Реферат: Апоптоз - программируемая клеточная смерть

У многоклеточных организмов – животных, растений и грибов –генетически заложена программа гибели клеток. Формообразовательные процессы вонтогенезе, позитивная и негативная селекция Т- и В-лимфоцитов у животных,гиперчувствительный ответ растений на вторжение патогена, осенний листопад –лишь несколько примеров программируемой клеточной смерти (ПКС). ПКСспособствует сохранению порядка и нормального функционирования биологическойсистемы, очищая от невостребованных, больных, закончивших свой жизненный циклили появившихся врезультате мутаций потенциально опасных клеток.

7октября 2002 г. Нобелев­ский комитет по физиоло­гии и медицине в Каролин­ском институте Стокгольма объ­явил оприсуждении премии С.Бреннеру, X.P.Xopвицу  и Дж.Салстону  «за открытие в об­ласти генетическойрегуляции развития органов и запрограм­мированнойсмерти клетки».

Тот факт, что онтогенезна­ходится под генетическим кон­тролем,вряд ли мог кого-то уди­вить даже в далекие уже 70-е го­ды ушедшего XX в.Такой кон­троль должен был быть, инашел его Бреннер Двое других«нобелевцев» открыли «гены смерти».

Давно уже было очевидно, чтоонтогенез невозможен без ликвидации отдельных клеток, участков тканей и даже целых органов,возникающих на опре­деленных этапахиндивидуаль­ного развития, чтобы затем ис­чезнуть при формировании взрослогоорганизма. Неясно было лишь,происходит такая ликвидацияпосредством фаго­цитоза или каким-тодругим, пока неизвестным путем.

Свои эксперементы   ученыепроводили на нематоде Caenorhabditis elegans.Этот объект

огромные преимущества :

a)очень мала(длиной около 1 мм )

б) прозрачна

в) живет всего пару недель. По этому было просто проследить судьбу каждой из  составляющих ее 959 от оплодотворенной яйцеклетки  вплотьдо взрослой особи.Бреннер использовали мутаген(метилэтансульфонат) и получил мутации, останавливающие развитие отдельны этапов онтогенеза, и идентифицировал  гены, ответственные за них.

Салстон обратил вниманиена то, что взрослая нематода должнабыла бы состоять из 1090кл. а не из 959 т. е. 131 кл. погибает в ходеонтогенеза встав на путь запрограммированной смерти (апоптоза). Сал­он идентифицировал первый ген клеточногосамоубийства — nuc--1, небходимый для деградации ДНК в умирающей клетке. В те же 70-еХорвиц продол-ил   исследование   Бреннера оноткрыл гены ced-З и ced-4, необходимые для клеточногосамоубийства. Впоследствии Хорвиц описол также ген ced-9,удерживающий клетку от апоптоза, пока не пришло время, и нашел соответствующие гены у высших животных ичеловека.

Апоптоз и некроз – два варианта клеточной смерти

 Существует два различных вида клеточной смерти у животных –апоптоза и некроза.

Картина апоптоза у животных – это переход фосфатидилсеринаиз внутреннего монослоя цитоплазматической мембраны в наружный монослой,уменьшение объема клетки, сморщивание цитоплазматической мембраны, конденсацияядра(кариорексис и кариопикноз: кариорексис-маргинация гетерохроматина иобразование кольца из отдельных глыбок; пикноз-сжатие ядер), разрывы нитиядерной ДНК и последующий распад ядра на части, фрагментация клетки намембранные везикулы с внутриклеточным содержимым (апоптозные тельца),фагоцитирующиеся макрофагами и клетками-соседями. Такая же участь постигаетклетку, когда в ней произошла мутация, которая может привести к опухолевомуразрастанию ткани, когда она становится ненужной для организма, например, впроцессе онтогенетического развития или, применительно к лимфоцитам, назаключительных этапах инфекционного процесса, когда организм уже не нуждается вдальнейшей выработке антител [5–7].

Есть и другая, патологическая, форма клеточной смерти –некроз. Такая смерть постигает клетку, когда Т-киллер своевременно нераспорядился судьбой инфицированной клетки, наставив ее на путь апоптоза. Вирусили иной паразит, размножившись в клетке, разрушает ее: клетка лизируется, еесодержимое изливается наружу, в межклеточное пространство. Некоторыевнутриклеточные паразиты, включая простейшее Toxoplasma gondii(возбудитель токсоплазмоза), способны к подавлению апоптоза. Новое поколениепаразитов устремляется в соседние клетки, нанося все больший и больший ущерборганизму. Начинается воспалительный процесс, исходом которого может быть каквыздоровление, так и гибель организма. Некротическую гибель могут вызыватьфизические или химические повреждения, например, обморожение или ожог,органические растворители, гипоксия, отравление, гипотонический шок и др.

Наличие или отсутствие воспаления у животных используетсякак признак, позволяющий отличить апоптоз от некроза.

Некроз характеризуется разрывом цитоплазматической ивнутриклеточных мембран, что приводит к разрушению органелл, высвобождениюлизосомальных ферментов и выходу содержимого цитоплазмы в межклеточноепространство (рис. 1). При апоптозе сохраняется целостность мембран, органеллывыглядят морфологически интактными, а продукты дробления клетки, апоптозныетельца (или везикулы) представляют собой отдельные фрагменты, окруженныемембраной (рис. 1).

/>

Рис. 1. Изменение ультраструктуры клеток животных принекрозе и апоптозе. 1 – нормальная клетка, 2 – апоптотическое сморщиваниеклетки с образованием пузырчатых выростов, 3 – фрагментация клетки собразованием апоптотических везикул, 4 – набухание клетки при некрозе, 5 – некротическаядезинтеграция клетки

Большинство ученых  сходятся в мнении, что апоптоз наступаетв результате энзиматического распада хроматина в ядре клетки, при этомэндонуклеазы клетки начинают разрезать молекулу ДНК с образованием моно- иолигомеров. Нуклеазной атаке подвергаются не только эухроматиновые, но испирализованные уплотненные гетерохроматиновые участки ядра. Для того чтобызапустить этот процесс клетка должна произвести ферменты — нуклеазы, а дляэтого, в свою очередь, в клетке происходит усиление процессов транскрипции(биосинтез РНК) и трансляции (биосинтез белка). Имеются данные, что ингибиторыбелкового синтеза — циклогексамид и пуромицин — предотвращают энзиматическийраспад хроматина и могут предотвратить или отсрочить процесс апоптоза. На даныймомент известно несколько путей для апоптоза.

Во-первых это путь энзиматического перевариваниямежнуклеосомных пространств и нарезание фрагментов размером в 200 нуклеотидов

2) во вторых это гетерохроматизация хроматина без разрезанияДНК

/>

1 ЭТАП — Воздействие на хроматин ядра нуклеазами и (или)ферментами конденсации

2 ЭТАП — Образование фрагментов ДНК и (или) конденсацияхроматина

3 ЭТАП — Резорбция хроматина (кариорексис и карилизис)

Как установлено  интерфазная картина  хромосом:

По этим представлениям в основе надхромосомной организацииядер у эукариот лежит общее периферическое распределение интерфазных хромосомвблизи от ядерной мембраны с прикреплением к ней участков хромосом, несущихгетерохроматиновые блоки. Места прикрепления, как правило, связаны с особойфункциональной активностью тех или иных участков генома. Ассоциированная смембраной ДНК имеет более высокий уровень повторяющихся последовательностей,чем основная часть ядерной ДНК. Как оказалось, в результате апоптоза в первуюочередь страдает именно эта часть молекулы ДНК, примыкающая к ядерной мембране.

Молекулярные механизмы апоптоза

Апоптоз – многоэтапный процесс. Первый этап – прием сигнала,предвестника гибели в виде информации, поступающей к клетке извне иливозникающей в недрах самой клетки. Сигнал воспринимается рецептором иподвергается анализу.

Далее через рецепторы или их сочетания полученный сигналпоследовательно передается молекулам-посредникам (мессенджерам) различногопорядка и в конечном итоге достигает ядра, где и происходит включение программыклеточного самоубийства путем активации летальных и/или репрессии антилетальныхгенов. Однако существование ПКС (программируемая клеточная смерть) вбезъядерных системах (цитопластах – клетках, лишенных ядра) показывает, чтоналичие ядра не является обязательным для реализации процесса ].

Применительно к клеткам животных и человека апоптоз вбольшинстве случаев связан с протеолитической активацией каскада каспаз –семейства эволюционно консервативных цистеиновых протеаз, которые специфическирасщепляют белки после остатков аспарагиновой кислоты.

На основе структурной гомологии каспазы подразделяются наподсемейства

 а) каспазы-1 (каспазы 1, 4, 5),

б) каспазы-2 (каспаза-2) и

 в) каспазы-3 (каспазы 3, 6–10) .

 Цистеиновые протеазы, по-видимому, участвуют также в ПКС урастений. Однако апоптоз возможен и без участия каспаз: сверхсинтезбелков-промоторов апоптоза Bax и Bak индуцирует ПКС в присутствии ингибиторовкаспаз .

В результате действия каспаз происходит:

1.активация прокаспаз с образованием каспаз;

2.расщепление антиапоптозных белков семейства Bcl-2.Подвергается протеолизу ингибитор ДНКазы, ответственный за фрагментацию ДНК. Внормальных клетках апоптозная ДНКаза CAD (caspase-activated DNase) образуетнеактивный комплекс с ингибитором CAD, обозначаемым ICAD или. Приапоптозе ингибитор ICAD с участием каспаз 3 или 7 инактивируется, исвободная CAD, вызывая межнуклеосомальные разрывы хроматина, ведет кобразованию фрагментов ДНК с молекулярной массой, кратной молекулярной массеДНК в нуклеосомных частицах – 180-200 пар нуклеотидов.

 Апоптоз возможен и без фрагментации ДНК. Обнаружен ядерныйбелок Acinus (apoptotic chromatin condensation inducer in the nucleus), изкоторого при комбинированном действии каспазы-3 (протеолиз при Asp 1093) инеидентифицированной протеазы (протеолиз при Ser 987) образуется фрагмент Ser987 – Asp 1093. Этот фрагмент в присутствии дополнительных неядерных фактороввызывает апоптотическую конденсацию хроматина и фрагментацию ядра (кариорексис)без фрагментации ДНК;

3.гидролиз белков ламинов, армирующих ядернуюмембрану. Это ведет к конденсации хроматина;

4.разрушение белков, участвующих в регуляциицитоскелета;

5.инактивация и нарушение регуляции белков,участвующих в репарации ДНК, сплайсинге мРНК, репликации ДНК.

 (((Мишенью каспаз является поли(ADP-рибозо)полимераза(ПАРП). Этот фермент участвует в репарации ДНК, катализируя поли(ADP-рибозилирование)белков, связанных с ДНК (см. обзоры [3,11]). Донором ADP-рибозы является NAD+.Активность ПАРП возрастает в 500 раз и более при связывании с участками разрываДНК. Апоптотическая гибель клетки сопровождается расщеплением ПАРП каспазами.Чрезмерная активация ПАРП при массированных разрывах ДНК, сильно снижаясодержание внутриклеточного NAD+, ведет к подавлению гликолиза имитохондриального дыхания и вызывает гибель клетки по варианту некроза. ))))

Существует несколько путей реализации программы ПКС .

Среди них важное место занимает путь, опосредованныйфизиологическими индукторами, действие которых реализуется черезклеточные рецепторы, специально предназначенные для включения программыапоптоза. Этот путь передачи сигнала ПКС схематически можно изобразитьследующим образом: индукторы ’ рецепторы ’ адаптеры ’ каспазы первого эшелона ’регуляторы ’ каспазы второго эшелона. Так, рецептор, обозначаемый Fas,взаимодействуя с соответствующим лигандом (лигандом FasL), трансмембраннымбелком Т-киллера, активируется и запускает программу смерти клетки,инфицированной вирусом. Тем же путем при взаимодействии с лигандом FasL наповерхности ТН-1-лимфоцитов или с антителом к Fas-рецептору погибаютставшие ненужными выздоровевшему организму В-лимфоциты, продуценты антител,несущие Fas-рецептор. FasL– лиганд, относящийся к многочисленному семействуфактора некроза опухолей TNF. Это семейство гомотримерных лигандов, кроме FasLи TNFa, включает TNFb (лимфотоксин).

Fas – член семейства рецепторов TNF. Все они представленытрансмембранными белками, которые внеклеточными участками взаимодействуют стримерами лигандов-индукторов. Взаимодействие рецептора и лиганда приводит кобразованию кластеров рецепторных молекул и связыванию их внутриклеточныхучастков с адаптерами. Адаптер, связавшись с рецептором, вступает вовзаимодействие с эффекторами, пока еще неактивными предшественниками протеаз изсемейства каспаз первого эшелона (инициирующих каспаз).

Взаимодействие адаптера с рецептором и эффекторомосуществляется через гомофильные белок-белковые взаимодействия небольшихдоменов: DD (death domain – домен смерти), DED (death-effector domain – доменэффектора смерти), CARD (– домен активации и рекрутирования каспазы). Все ониимеют сходную структуру, содержат по шесть a-спиральных участков. ДоменыDD(домен смерти) участвуют во взаимодействии рецептора Fas c адаптером FADD(Fas-associated DD-protein). Домены DED участвуют во взаимодействии адаптераFADD с прокаспазами 8 и 10.

/>

Рис. 2. Зависимый от Fas-рецептора апоптоз клетки-мишени придействии цитотоксического Т-лимфоцита (Т-киллера)

Наиболее подробно охарактеризована прокаспаза-8,рекрутируемая рецептором Fas через адаптeр FADD. Образуются агрегаты FasL – Fas– FADD – прокаспаза-8. Подобные агрегаты, в которых происходит активациякаспаз, названы апоптосомами, апоптозными шаперонами, или сигнальнымикомплексами, индуцирующими смерть.

Прокаспазы обладают незначительной протеолитическойактивностью, составляющей 1–2% активности зрелой каспазы. Будучи в мономернойформе, прокаспазы, концентрация которых в клетке ничтожна, находятся влатентном состоянии. Предполагается, что пространственное сближение молекулпрокaспаз при их агрегации ведет к образованию активных каспаз через механизмпротеолитического само- и перекрестного расщепления (ауто- илитранс-процессинга)]. В результате от прокаспазы (молекулярная масса 30–50 кДа)отделяется регуляторный N-концевой домен (продомен), а оставшаяся частьмолекулы разделяется на большую (~20 кДа) и малую (~10 кДа) субъединицы (рис.3). Затем происходит ассоциация большой и малой субъединиц. Два гетеродимераобразуют тетрамер с двумя каталитическими участками, действующими независимодруг от друга. Таким образом прокаспаза-8 активируется и высвобождается вцитоплазму в виде каспазы-8. Существуют другие пути активации каспазы-8 – сучастием рецепторов TNFR1 и DR3.

На этапе активации каспаз первого эшелона жизнь клетки ещеможно сохранить. Существуют регуляторы, которые блокируют или, напротив,усиливают разрушительное действие каспаз первого эшелона. К ним относятся белкиBcl-2 (ингибиторы апоптоза: A1, Bcl-2, Bcl-W, Bcl-XL, Brag-1, Mcl-1и NR13) и Bax (промоторы апоптоза: Bad, Bak, Bax, Bcl-XS, Bid, Bik,Bim, Hrk, Mtd). Эти белки эволюционно консервативны: гомолог Bcl-2 обнаружендаже у губок, у которых апоптоз необходим для морфогенеза .

Каспаза-8 активирует каспазу второго эшелона (эффекторнуюкаспазу): путем протеолиза из прокаспазы-3 образуется каспаза-3, после чегопроцесс, запущенный программой смерти, оказывается необратимым.

Каспаза-3 способна в дальнейшем к самостоятельной активации(автокатализу или автопроцессингу), активирует ряд других протеаз семействакаспаз, активирует фактор фрагментации ДНК, ведет к необратимому распаду ДНК нануклеосомальные фрагменты. Так запускается каскад протеолитическихферментов, осуществляющих апоптоз.

2.Второй путь реализации программы ПКС.

В клетках, подвергшихся воздействию индуктора апоптоза, резкоснижается мембранный потенциал (Dy)митохондрий. Падение Dy обусловленоувеличением проницаемости внутренней мембраны митохондрий  вследствиеобразования гигантских пор. Разнообразны факторы, вызывающие раскрытие пор. Кним относятся истощение клеток восстановленным глутатионом, NAD(P)H, ATP и ADP,образование активных форм кислорода, разобщение окислительного фосфорелированияпротонофорными соединениями, увеличение содержания Ca2+ вцитоплазме. Образование пор в митохондриях можно вызвать церамидом, NO,каспазами, амфипатическими пептидами, жирными кислотами. Поры имеют диаметр2,9 нм, позволяющий пересекать мембрану веществам с молекулярной массой 1,5 кДаи ниже. Следствием раскрытия поры является набухание митохондриальногоматрикса, разрыв наружной мембраны митохондрий и высвобождение растворимыхбелков межмембранного объема. Среди этих белков – ряд апоптогенных факторов:цитохром с, прокаспазы 2, 3 и 9, белок AIF (apoptosis inducingfactor), представляющий собой флавопротеин с молекулярной массой 57 кДа [69].

Образование гигантских пор не является единственныммеханизмом выхода межмембранных белков митохондрий в цитоплазму. Предполагается, что разрыв наружной мембраны митохондрий может быть вызван гиперполяризациейвнутренней мембраны. Возможен и альтернативный механизм, без разрыва мембраны,– раскрытие гигантского белкового канала в самой наружной мембране, способногопропускать цитохром с и другие белки из межмембранного пространства .

Высвобождаемый из митохондрий цитохром с вместе сцитоплазматическим фактором APAF-1 (apoptosis protease activating factor-1)участвует в активации каспазы-9.

APAF-1 – белок с молекулярной массой 130 кДа,содержащий CARD-домен (caspase activation and recruitment domain) образуеткомплекс с прокаспазой-9 в присутствии цитохрома с и dATP или АТР.  Изэтих субъединиц собираются жесткие, симметричные структуры, наподобие веера илипропеллера .APAF-1 играет роль арматуры, на которой происходитаутокаталитический процессинг каспазы-9. Предполагается, что в результатезависимого от гидролиза dATP (или АТР) конформационного изменения APAF-1приобретает способность связывать цитохром с (рис. 5). Связав цитохром с,APAF-1 претерпевает дальнейшее конформационное изменение, способствующее егоолигомеризации и открывающее доступ CARD-домена APAF-1 для прокаспазы-9,которая тоже содержит CARD-домен. Так образуется конструкция, называемая тожеапоптосомой, с молекулярной массой > 1,3 млн дальтон, в составе которой – неменее 8 субъединиц APAF-1. Благодаря гомофильному CARD-CARD-взаимодействию сAPAF-1 в эквимолярном соотношении связывается прокаспаза-9, а затемпрокаспаза-9 связывает прокаспазу-3. Пространственное сближение молекулпрокаспазы-9 на мультимерной арматуре из APAF-1-цитохром-с-комплексов,по-видимому, приводит к межмолекулярному протеолитическому процессингупрокаспазы-9 с образованием активной каспазы-9. Зрелая каспаза-9 затемрасщепляет и активирует прокаспазу-3. />

Флавопротеин AIF, будучи добавленным к изолированным ядрамиз клеток HeLa, вызывает конденсацию хроматина и фрагментацию ДНК, а придобавлении к изолированным митохондриям печени крыс – высвобождение цитохрома си каспазы- AIF является митохондриальным эффектором ПКС у животных, действующимнезависимо от каспаз .

Кромерассмотренных компонентов, при нарушении наружной мембраны митохондрий измежмембранного объема выделяется термолабильный фактор, вызывающий необратимоепревращение ксантиндегидрогеназы в ксантиноксидазу. Ксантиндегидрогеназакатализирует зависимое от NAD+ окисление ксантина догипоксантина и последующее окисление гипоксантина до мочевой кислоты.Ксантиноксидаза катализирует те же реакции, но не с NAD+, а с О2  в качестве акцептора электронов.При этом образуются О2A, Н2О2, а из них – и другие активныеформы кислорода (АФК), которые разрушают митохондрии и являются мощнымииндукторами апоптоза. Механизмы образования АФК, конечно, не ограничиваютсяксантиноксидазной реакцией. Главным источником АФК в клетках являютсямитохондрии. Резкое увеличение АФК происходит при возрастании мембранногопотенциала в митохондриях, когда снижено потребление ATP и скорость дыханиялимитируется ADP. Цитоплазматическая мембрана макрофагов и нейтрофиловсодержит О2A – генерирующую NADPH-оксидазу.

Взависимости от пути, по которому осуществляется активация каспаз, различаютразные типы клеток [82]. Клетки типа I (в частности, линия лимфобластоидныхВ-клеток SKW и T-клетки линии Н9) подвергаются ПКС по пути, зависимому отапоптозных рецепторов плазматической мембраны без участия митохондриальныхбелков. Клетки типа II (например, линии Т-клеток Jurkat и СЕМ) погибают по путиапоптоза, зависимому от митохондриального цитохрома с. ПКС, вызваннаяхимиотерапевтическими соединениями, УФ- или і-облучением, по-видимому, напрямуюсвязана с апоптозной функцией митохондрий.

Некоторыеклетки, например, клетки эмбриональной нервной системы, включают механизмыапоптоза, если они испытывают дефицит апоптозподавляющих сигналов (называемыхтакже факторами выживания) от других клеток. Физиологический смысл процесса – вэлиминации избыточных нервных клеток, конкурирующих за ограниченный фондфакторов выживания. Эпителиальные клетки при отделении от внеклеточногоматрикса, вырабатывающего факторы выживания, тоже обречены на ПКС. Факторывыживания связываются соответствующими цитоплазматическими рецепторами,активируя синтез подавляющих апоптоз агентов и блокируя стимуляторы апоптоза.Некоторые вещества (например, стероидные гормоны) оказывают дифференцированныйэффект на различные типы клеток – предотвращают апоптоз одних типов клеток ииндуцируют его у других [2].((((Так, при наличии во внеклеточном матриксефакторов роста PDGF (platelet-derived growth factor – тромбоцитарный факторроста) или NGF (nerve growth factor – фактор роста нервов) и цитокинаинтерлейкина-3 (IL-3) проапоптозный белок Bad не активен.Факторы роста,связавшись со своим рецептором на плазматической мембране, вызывают активациюцитозольной протеинкиназы В, и катализирующей фосфорилирование Bad по Ser-136.IL-3 тоже связывается со своим рецептором на плазматической мембране иактивирует митохондриальную cAMP-зависимую протеинкиназу А, катализирующуюфосфорилирование Bad по Ser-112. Будучи фосфорилированным по обоим остаткамсерина, Bad образует комплекс с белком 14-3-3, располагающийся в цитоплазме.Дефицит факторов роста и IL-3 воспринимается клеткой как сигнал к апоптозу:происходит дефосфорилирование Bad, его внедрение в наружную мембранумитохондрий, выход цитохрома с из митохондрий и последующая активациякаспазы-9 через APAF-1-зависимый механизм. )))))

3.В ряде случаев ПКС реализуется в результате комбинированного действия двухпутей – с участием и рецепторов плазматической мембраны, и митохондриальногоцитохрома с. Так, повреждение ДНК ведет к накоплению в клетке белковогопродукта гена р53, который может останавливать деление клеток и/илииндуцировать апоптоз Белок р53 является фактором транскрипции, регулирующимактивность ряда генов. Предполагается, что ответная реакция на образованиебелка р53 зависит от степени нарушения клеточного генома. При умеренномнарушении генома происходит остановка клеточного деления, осуществляетсярепарация ДНК, и клетка продолжает свое существование. При чрезмерном нарушениигенома, когда ДНК уже не поддается репарации, включаются рецепторный и цитохромс-зависимый апоптозные каскады активации каспаз.

4. Также Существует путь передачи сигнала ПКС с участиемэндоплазматического ретикулума (ЭР). В ЭР локализована прокаспаза-12. Нарушениевнутриклеточного Ca2+-гомеостаза добавкой тапсигаргина или Ca2+-ионофорногоантибиотика А23187 ведет к апоптозу клеток, вызванному превращениемпрокаспазы-12 в каспазу-12. ЭР-зависимый апоптоз связан с болезнью Альцгеймера.

5. Цитотоксические лимфоциты, Т-киллеры, могут вызыватьапоптоз у инфицированных клеток с помощью белка перфорина. Полимеризуясь,перфорин образует в цитоплазматической мембране клетки-мишени трансмембранныеканалы, по которым внутрь клетки поступают TNFb, гранзимы (фрагментины) – смесьсериновых протеаз. Существенным компонентом этой смеси является гранзим В –протеолитический фермент, превращающий прокаспазу-3 в активную каспазу-3 .

6. Взаимодействие клеток с внеклеточным матриксомосуществляется с помощью интегринов. Интегрины – большое семействогетеродимерных мембранных белков, которые участвуют в адгезии клеток, связываявнутриклеточный цитоскелет с лигандами внеклеточного матрикса. Нарушениеадгезии клеток индуцирует апоптоз.

7. Особую форму апоптоза претерпевают эритроциты млекопитающих.Биогенез эритроцитов из плюрипотентной стволовой клетки в костном мозгевключает ряд промежуточных этапов. На этапе эритробласта ядро изгоняется(выталкивается) из клетки и пожирается макрофагом. Альтернативный вариант:кариорексис (деструкция ядра) с образованием телец Жолли и их последующийраспад и лизис внутри клетки. Безъядерная клетка, называемая ретикулоцитом, вдальнейшем теряет митохондрии и рибосомы и превращается в эритроцит. Потерюядра эритробластом можно рассматривать как особую форму ядерного апоптоза.Выяснение его механизма позволило бы применить его для обезвреживанияопухолевых клеток.

Генетический контроль.

Существует две альтернативные точки зрения на генетическийконтроль апоптоза. Согласно первой из них апоптоз представляет собой вариантреализации генетических программ пролиферации и дифференцировки клетки. Обэтом, в частности, свидетельствует участие в апоптозе серинтреониновой киназы,фактора транскрипции NF-kB,протоонкогена c-myc и другихрегуляторов клеточного цикла. Согласно другой  апоптоз имеет собственнуюгенетическую программу и механизм ее реализации.

Программированная смерть у растений.

Мало известно о механизме ПКС у растений. В сравнении сестественными индукторами ПКС химические и физические воздействия методическиболее привлекательны, поскольку вызывают синхронный апоптоз с высоким выходомпогибших клеток, что облегчает последующий анализ результатов. Так, апоптоз урастений можно вызвать обработкой CN–, менадионом, тепловымвоздействием .

Показано, что NaCN (и менадион) вызывает разрушение ядер вэпидермальных и устьичных клетках листьев гороха. Устьичные клетки значительноустойчивее к CN–, чем эпидермальные. Свет ускоряет CN.-индуцированноеразрушениеядер в устьичных клетках. Эффект света незначителен на эпидермальных клетках,которые, в отличие от устьичных клеток, не содержат хлоропластов. Эти данныемогут указывать на возможное участие хлоропластов в CN–-индуцированнойгибели устьичных клеток. Антиоксиданты (ионол и витамин Е) тормозят CN–-индуцированноеразрушение ядер в эпидермальных клетках. Витамин Е в значительной степениснимает 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 апоптозеживотных, возможно участие хлоропластов в апоптозе растений .

Гиперчувствительный ответ на заражение патогеннымивозбудителями тоже сопровождается накоплением АФК в клетках растений. Этообусловлено подавлением экспрессии аскорбатпероксидазы и каталазы. Трансгенныерастения табака, у которых синтез этих ферментов подавлен, гиперчувствительны кпатогенам: у них ПКС вызывается низкими дозами патогенов, которые не оказываютвлияния на контрольные растения [103].

Действие менадиона как индуктора апоптоза, по-видимому, тожесвязано с образованием АФК: восстанавливаясь компонентами дыхательной цепимитохондрий, менадион спонтанно окисляется О2 в одноэлектроннойреакции. Обработка протопластов табака менадионом ведет к выходу цитохрома сиз митохондрий в цитоплазму, деградации поли(ADP-рибозо)полимеразы (ПАРП),фрагментации ДНК Таким образом, имеющиеся данные свидетельствуют об общностимеханизмов ПКС у животных и растений.

еще рефераты
Еще работы по биологии