UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DELL’AQUILA
Dipartimento di Medicina Clinica, Sanità Pubblica, Scienze della Vita e dell’Ambiente
Insegnamento:
Biologia Molecolare della Cellula e dello Sviluppo
A.A. 2014-2015
Docente:
Mara Massimi
APOPTOSI
Lezioni 5-6
Nei mammiferi in sviluppo modella le dita delle zampe
Cellule in apoptosi
Nella metamorfosi del girino contribuisce ad eliminare la coda.
Programma di “suicidio” cellulare
strettamente regolato, mediato da enzimi proteolitici attivati da segnali di morte
extracellulari o intracellulari.
consente di mantenere costante il numero di cellule e la loro composizione
consente l’eliminazione delle cellule indesiderate.
MORTE CELLULARE PROGRAMMATA - “APOPTOSI”
Apoptosi nello sviluppo del topo
LE CELLULE ANIMALI HANNO BISOGNO DI FATTORI
DI SOPRAVVIVENZA PER SOPRAVVIVERE
Figure 46-2 LA NECROSI E’ IL RISULTATO DI UN DANNO CELLULARE. Di norma sono colpiti gruppi di cellule. Nella maggior parte dei casi, porta a una risposta infiammatoria.
Figure 46-1 L’APOPTOSI – SUICIDIO CELLULARE ATTIVO - Solitamente colpisce singole cellule.
Le cellule vicine rimangono sane. Di solito non scatena una risposta infiammatoria.
Le cellule apoptotiche sono distrutte dall’interno
Le cellule in A e B (in apoptosi) rimangono relativamente intatte mentre la cellula in C (in necrosi) sembra essere esplosa
Le cellule apoptotiche possono essere distinte morfologicamente
SCANNING ELECTRON MICROGRAPH OF INTACT AND APOPTOTIC MOUSE SARCOMA CELLS.
Intact cells are covered with microvilli, whereas apoptotic cells have numerous smooth blebs.
(From Wyllie AH, Kerr JFR, Currie AR: Cell death: The significance of apoptosis. Int Rev Cytol 68:251-305, 1980.)
LE TAPPE PRINCIPALI DELL’APOPTOSI
L’ELIMINAZIONE DELLE CELLULE APOPTOTICHE AVVIENE PER FAGOCITOSI
NECROSI –
Morte cellulare incontrollata
• Rigonfiamento cellulare e di tutti i compartimenti
• Permeabilita‘ alterata della membrana
• Lisi cellulare con rilascio di enzimi lisosomiali nel fluido extracellulare
• Infiammazione
APOPTOSI –
Morte cellulare programmata
• 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
Tutte le apoptosi sono morti cellulari programmate, ma non sempre è vero il contrario
• In alcuni sistemi (es. muscoli della falena adulta del tabacco al momento dell’uscita dal bozzolo) le cellule vanno incontro ad una morte cellulare programmata con quadri sostanzialmente diversi da quelli
dell’apoptosi:
– La cromatina non si condensa – Il DNA non viene degradato
– Il citoplasma non si segmenta nei corpi apoptotici
– Viene indotto un gene responsabile della poli-ubiquitinazione
che svolge un ruolo importante nella degradazione proteica
intracellulare.
Figure 46-3 THE TWO PHASES OF APOPTOSIS
Note that the latent phase can be subdivided into two stages: a condemned stage, during which the cell is proceeding on a pathway toward death but can still be rescued if it is exposed to anti-
apoptotic activities, and a committed stage, beyond which rescue is impossible.
Le cellule apoptotiche sono riconoscibili anche biochimicamente
Si vengono a creare estremità libere al 3’-OH che possono essere marcate secondo la tecnica TUNEL (TdT-mediated dUTP nick end labeling) secondo cui l’enzima
deossinucleotide terminale transferasi (TdT) aggiunge catene di deossinucleotide marcato (dUTP) alle estremità 3’-OH dei frammenti di DNA
RILASCIO DEL CITOCROMO “C” E FRAMMENTAZIONE NUCLEARE
I geni coinvolti codificano per proteine con funzioni specifiche
– proteine in grado di marcare la cellula per indurla alla morte programmata (KILLER)
– proteine che operano nei processi di degradazione cellulare quale ad es. la degradazione del DNA
– proteine coinvolte nella fagocitosi e nella successiva elaborazione di
ciò che rimane della cellula stessa
ANALISI GENETICA DELL’APOPTOSI
• Vengono prodotte 947 cellule
somatiche durante l’embriogenesi
• Di queste, 131 vanno incontro a morte cellulare programmata in localizzazioni e tempi riproducibili
Caenorhabditis elegans
Figure 46-9 GENETIC DISSECTION OF PROGRAMMED CELL DEATH.
The ced (cell death abnormal) mutants of the nematode worm C. elegans affect the killing, engulfment, and degradation stages of programmed cell death.
Figure 46-10 INTRODUCTION TO CASPASES.
A, The 13 mammalian caspases fall into three groups. Where it has been determined, the portions of the zymogens that give rise to the large (blue) and small (yellow) subunits are shown. B, Initiator caspases have large prodomains that participate in subcellular targeting. Two procaspases come
together to form the active enzyme. C-D, Crystal structure of caspases 1 and 3. The catalytic residues come primarily from the large subunit (blue). In the pro-inflammatory caspase 1-like enzymes, the catalytic site is relatively open. In the caspase 3-like enzymes (involved in apoptosis),
the small subunit (yellow) forms a "hood" that limits access to the active site. The space-filling structure (red) represents a peptide inhibitor covalently bound in the active site of the enzyme.
Da “Cellule”, B. Lewin et al.., I ed., ital. Zanichelli
L’apoptosi dipende da una cascata proteolitica intracellulare mediata da CASPASI
C ASP ASI
C: cisteina; asp: specificita’ per l’acido aspartico; asi: proteasi
Da “Cellule”, B. Lewin et al.., I ed., ital. Zanichelli
LE CASPASI INIZIATRICI (-2, -8, -9, -10 nei mammiferi) SONO ATTIVATE DA DIMERIZZAZIONE
Da “Cellule”, B. Lewin et al.., I ed., ital. Zanichelli
