Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az orvosi biotechnológiai mesterképzés megfeleltetése az Európai Unió új társadalmi kihívásainak a Pécsi Tudományegyetemen és a Debreceni Egyetemen Azonosító.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Az orvosi biotechnológiai mesterképzés megfeleltetése az Európai Unió új társadalmi kihívásainak a Pécsi Tudományegyetemen és a Debreceni Egyetemen Azonosító."— Előadás másolata:

1 Az orvosi biotechnológiai mesterképzés megfeleltetése az Európai Unió új társadalmi kihívásainak a Pécsi Tudományegyetemen és a Debreceni Egyetemen Azonosító szám: TÁMOP /1/A

2 APOPTÓZIS ÚTVONALAK Az orvosi biotechnológiai mesterképzés megfeleltetése az Európai Unió új társadalmi kihívásainak a Pécsi Tudományegyetemen és a Debreceni Egyetemen Azonosító szám: TÁMOP /1/A Berki Tímea és Boldizsár Ferenc Jelátvitel

3 TÁMOP /1/A „A természetes sejthalál” Az „apoptosis” kifejezést a görögök a fák leveleinek, a virágszirmok hullásának megnevezésére használják Professzor James Cormack, az Aberdeeni egyetem görög tanszékének vezetője javasolta ezt a kifejezést a programozott sejthalál folyamatára 1972-ben

4 TÁMOP /1/A Az apoptózis szerepe Apoptózis, általánosságban előnyt jelent egy szervezet életében: megfelelő válasz egy olyan jelre, amely egy adott sejt –az egész a szervezet számára szükséges és előnyös– pusztulását eredményezi Naponta ezer milliárd (billió, ) sejt pusztul el naponta apoptózissal egy átlagos felnőtt emberben A programozott sejthalál a genomban kódolt folyamat Apoptózishoz nem szükséges új transzkripció vagy transzláció, amely azt jelzi, hogy a sejthalálhoz szükséges molekuláris komponensek a sejtben jelen vannak, csak megfelelő aktivációra várnak.

5 TÁMOP /1/A Mikor előnyös a szervezet számára? Az egyedfejlődés, embriogenezis, metamorfózis és szöveti atrófia során, amikor a szervek-szövetek formálása történik A szervezet össz-sejtszámának szabályozása során A szervezet védelme, a nem kívánt vagy veszélyes sejtek eltávolítása: tumorsejtek, vírussal fertőzött sejtek, valamint az immunválasz során felszaporodott effektor limfociták eltávolítása Az immunrendszer érése során szükséges az autoreaktív vagy felesleges limfociták eltávolítása

6 TÁMOP /1/A A sejthalál morfológiai lépései A sejtmag kondenzálódása és feldarabolódása A citoplazma kondenzálódása és fragmentálódása membránnal határolt apoptotikus testekké A kromoszómák feldarabolódása nukleoszómákra (nukleoszóma létra)

7 TÁMOP /1/A Apoptózist elindító jelekExtracelluláris: Hormonok, pl. a tiroxin, amely az ebihal farkának apoptózisát eredményezi Túlélési szignálok hiánya, pl. hiányzó növekedési faktorok Sejt-sejt kontaktus szomszédos sejtekkel Toxinok, nitrogén-oxidok, citokinek Megnövekedett intracelluláris kálcium → calpain termelés (kálcium-kötő proteáz)Intracelluláris: Ionizáló sugárzás, hő, tápanyag-megvonás Vírus fertőzés Oxidatív sérülés szabadgyököktől és hypoxia miatt Glükokortikoidok

8 TÁMOP /1/A Az apoptózis mechanizmusa: kaszpázok Egy kaszpáz nevű proteáz fehérje család (emberben kb. 10) jelenléte szükséges a programozott sejthalálhoz Kaszpázok: caspase - cys containing-asp specific protease Endoproteázok, aktív Cys (C) kötőhellyel, amelyek az Aszparagin (asp) N-terminális végénél hasítanak Ezek a proteázok inaktív állapotban vannak a sejtben és limitált proteolízissel aktiválódnak A kaszpázok kaszkádot alkotnak Inaktív formában pro-kaszpázokként termelődnek

9 TÁMOP /1/A Iniciátor kaszpázok Az iniciátor kaszpáz aggregálódik, a kritikus koncentrációt elérve aktiválódik Az iniciátor kaszpáz prodoménje CARD domént (pl. a kaszpáz-2 és -9) vagy death domént (DED) (kaszpáz-8 és -10) tartalmaz, amely lehetővé teszi az aktivációjukat szabályozó molekulákkal való interakciót Az aktiválódott iniciátor kaszpáz aktiválja az effektor kaszpázokat

10 TÁMOP /1/A A kaszpáz kaszkád aktivátorai Granzyme B: szerin proteáz (citotoxikus T-limfociták és NK sejtek termelik), amely aktiválja a kaszpáz- 3-at és -7-et Halál receptorok: Fas, TRAIL receptorok és TNF receptorok, amelyek a kaszpáz-8-at és -10-et aktiválják Apoptoszóma: citokróm-c és a Bcl-2 fehérjecsalád szabályozza, a kaszpáz- 9-et aktiválja

11 TÁMOP /1/A A fő apoptózis útvonalak összefoglalása Halál ligandok (FasL, TRAIL, TNF) Stimulus (Citokin hiány, vírusfertőzés, DNS-károsodás, irradiáció, sejtes stressz) Pro- Kaszpáz-8 Pro- Kaszpáz-8 FADD Kaszpáz-9 Cyt c Apaf-1 Smac FLIP Aktív Kaszpáz-8 Aktív Kaszpáz-8 Effektor Kaszpázok Effektor Kaszpázok Bax Bak BH3 only molekulák BH3 only molekulák Anti-apoptotikus Bcl-2 család tagjai Anti-apoptotikus Bcl-2 család tagjai Halál receptorok (FasL, TRAIL, TNF) Mitokondrium Apoptoszóma DISC IAPs ApoptózisApoptózis INTRINSZIKEXTRINSZIK XIAP cIAP-1 cIAP-2 Survivin Kináz Foszfatáz Enzim Ciklin, pro-apoptotikus Túlélést serkentő GTP-áz GAP/GEF Kaszpáz Transzkripciós faktor

12 TÁMOP /1/A Intracelluláris (intrinszik) apoptózis útvonal A mitokondrium központi szerepe: csatornák kinyílása, ezeket aspecifikus belső membrán permeábilitási tranzíciós pórusnak hívjuk A belső membrán sérülése az elektrokémiai potenciál összeomlását eredményezi Citokróm-c, Smac/DIABLO, Omi/HtrA2, AIF és endonukleáz-G áramlik ki a membránok közti térbe, ahol a citoplazmatikus Apaf-1 (apoptotic protease activating factor-1) fehérjéhez kötődnek Az Apaf-1 aktiválja az iniciátor kaszpáz-9- et a citoplazmában

13 TÁMOP /1/A Mitokondriális apoptózis útvonal Cyt c Bcl-2 BadBax Bcl-2 Bax Apoptoszóma Mitokondrium Bad P P P Kaszpáz kaszkád Apoptotikus jel PT Pórus P P P

14 TÁMOP /1/A Permeábilitási tranzíciós pórus Külső membrán protein (porin, a voltage- gated anion channel - VDAC) és Belső membrán fehérje (adenine nucleotide translocator – ant) alkotja Ezen a csatornán át bármely, MW 1500-nál kisebb molekula szabadon kiáramlik Ez a protongrádiens összeomlását okozza, amely szétkapcsolja az oxidációt és foszforilációt a mitokondriumban

15 TÁMOP /1/A Apoptoszóma Apaf-1 Apaf-11 Apaf-1 Cytc Apoptoszóma kialakulása Pro-kaszpáz-9 toborzása Pro-kaszpáz-9 toborzása Kaszpáz aktiváció Pro- kaszpáz -9 Pro- kaszpáz -9

16 TÁMOP /1/A Bcl-család Anti-apoptotikus BH4BH3BH1BH2 BH4BH3BH1BH2 TM Bcl-2, Bcl-XL BH3BH1BH2 TM Bax, Bak BH4BH3BH1BH2 TM Diva BH4BH3 TM Bcl-Xs BH3 TM Bik, Bim BH3 Bad, Bid, Egl-1 Pro-apoptotikus Mcl1, CED9 A1, Bfl-1

17 TÁMOP /1/A Mi okozza a változásokat a mitokondriumban? Besugárzás vagy másodlagos messengerek, pl. ceramid hatására az oxidatív foszforiláció és az elektron transzport összeomlása A sejt redox potenciáljában beállt változások és reaktív oxigén termékek (reactive oxygen speciesek - ROS) képződése Sugárzás vagy ROS okozta DNS sérülés p53 fehérje expressziót indukál, ez a sejtosztódás gátlásához vagy apoptózishoz vezet megakadályozva a sérült sejt tumorsejtté alakulását. A p53 így tumor szuppresszor gén; a vizsgált humán tumorok kb. 50%-ában mutáció következtében inaktiválódik. A p53 mutációja kb. 14 különböző gén expresszióját indukálhatja. Ezen gének termékeit a sejt többnyire az oxidatív stressz vagy az arra történő válasznál használja. A sejtek oxidatív sérülése p53 apoptózist okoz. Jelátviteli folyamatok miatt emelkedett intracelluláris kálcium ion koncentráció

18 TÁMOP /1/A Apoptózis útvonalak aktivált T-sejtekben T-sejt alcsoportÚtvonal Bulk aktivált T sejtekFas/FasL Th1Fas/FasL Th2Granzyme B Th17Fas/FasL? Tc1Fas/FasL/Granzyme B Tc2? Treg,  T sejtek, NK, NKT ?

19 TÁMOP /1/A Extracelluláris (extrinszik) apoptózis útvonal: halál receptorok Aktiváció után pár nappal az aktivált immunsejtek Fas-t (CD95) kezdenek el expresszálni, amely eltávolításukat célozza Stressz hatására bizonyos sejtek Fas és Fas-ligand (CD95L) expressziója egyaránt megindul, a sejtek önmagukat pusztítják el A legtöbb sejt expresszál Fas-t ; ligandja azonban főként az aktivált T-sejteken jelenik meg

20 TÁMOP /1/A A halál-receptorok szerepe: Fas FAS receptor FAS receptor (más néven Apo-1 vagy CD95): FADD (Fas-asszociált halál-domén) a CD95 aggregált citoplazmatikus doménjéhez kötődik (az un. halál-doménhez) majd az inaktív kaszpáz-8 és 10 toborzását végzi → death-inducing signaling complex (DISC)

21 TÁMOP /1/A I. TNF receptor közvetítette apoptózis I. FADD TRADD FasL TNF-  Fas/ CD95 TNFR-1TNFR2 TNF-  ASK1 RIP Kaszpáz-8,-10 Daxx RAIDD TRAF2 RIP FADD ASK1 DAPK c-IAP1/2 TRAF2 Kaszpáz-8,-10 FADD TRADD APO-3L/TWEAKAPO-2L/TRAIL DR4/5 Kaszpáz-8,-10 DR3 APO-3 FADD TRAF2 RIP Kaszpáz-8,-10

22 TÁMOP /1/A II. TNF receptor közvetítette apoptózis II.

23 TÁMOP /1/A TNFR jelátvitel TNF-R1 TNF-R1 a legtöbb szövetben expresszálódik → szolubilis és membrán kötött TNF TNF-R2 TNF-R2 csak immunsejtekben expresszálódik → kizárólag membrán kötött TNF Hatások: IKK → I  B → NF  B → A sejt túlélésében és osztódásában, illetve gyulladásban szerepet játszó és anti-apoptotikus fehérjék transzkripciója MKK7 → JNK → AP-1→ Sejt differenciáció, proliferáció, pro-apoptotikus Kaszpáz-8 → Kaszpáz-3 → Apoptózis indukció Kaszpáz-8 → Bid → Apoptózis indukció

24 TÁMOP /1/A Apoptózis szabályozása Apoptózis inhibitorok: Bcl-2 és Bcl-X Hidrofób farokrészükkel a mitokondrium, a sejtmag vagy az endoplazmatikus retikulum külső felszínéhez kötődnek Bcl-2 kötődik az Apaf-1-hez is, és így gátolja az iniciátor kaszpáz-9 aktivációját A Bcl-2 overexpressziója a sejt tumoros átalakulását okozza. Bizonyos vírusok IAP-k (inhibitors of apoptosis) termelődését indítják el Bcl-xL gátolja a Bax, Bak, Bid és cardiolipin által kialakított szuper-molekuláris lyukak kialakulását A család más tagjai, mint a Bax és Bad a mitokondriumhoz kötődve serkenti az apoptózist citokróm-c felszabadulást okozva

25 TÁMOP /1/A BID – híd az extracelluláris és mitokondriális apoptózis útvonalak között Az aktivált kaszpáz-8 a citoszolikus Bid fehérje amino terminális részének hasítását okozza, a keletkező t-Bid transzlokálódik a mitokondriumba az apoptózis során Bid (BH3 interacting domain death agonist) pro-apoptotikus tagja a Bcl-2 fehérjecsaládnak Bid kapcsolódik a Bax-hoz, amely ennek hatására a külső mitokondriális membránba ágyazódik A Bax ezen kívül kapcsolódik a mitokondriális voltage-dependens anion csatornához (VDAC) és indukálja annak kinyílását Az anti-apoptotikus Bcl-2 fehérjék gátolhatják az apoptózist a BID szequesztrálásával, amely csökkent Bax aktivációhoz vezet

26 TÁMOP /1/A Effektor molekulák Kaszpáz aktiváció → DNS endonukleáz aktiváció → DNS károsítás Kaszpáz-3 bontja a gelsolint → bontja az aktin filamentumokat → membrán változásokhoz vezet Apoptózis alatt a normál állapotban a sejtek amúgy a sejtmembrán belső felszínén található foszfatidilszerin molekulái kikerülnek a sejtmembrán külső felszínére → ezt felismerik és kötik a fagocita sejtek receptorai Kaszpáz-3 aktiválja a p21-aktivált kináz- 2-t (PAK-2) → amely apopotikus testek képződéséhez vezet

27 TÁMOP /1/A Membrán lipid transzport „scramblázokkal” A scramblázok tagjai a flippáz nevű transzmembrán lipid transzporter családnak, amelyek a negatív töltésű foszfolipideket átemelik a belső membrán felszínéről a külsőre és fordítva Foszfatidilszerin (PS) transzlokálódik a külső membránba, amely fagocita szignál a makrofágoknak az apoptotikus sejtek eltakarítására

28 TÁMOP /1/A PS jelölés Annexin-V-el Annexin V Normál sejt Citoplazma membrán Foszfatidil szerinApoptózis Apoptotikus sejt Annexin V kötődés Ca 2+

29 TÁMOP /1/A Efferocitózis Az efferocitózis hatására az elpusztult sejtek felvételre kerülnek, mielőtt a membrán integritásuk sérülne, így a sejt tartalma nem jut ki a környező szövetekbe Ez megakadályozza, hogy a szövetekbe toxikus enzimek, oxidánsok és más intracelluláris komponensek, pl. proteázok és kaszpázok kijussanak Makrofágok, dendritikus sejtek, fibroblasztok és epitél sejtek végzik

30 TÁMOP /1/A Sejtfelszíni jelenségek is gátolhatnak apoptózist Túlélési faktorok kötődése (mint növekedési faktorok) a sejt felszíni receptorokhoz leállíthatják a apoptózis útvonalakat a sejtben Ezek PI-3-kináz (foszfoinozitol-3-kináz) kapcsoltak a G- fehérje ras (p21) molekulán keresztül → PI-3,4-P2 és PI-3,4,5-P3 termelődik, amely aktiválja az Akt-ot, egy Ser/Thr protein kinázt → ez foszforilálja a pro-apoptotikus Bad fehérjét, amely így inaktiválódik Az aktív Akt prokaszpázt foszforilál → nem tud a citokróm-c-hez kapcsolódni, így gátolva az apoptózist.


Letölteni ppt "Az orvosi biotechnológiai mesterképzés megfeleltetése az Európai Unió új társadalmi kihívásainak a Pécsi Tudományegyetemen és a Debreceni Egyetemen Azonosító."

Hasonló előadás


Google Hirdetések