Apoptoz 1

Kanserde Apoptoz Apoptoz nedir Sağlıklı hücrelerde apoptoz Ekstrinsik Yolak İntrinsik Yolak ER Stres Yolağı 2

Apoptoz Apoptoz = Programlı Hücre Ölümü Dış faktörlerden (hasar, ölüm ligandı...) gerçekleşebilir. İç faktörlerden (instabilite, onkogen aktivasyonu, ER stresi...) gerçekleşebilir. 3

Apoptoz Hayatta kalmak için ölmek Gelişimsel Homeostaz için Enfeksiyonu/hasarı engellemek için Kanseri engellemek için... 4

Apoptoz Carl Vogt, 1842: Süreci tanımladı John Kerr, 1972 : apoptoz kelimesinin kullanılması, ‘‘apoptotic bodies’’ 5

Apoptoz Apoptotik cisimler bozulmamış plazma membranıyla çevrilidir: -İçerik dışarı sızmaz -İnflamasyon olmaz Nekroz tam aksine şişme ve membranın patlamasıyla karakterize 6

Kanser Hücresinde Apoptoz Normal hücrelerde mitoz ve apoptoz dengede Kanser hücresinde dengesizlik: i) Mitoz daha hızlı değil fakat kontrolsüz ii) Apoptoz olmuyor 7

Apoptoz Birçok hastalık dengesizlikten dolayı Çok fazla apoptoz: nörodejeneratif hastalıklar, Parkinson, Alzheimer... Çok az apoptoz: Kanser, otoimmün hastalıklar (tip 1 diyabet, ensefalomiyelit...) Oksidatif stres, alkol vb. birçok toksin ve hücresel stres de apoptozu tetikler

Apoptoz Birçok hastalık dengesizlikten dolayı Çok fazla apoptoz: nörodejeneratif hastalıklar, Parkinson, Alzheimer... Çok az apoptoz: Kanser, otoimmün hastalıklar (tip 1 diyabet, ensefalomiyelit...) Oksidatif stres, alkol vb. birçok toksin ve hücresel stres de apoptozu tetikler İlişkili fiziksel değişiklikler: Plasma membranı: hücrelerarası bağlar kopar, membran konvolüzyonu gerçekleşir, blebbing gerçekleşir. Komşularla ilişki kesilir hücre büzüşür. Sitoplazma: ER genişler, veziküller oluşur Çekirdek: Kromatin yoğunlaşır, DNA ladder oluşur, endonükleazlarla interkromozomal kesikler oluşturulur. Paketlenmiş hücre elemanları: apoptotic bodies

Apoptoza Genel Bakış Mitozdan 20 kat hızlı Apoptoz olmasaydı 80 yaşındaki bir kişide 2 kg kemik iliği ve lenf nodu, 16 km uzunluğunda sindirim kanalı olurdu.

Apoptoza Genel Bakış 1 .Plazma membranında tomurcuklanma 2. Hücrenin büzüşmesi 3. Nükleer yoğunlaşma (pyknosis) 4. Endonükleazların kromozomları parçalaması 5. Çekirdek fragmantasyonu 6. Fagositlerin apoptotik cisimcikleri tutması

TNF Yolağı (tumor necrosis factor) TRADD (TNFR-associated DD) FADD (Fas-associated DD) DD: death domain Caspase 8 Caspase kaskadı Apoptoz

Apoptoz başlangıcında olanlar Plazma membranındaaki reseptörler (Fas, TNF-R1) dışarıdan sinyalleri (Fas ligand, TNF) alırlar. Aktive olan reseptörler death domainlerle etkileşime girerler. Sitoplazmik proteinlerin death domainleriyle de (FADD, TRADD) etkileşim gerçekleşir. FADD sitoplazmik bir proteaz olan caspase 8’i aktive eder, o da diğer hücresel proteazları aktive eder. TRADD da proteaz aktivasyonunu gerçekleştirir. Proteoliz, hücreyi ölüme götüren öncül etkendir.

Mitokondriyal Yolak =intrinsik yolak Çeşitli uyaranlarla aktive olabilir: Hücre içi stres: oksidatif stres, sitotoksik tedavilere yanıt... Sitokrom c’nin mitokondriden çıkışı ve binding to Apaf-1 (Apoptotic Protease Activating Factor-1)’a bağlanması yolağın başlatılması için kritiktir.

Mitokondriyal Yolak Cyt c, Apaf-1’e bağlandığında apoptozom kompleksi oluşur: cyt c Apaf-1 caspase-9 (d)ATP Bu yolak onkogenlerden etkilenir. Birçok melanomada Apaf-1 ekspresyonu düşük

Mitokondriyal Yolak Cyt c, Apaf-1’e bağlandığında apoptozom kompleksi oluşur: cyt c Apaf-1 caspase-9 (d)ATP Mitokondriden çıkan diğer ilgili proteinler Smac/Diablo Omi/Htra2 AIF (apoptosis inducing factor): kaspazlardan bağımsız apoptoza benzer bir ölüme sebep olur

Mitokondriyal Yolak Mitokondride porlar oluşur. Porlardan cytochrome c çıkışı gerçekleşir. Por oluşturanlar: Bax, Bak Pore oluşumuna yardımcılar: Bad, Bid Anti-por: Bcl-2 Apoptozom oluşur. Cytochrome c Apaf-1 Pro-caspase 9 Caspase 9 aktive edilir. Apoptoz gerçekleşir.

Bcl-2 Protein Ailesi Anti-apoptotic proteinler: Bcl-2, Bcl-xL Pro-apoptotic proteinler: Bax, Bak BH3-only proteinler: hepsi pro-apoptotic, Bim, Bid, Bad, Bik

Kaspazlar Apoptozun ana efektörleridir. “Cystein Aspartate-specific Proteases” katalitik aktiviteleri oldukça korunmuş aktif bir kısmın üstündeki cystein-residuelara bağımlıdır. İnsanda 14 kaspaz tanımlanmıştır.

Kaspazlar

Intrinsik ve Ekstrinsik Yolaklar Arasında Crosstalk İntrinsic yolağa göre iki çeşit hücre: Tip I Hücreler: DISCte caspase 8’in aktivasyonu apoptozu uyarmak için yeterlidir. Tip II Hücreler: FADD ve caspase 8 gereklidir ve apoptozun uyarılması için mitokondrinin dahil olması gereklidir. Tip II hücrelere mitokondriden çıkan smac ve omi yardımcı olur. Caspase 2, 6, 8 ve 10un aktivasyonu için Caspase 9 ve 3 gereklidir ve bunlar cyt c’ye yanıt olarak çıkar. DNA hasarına yanıt olarak p53 yalnızca Bax, Puma vb. intrinsik apoptotik molekülleri değil aynı zamanda FasL gibi ekstrinsik yolak moleküllerinin transkripsiyonunu da artırır.

Intrinsik ve Ekstrinsik Yolaklar Arasında Crosstalk Birçok kemoterapi ajanı veya stres unsuru hücreleri ligand-uyarımlı apoptoza duyarlı hale getirebilir. TRAIL duyarlılığı şunlarla başlatılabilir veya artırılabilir: Actinomycin D gibi transkripsiyon inhibitörleri veya cycloheximide gibi protein sentezi inhibitörleri DNA’da hasar oluşturan kemoterapi ajanları (örn. doxorubicin, cisplatin, etoposide...) ER stresini uyaran tunicamycin, animomycin gibi moleküller Radyasyon

ER Stresi Apoptotik Yolağı İntrinsik yolağın ikinci organeli Protein katlanma kalitesinden sorumlu (alzheimer, prion, huntington...) Çeşitli streslere yanıt verir: Oksidatif stres Kimyasal toksisite, Ca2+ ionophore uygulaması Glycosylation inhibitörlerine maruz kalma Hücresel stresler hatalı katlanmış proteinlere ve dengesiz Ca seviyelerine yol açarak unfolded protein response (UPR)’a sebebiyet verir.

ER Stresi Apoptotik Yolağı UPR şunlarla karakterizedir: 1. Protein sentezini azalt ki daha çok yanlış protein birikmesin 2. Chaperonları ve katalistleri çağır, düzgün katlamaya çalış 3. Hala düzelmeyenleri ER-associated protein degradation (ERAD)ile yok et. Hala olmazsa apoptoz.

ER Stresi Apoptotik Yolağı UPR şunlarla karakterizedir: 1. Protein sentezini azalt ki daha çok yanlış protein birikmesin 2. Chaperonları ve katalistleri çağır, düzgün katlamaya çalış 3. Hala düzelmeyenleri ER-associated protein degradation (ERAD)ile yok et. Hala olmazsa apoptoz. Ca salınımı Mitokondrinin Ca alması ve cyt c salgılaması >> amplification loop Bcl-2 ailesinin dahil olması ve regüle etmesiile caspase 12 aktivasyonu Caspase 12 sitoplazmaya geçer, pro-cas9’u keserek cas3’ü aktive eder ve yolak ilerler.

Referanslar Lewin, B., Krebs, J., Kilpatrick, S., Goldstein, E. and Lewin, B. (2011). Lewin's genes X. Sudbury, Mass.: Jones and Bartlett. Hanahan, D. and Weinberg, R. (2011). Hallmarks of Cancer: The Next Generation. Cell, 144(5), pp.646-674. Albert L. Lehninger, David L. Nelson, Michael M. Cox (2014). Principles of Biochemistry.