
15 14 CASPASI Caspasi EFFETTRICI: Prodominio piccolo 3, 6, 7 Caspasi INIZIATRICI: Prodominio grande 8, 9 CARD domain BioMol FC
16 BioMol FC
17 STIMOLO APOPTOTICO? CASPASI ESECUTRICI Lamine CAD/ICAD Gelsolina DNA PARP Fodrina APOPTOSI
18 STIMOLO APOPTOTICO APOPTOSIS Cyt c Apaf1 ATP/dATP Lamine DNA CAD/ICAD CASPASI ESECUTRICI PAK2 Fodrina Gelsolina
19 STIMOLO APOPTOTICO APOPTOSIS Apaf1 Cyt c Casp-9 ATP/dATP Lamine DNA CAD/ICAD CASPASI ESECUTRICI PAK2 Fodrina Gelsolina
20 Control STS Hsp 60 Cyt c Merge Nuclei
21 STIMOLO APOPTOTICO esogeno APOPTOSIS Apaf1 Cyt c Casp-9 ATP/dATP CASPASI ESECUTRICI STIMOLO APOPTOTICO endogeno Lamine DNA CAD/ICAD PAK2 Fodrina Gelsolina
22 I segnali che provocano l apoptosi possono essere endogeni o esogeni Esempi - Ligando-recettore - Assenza di fattori di crescita - Mutazioni DNA - P53
23 Le proteine della famiglia di Bcl-2
24 Le proteine della famiglia di Bcl-2 controllano la permeabilita mitocondriale e il rilascio di citocromo c. Si distinguono in: -proapoptotiche -antiapoptotiche
25 Condividono dei domini di omologia detti BH (Bcl-2 homology). Sono BH1, BH2, BH3, BH4
26 Le proteine Bcl-2: Classificazione ANTI-APOPTOTICHE PRO-APOPTOTICHE Bcl-2 Bcl-XL Bax Bak Bad Bid Bad
27 Le molecole della famiglia Bcl-2 sono molto conservate proapoptotiche (Bid, Bad, Bax, Bak) antiapoptotiche (Bcl-2; Bcl-XL)
28 Interagiscono tra loro per formare eterodimeri o omodimeri
29 Similitudine di Bcl-2, BclxL e Bax con alcune tossine batteriche (colicine, tossina difterica) che formano pori in membrana. Potrebbero formare dei pori attraverso cui passano le proteine rilasciate oppure destabilizzare l equlibrio ionico e indurre la rottura della membrana esterna
30
31 STIMOLO APOPTOTICO esogeno Bcl2 family Cyt c Apaf1 ATP/dATP APOPTOSIS Casp-9 CASPASI ESECUTRICI STIMOLO APOPTOTICO endogeno Lamine DNA CAD/ICAD PAK2 Fodrina Gelsolina
32 I segnali che provocano l apoptosi possono essere endogeni o esogeni Esempi - Ligando-recettore - Assenza di fattori di crescita - Mutazioni DNA - P53
33 STIMOLO APOPTOTICO esogeno FasL Fas BID Casp-8 Bcl2 Bcl-X L Bad Bak Bax APOPTOSI Casp-3 Casp-7 Cyt c Apaf1 ATP/dATP Casp-9
34 FasL Fas FAF1 FLIP FADD PKC Bcl2 Bcl-X L BID Casp-8 Cardiolipin tbid DAPk Diva Aven Bak Bax Apaf1 Hsp27 AIF EndoG Smac Cyt c ATP/dATP Casp-9 NUCLEUS Omi Hsp-70 Hsp-90 XIAP Casp-3 Casp-7 ICAD, Fodrin, Gelsolin, Lamins
35 Evento Esempio Normale sviluppo embrionale/fetale Normale turnover cellulare Metamorfosi Citotossicitá cellulo-mediata Condizioni di crescita sfavorevoli/patologiche Eliminazione della membrana interdigitale Villi intestinali Regressione della coda degli anfibi Uccisione T-cell mediata Deprivazione di fattori di crescita Irradiazione Esposizione a tossine
36 Apoptosi nello sviluppo Knock-out e transgenici hanno aiutato a capire in quali tessuti uno specifico gene apoptotico funziona
37 L apoptosi e ridotta negli embrioni Apaf1-/-
38 Il fenotipo del KO Apaf1 -/- Arti CNS Palato Cranio Occhio Persistenza degli spazi interdigitali Mancata chiusura del tubo neurale, spina bifida. Iperplasia cerebrale dovuta ad una espansione dei progenitori neuronali; esencefalia. Mancata fusione del palato Scorretta ossificazione. Iperproliferazione della retina e riduzione della dimensione della lente. Orecchio interno Malformazione della vescicola otica, scorretta morfogenesi. FC0303
39 Formazione degli spazi interdigitali Assenza di apoptosi Apoptosi regolare
40 Formazione degli spazi interdigitali
41 Formazione degli spazi interdigitali Assenza di apoptosi Apoptosi regolare
42 Formazione degli spazi interdigitali
43 Iperplasia cerebrale ed esencefalia Apaf1-/- wt wt Apaf1-/- Apaf1-/-
44 Malformazioni di tipo cranio-facciale wt Apaf1-/-
45 Palato Apaf1-/- wt
46 L apoptosi e richiesta per la corretta chiusura del tubo neurale Wt mutante
47 Retina iperplastica nei mutanti Apaf1 -/-
48 Apoptosi e Cancro Se il meccanismo apoptotico e non funzionante questo impedisce alla cellula di morire e il blocco dell apoptosi e un meccanismo che promuove la formazione di tumori.
49 Apoptosi e Neurodegenerazioni Se, viceversa, il meccanismo apoptotico e attivato oltre la norma allora si ha la distruzione non fisiologica di cellule. Questo puo portare a malattie come le neurodegenerazioni in cui c e un eccessiva morte neuronale.
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9 Durante lo sviluppo, un esposizione anche transitoria a classi specifiche di farmaci, come gli antagonisti dell NMDA e gli agonisti del GABA-A provoca una diffusa apoptosis neuronale nel cervello di
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APOPTOTIC CELL DEATH L Bongiovanni Attenzione Stress cellulare (sostanze tossiche, agenti fisici o chimici) Necrosi o apoptosi Oppure. sovrapposizione dei due processi. necrosi secondaria ad apoptosi Fattori
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IL NUCLEO Una cellula somatica umana possiede circa 4000 pori nucleari Cisterna perinucleare 40-50 nm La membrana nucleare esterna è continua con le membrane del reticolo endoplasmatico per cui lo spazio
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Il ciclo cellulare G1: marcato accrescimento della cellula, che sintetizza componenti strutturali ed enzimi per la duplicazione del DNA. S: duplicazione del DNA e sintesi di proteine cromosomiche G2:
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Fosfoetanolamina sintetico induce arresto del ciclo cellulare e l'apoptosi nel cancro del seno MCF-7 cellule attraverso la via mitocondriale Figura. 6. ipotetico meccanismo di induzione di apoptosi da
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Apoptosi. Copyright (c) by W. H. Freeman and Company
Apoptosi La morte cellulare e la sua regolazione La morte cellulare programmata è un processo fondamentale che controlla lo sviluppo degli organismi pluricellulari; L apoptosi porta all eliminazione di
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Risposta cellulare allo stress e agli stimoli nocicettivi Ipertrofia Iperplasia Atrofia Metaplasia Danno cellulare Le cellule tendono a mantenere la omeostasi (mantenimento dei parametri fisiologici) OMEOSTASI
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Modificazioni reversibili: dilatazione degli organuli, disgregazione dei ribosomi, formazione di vescicole, ingresso di acqua. Punto di non ritorno: i mitocondri sono fortemente aumentati di volume, con
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I mitocondri sono le centrali energetiche delle cellule eucariotiche Il loro numero varia ampiamente, gli epatociti ne possono contenere 1000/2000 I mitocondri hanno molte proteine pro-apoptotiche che
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Potenziale utilizzo terapeutico dei death receptors A cura di Nicola Russo (BJL) APOPTOSI: morte cellulare programmata o suicidio cellulare È una modalità di morte cellulare attiva, tipica di cellule di
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