Η απόπτωση είναι στην ουσία της μία κυτταρική λειτουργία, και ως κυτταρική λειτουργία δεν μπορεί παρά να στηρίζεται στην ενζυμική δραστηριότητα. Δεν συνίσταται σε ένα άτεγκτο βήμα, αλλά σε μία σειρά από διαδοχικά στάδια. Η απόπτωση είναι δυνατόν να ενεργοποιηθεί από καθορισμένα ερεθίσματα που φτάνουν στα κύτταρα ή από την απουσία ερεθισμάτων για αυτά.

Υπάρχουν τρεις μεγάλες οικογένειες πρωτεϊνών που σχετίζονται με την απόπτωση:

1. Κασπάσες
2. Ενδονουκλεάσες
3. Τρανσγλουταμινάσες

Κασπάσες (Cysteine Aspartate Specific Proteases). Οι κασπάσες είναι πρωτεάσες με πολύ εξειδικευμένη δράση. Κόβουν την πολυπεπτιδική αλυσίδα μόνο μετά από υπόλειμμα ασπαρτικού οξέος. Υπάρχουν στο κυτταρόπλασμα υπό μορφή προενζύμων. Υπάρχουν 13 συνολικά πρωτεΐνες σ’ αυτήν την οικογένεια.

Οι κασπάσες διακρίνονται σε τρεις κατηγορίες, ανάλογα με τη δράση τους:

1. Πρόδρομες
2. Δραστικές
3. Επεξεργαστές της κυτοκίνης

Ο ρόλος των κασπασών

• Διακόπτουν την επικοινωνία με τα γειτονικά κύτταρα.
• Ξαναοργανώνουν τον κυτταροσκελετό.
• Σταματούν την επιδιόρθωση του DNA.
• Αποδιοργανώνουν τις Λαμίνες.
• Στέλνουν μηνύματα για φαγοκυττάρωση.
• Ενεργοποιούν πρωτεΐνες-στόχους για την οριστική παύση του μεταβολισμού.

Αναστολείς της δράσης των κασπασών (οικογένεια BCL-2) είναι οι αντιαποπτωτικές πρωτεΐνες στη μεμβράνη του μιτοχονδρίου. Ανταγωνίζονται την ενεργοποίηση των κασπασών και αποτρέπουν την απελευθέρωση του κυτοχρώματος C από τα μιτοχόνδρια .

Ενδονουκλεάσες. Πολλά ένζυμα ανήκουν σε αυτήν την οικογένεια. Υπάρχουν σε ανενεργή μορφή μέσα στο κύτταρο. Επτά οικογένειες ενδονουκλεασών αναγνωρίζονται στα σημερινά δεδομένα.

• Οικογένεια της FokI – Έλικα-πτυχωτό-Έλικα
• Τύπου ΙΙ ενδονουκλεάσες: 1EcoRV, EcoRI, BamHI, Pvull
• Ενδονουκλεάση V: μονομερές
• DNάση Ι: DNάση Ι, DNάση Χ, DNάση γ

Ο ρόλος των ενδονουκλεασών

• Πραγματοποιούν τον κερματισμό του DNA
• Ενεργοποιούνται από τις κασπάσες

Οι ενδονουκλεάσες διαχωρίζονται ανάλογα με τη επίδραση κατιόντων σε :

• Εξαρτώμενα Ca2+, Mg2+: DNάση Ι (διακρίνει αλληλουχία), DNάση γ (μιτοχόνδρια)
• Εξαρτώμενα Mg2+: DFF40 (DNA Fragment Factor)
• Ανεξάρτητες κατιόντων: DNάση ΙΙ

Τρανσγλουταμινάσες. Πολλές πρωτεΐνες ανήκουν σε αυτήν την οικογένεια όπως η ιστική, η ηπατική, η κυτταρική τρανσγλουταμινάση, ο παράγων ΧΙΙΙα και άλλες. Ανήκουν στην οικογένεια των τρανσφερασών. Καταλύουν μία αντίδραση μεταφοράς ακυλίου, στην οποία οι νέοι δεσμοί σχηματίζονται μεταξύ του υπολείμματος ενός αμινοξέος γλουταμίνης και διαφόρων πρωτογενών αμινών, συμπεριλαμβανομένης και της ε-αμινομάδας της λυσίνης.

Λειτουργίες της τρανσγλουταμινάσης

1. Σύζευξη ερεθίσματος-έκκρισης
2. Μεσολάβηση ως δέκτης ενδοκυττάρωσης
3. Διαφοροποίηση των κυττάρων
4. Αύξηση όγκων
5. Παραγωγή κερατίνης
6. Ανάπλαση νευρικών κυττάρων
7. Στο πλάσμα ως Παράγων ΧΙΙΙα
8. Δομικό ρόλο στον κυτταροσκελετό
9. Απόπτωση - αποτρέπει τη φλεγμονώδη αντίδραση

Η δράση των πρωτεϊνών της οικογένειας BCL-2 εμποδίζει τη θεραπεία του καρκίνου με χημειοθεραπεία ή ακτινοβολίες. Επίσης, τα κύτταρα του μελανώματος αποφεύγουν την απόπτωση. Είναι πολύ χαρακτηριστικό το ότι σ’ αυτά τα κύτταρα το γονίδιο για την έκφραση του παράγοντα APAF-1 χάνει την ετεροζυγωτία του, με συνέπεια να μην μπορεί να παραχθεί και να παύει έτσι να υπάρχει η οδός που οδηγεί στην απόπτωση στα κύτταρα αυτά.

Εργασία που παρουσιάστηκε από το φοιτητή Ιατρικής Κένταρχο Ναπολέων
στα πλαίσια του κατ'επιλογήν μαθήματος της Πειραματικής Εμβρυολογίας
Υπεύθυνη μαθήματος : Ρωξάνη Αγγελοπούλου, Αναπληρώτρια Καθηγήτρια
Εργαστήριο Ιστολογίας και Εμβρυολογίας
Ιατρική Σχολή Πανεπιστημίου Αθηνών
Για περισσότερες πληροφορίες μπορείτε να ανατρέξετε στον ιστότοπο του μαθήματος της Πειραματικής Εμβρυολογίας: http://www.med.uoa.gr/expembr/
Τελευταία αναθεώρηση : 1/5/2006