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Chi frammenta il DNA?


La via finale di tutti i tipi di apoptosiconsiste nell’attivazione di una cascataproteolitica. Le relative proteasi sonoproteine altamente conservate eappartengono alla famiglia delle caspasi(che comprende almeno 14 membri).C cisteino-proteasiCASPASIAsp taglia dopo un residuo diac. aspartico


Conseguenze dell’attivazione dellecaspasi: effetti nucleari• Frammentazione del DNALa caspasi 3 causa l’attivazionedell’endonucleasi CAD (Caspase ActivatedDNase).Normalmente la CAD si trova nel citosol, legataad un inibitore. La caspasi 3 distaccal’inibitore, dopodichè CAD trasloca nel nucleo,dove causa una rapida frammentazione delDNA nucleare.


Conseguenze dell’attivazione delle caspasi:effetti nucleari• Inattivazione degli enzimi di riparazione del DNA.– Es.: la capacità della PARP (poly ADP-ribose polymerase)di riparare danni al DNA viene impedita in seguito allaproteolisi operata dalla caspasi 3• Inattivazione di enzimi coinvolti nella replicazione cellulare.– ES.: le caspasi inattivano la DNA topoisomerasi II,essenziale per la replicazione e riparazione del DNA.• Distruzione di proteine strutturali del nucleo.– Es.: le laminine sono proteine che mantengono la formadel nucleo e mediano l’interazione tra cromatina emembrana nucleare. La degradazione della laminina daparte della caspasi 6 è responsabile della condensazionedella cromatina e della frammentazione nucleare.


Immunocytochemical detection of p-89 PARP


Subfamily members of caspase familySubfamily Role MembersI Apoptosis activator Caspase-2Caspase-8Caspase-9Caspase-10II Apoptosis executioner Caspase-3Caspase-6Caspase-7III Inflammatory mediator Caspase-1Caspase-4Caspase-5Caspase-11Caspase-12Caspase-13Caspase-14


• In altri casi l’apoptosi è iniziata da segnali intracellulariche sono prodotti in situazioni di stress cellulare, qualil’esposizione a radiazioni, a tossici o a infezioni virali.Può essere anche la conseguenza della privazione difattori di crescita o di stress ossidativo. In generale isegnali intrinseci iniziano l’apoptosi attraverso ilcoinvolgimento dei mitocondri.INDUZIONE DELL’APOPTOSI• Gli stimoli apoptotici possono essere segnaliextracellulari che, attraverso l’interazione con recettori,possono innescare vie di trasduzione del segnale checomportano soppressione o induzione dei programmi dimorte. I più importanti esempi sono rappresentati dalle“vie di morte” attivate dal legame di appropriati ligandicon recettori appartenenti alla superfamiglia dei TNFR(recettori del fattore di necrosi tumorale).


L’APOPTOSI, PUO’ ESSERE INNESCATA DA SEGNALI PARTICOLARICHE AGISCONO LEGANDOSI A SPECIFICI RECETTORI DI MEMBRANA.Fas associatedproteinwith a deathdomain


L’APOPTOSI PUO’ ESSERE INNESCATA DA SEGNALI PARTICOLARICHE AGISCONO LEGANDOSI A SPECIFICI RECETTORI DI MEMBRANA.


Via estrinseca (recettori)


Via intrinseca (mitocondrio)La funzione mitocondriale può essere influenzata in duemodi:- Provocando una transizione di permeabilitàmitocondriale (MPT): apertura di pori nella membranainterna riduzione potenziale di membrana arrestofosforilazioni ossidative rigonfiamento.- Provocando un aumento della permeabilità dellamembrana esterna e il rilascio del citocromo C nel citosol.


Citocromo c


CTL= linfocito T citotossico


RUOLO DEL MITOCONDRIO• I mitocondri promuovono l’apoptosi attraverso ilrilascio del citocromo c che, insieme con Apaf-1(fattore pro-apoptotico di attivazione delle proteasi) eATP, forma un complesso (apoptosoma) con la procaspasi9 che porta all’attivazione della caspasi 9 equindi della cascata delle caspasi.• Le proteine della famiglia Bcl-2 modulano il processoapoptotico dipendente dai mitocondri.• I membri anti-apoptotici, quali Bcl-2 e Bcl-XL, sonolocalizzati sulla faccia esterna della membranamitocondriale e promuovono la sopravvivenzacellulare.• I membri pro-apoptotici, quali Bad e Bax, mediano iloro effetti sia interagendo con Bcl-2 e Bcl-XL, siaattraverso interazioni dirette con la membranamitocondriale.


Famiglia bcl‐2‣ Comprende una serie di proteineche regolano la permeabilità dellamembrana mitocondriale esterna econtrollano il rilascio di citocromo cdai mitocondri.proantiPRO‐APOPTOTICIANTI‐APOPTOTICI‐ BAX‐ BAD‐ BCL‐XS‐ BCL‐2‐ BCL‐XL


Localizzati strategicamente sulla membranamitocondriale esterna, bcl-2 e gli altri membri diquesta famiglia regolano l’uscita del citocromo cverso il citoplasma


Robbins


Apoptosi: pathway intrinseco ed estrinseco.


Danni genetici non letali sono alla base delprocesso di cancerogenesi.I bersagli principali del danno genetico sono:• I proto‐oncogèni che promuovono la crescita cellulare• Gli anti‐oncogèni o geni onco‐soppressori che inibiscono lacrescita (es. p53)• I geni che regolano l’apoptosi (es. Bcl2)• I geni che regolano il processo di riparazione del DNA


VITAMORTE


Per esempio…E’ il fenotipo più evidente dei mutantiCasp9-/-‣ Difetto di chiusura del tuboneurale a livello delromboencefalo‣ A questo stadio il tubo neuralenel romboencefalo è rimastoaperto e lì è avvenutaun’espansione apprezzabile dellaregione del mesencefalo‣ Qui l’espansione e sporgenza sononotevoli (encefalo) di interitessuti cranici


(iperespr. BCl2)


Implicazioni in patologia e terapiaParkinson, Alzheimer, AIDStumori, infiammazioni croniche


Approcci terapeutici (a livello sperimentale preclinico)Molecole capaci di modulare la via dei recettori di morte,e.g. FasL in forma solubile o il ligando TRAIL( tumornecrosis factor related apoptosis induced ligand)o altre molecole come Smac-Diablo (second mithocondriaderivedactivator of caspasis)Impiego di sostanze capaci di modulare l’espressione digeni associati all’apoptosi, e.g. oligonucleotidi antisensoper geni target della famiglia BCl-2 o per le caspasiTerapia genica di geni pro o antiapoptotici


Approcci terapeutici (a livello sperimentale preclinico)Molecole capaci di modulare la via dei recettori di morteImpiego di sostanze capaci di modulare l’espressione di geni associatiall’apoptosi, e.g. oligonucleotidi antisenso per geni target dellafamiglia BCl-2 o per le caspasiTerapia genica di geni pro o antiapoptotici


Per esempio


AUTOFAGIA

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