معلومة

هل نمو الخلايا القسري مرتبط بالاستماتة؟

هل نمو الخلايا القسري مرتبط بالاستماتة؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

هل يمكن لنموذج من النمو الخلوي القسري أن يتسبب في خلل في آليات التدمير الذاتي لبعض الخلايا أو "إيقاف" منع موت الخلايا المبرمج؟


من التافه أن نفترض أن النمو القسري سوف يتغلب على موت الخلايا المبرمج وهو ما تراه في خطوط الخلايا الخالدة وفي السرطان.

لكن الشيء المثير للاهتمام هو أن هناك حالات يتسبب فيها النمو القسري في موت الخلايا المبرمج. المثال الكلاسيكي هو الدماغ الذي تسبب فيه التعبير عن مستضد SV40 t لتكاثر الخلايا في فقدان الأنسجة [1،2].

ضربة قاضية لـ Aif (عامل تحفيز موت الخلايا المبرمج) تسبب أيضًا تنكسًا عصبيًا ونقص تنسج الغدة الصعترية عن طريق التسبب في زيادة الضرر التأكسدي.


موت الخلايا المبرمج

موت الخلايا المبرمج هو عملية تحدث في الخلايا متعددة الخلايا عندما "تقرر" الخلية عن قصد الموت. يحدث هذا غالبًا من أجل الصالح العام للكائن الحي بأكمله ، كما هو الحال عندما يتلف الحمض النووي للخلية وقد يصبح سرطانيًا.

يشار إلى موت الخلايا المبرمج على أنه موت الخلية "المبرمج" لأنه يحدث بسبب التعليمات البيوكيميائية في DNA الخلية وهذا يعارض عملية "النخر" ، عندما تموت الخلية بسبب الصدمة الخارجية أو الحرمان.

مثل العديد من العمليات الخلوية المعقدة الأخرى ، يتم تشغيل موت الخلايا المبرمج عن طريق جزيئات الإشارة التي تخبر الخلية أن الوقت قد حان لارتكاب "انتحار" خلوي.

النوعان الرئيسيان من مسارات موت الخلايا المبرمج هما "المسارات الجوهرية" ، حيث تتلقى الخلية إشارة لتدمير نفسها من أحد جيناتها أو بروتيناتها بسبب اكتشاف تلف الحمض النووي و "المسارات الخارجية" ، حيث تتلقى الخلية إشارة للبدء موت الخلايا المبرمج من خلايا أخرى في الكائن الحي. قد يتم تشغيل المسار الخارجي عندما يدرك الكائن الحي أن الخلية قد تجاوزت فائدتها أو لم تعد استثمارًا جيدًا لدعم الكائن الحي.

يلعب موت الخلايا المبرمج دورًا في التسبب في بعض العمليات الطبية المهمة ومنعها. في البشر ، يلعب موت الخلايا المبرمج دورًا رئيسيًا في الوقاية من السرطان عن طريق التسبب في "انتحار" الخلايا ذات الحمض النووي التالف قبل أن تصبح سرطانية. كما أنه يلعب دورًا في ضمور العضلات ، حيث يقرر الجسم أنه لم يعد من الجيد إنفاق السعرات الحرارية في الحفاظ على خلايا العضلات إذا لم يتم استخدام الخلايا بانتظام.

موت الخلايا المبرمج هو تكيف تطوري مهم لأنه يسمح للكائنات الحية بتدمير خلاياها. للوهلة الأولى ، قد يبدو هذا وكأنه فكرة رهيبة. لماذا تدمر جزء من نفسك؟

حسنًا ، ربما إذا أصبح هذا الجزء من نفسك خطيرًا على البقية ، كما في حالة الخلايا ذات الحمض النووي التالف والتي يمكن أن تصبح سرطانية. موت الخلايا المبرمج هو قاتل رئيسي للخلايا ما قبل السرطانية ، والأشخاص الذين لديهم طفرات تمنع موت الخلايا المبرمج من العمل بشكل صحيح هم أكثر عرضة للإصابة بالسرطان.

قد ترغب الكائنات متعددة الخلايا أيضًا في فقد الخلايا التي لم تعد مفيدة للكائن الحي. نحن & # 8217ll نشارك بعض الأمثلة المذهلة حقًا عندما يكون موت الخلايا أمرًا جيدًا أدناه.


محتويات

موت الخلايا المبرمج (أو PCD) هو موت الخلية بواسطة برنامج داخل الخلايا. [2] [3] يتم تنفيذ PCD في عملية منظمة ، والتي عادة ما تمنح ميزة خلال دورة حياة الكائن الحي. على سبيل المثال ، يحدث التمايز بين أصابع اليدين والقدمين في جنين بشري في طور النمو لأن الخلايا بين الأصابع تستقر في النتيجة هي أن الأصابع تنفصل. يخدم PCD الوظائف الأساسية أثناء نمو الأنسجة النباتية والحيوانية (حيوانات متعددة الخلايا).

تحرير موت الخلايا المبرمج

موت الخلايا المبرمج هو عملية موت الخلايا المبرمج (PCD) التي قد تحدث في الكائنات متعددة الخلايا. [3] تؤدي الأحداث البيوكيميائية إلى تغيرات مميزة في الخلايا (مورفولوجيا) والموت. تشمل هذه التغييرات التذبذب ، وانكماش الخلية ، والتفتت النووي ، وتكثيف الكروماتين ، وتفتت الحمض النووي الصبغي. يُعتقد الآن أنه - في سياق تنموي - يتم تحفيز الخلايا على الانتحار بشكل إيجابي بينما في سياق التماثل الساكن ، قد يوفر غياب بعض عوامل البقاء على قيد الحياة الدافع للانتحار. يبدو أن هناك بعض الاختلاف في التشكل وفي الكيمياء الحيوية لمسارات الانتحار ، بعضها يسير في طريق "موت الخلايا المبرمج" ، والبعض الآخر يتبع مسارًا أكثر عمومية للحذف ، ولكن كلاهما عادة ما يكون دافعًا وراثيًا وصناعيًا. هناك بعض الأدلة على أن بعض أعراض "موت الخلايا المبرمج" مثل تنشيط نوكلياز داخلية يمكن أن تحدث بشكل زائف دون الدخول في سلسلة وراثية ، ومع ذلك ، يفترض أن موت الخلايا المبرمج الحقيقي وموت الخلايا المبرمج يجب أن يتم بوساطة وراثية. أصبح من الواضح أيضًا أن الانقسام الفتيلي وموت الخلايا المبرمج مرتبطان أو مرتبطان بطريقة ما وأن التوازن المحقق يعتمد على الإشارات المستلمة من عوامل النمو أو البقاء المناسبة. [4]

تحرير الالتهام الذاتي

الالتهام الذاتي هو السيتوبلازم، وتتميز بتكوين فجوات كبيرة تلتهم العضيات في تسلسل محدد قبل تدمير النواة. [5] البلعمة الكلية ، غالبًا ما يشار إليها باسم الالتهام الذاتي ، هي عملية تقويضية تؤدي إلى تدهور محتويات السيتوبلازم السائبة ، وتجمعات البروتين غير الطبيعية ، والعضيات الزائدة أو التالفة. يتم تنشيط الالتهام الذاتي بشكل عام من خلال ظروف الحرمان من المغذيات ولكنه يرتبط أيضًا بالعمليات الفسيولوجية والمرضية مثل التطور والتمايز والأمراض العصبية التنكسية والإجهاد والعدوى والسرطان.

أشكال أخرى من تحرير PCD

تم اكتشاف مسارات أخرى لموت الخلية المبرمج. [6] تسمى "موت الخلايا المبرمج غير المبرمج" (أو "موت الخلية المبرمج المستقل عن كاسباس") ، هذه الطرق البديلة للموت فعالة مثل موت الخلايا المبرمج ويمكن أن تعمل إما كآليات احتياطية أو النوع الرئيسي من PCD.

بعض هذه الأشكال من موت الخلايا المبرمج هي anoikis ، متطابقة تقريبًا مع موت الخلايا المبرمج باستثناء التقرن التحريضي ، وهو شكل من أشكال موت الخلايا الحصري للعيون ، وهو شكل من أشكال موت الخلايا المعتمد على الحديد [7] وتنكس واليريان.

تخضع الخلايا النباتية لعمليات معينة من PCD مماثلة لموت الخلايا البلعمة الذاتية. ومع ذلك ، فإن بعض السمات المشتركة للـ PCD محفوظة بشكل كبير في كل من النباتات والميتازوا.

موت الخلايا الناجم عن التنشيط (AICD) هو موت خلوي مبرمج ناجم عن تفاعل مستقبلات Fas (Fas ، CD95) و Fas ligand (FasL ، CD95 يجند). [8] تحدث نتيجة التحفيز المتكرر لمستقبلات معينة من الخلايا التائية (TCR) وتساعد في الحفاظ على التحمل المناعي المحيطي. [9] لذلك ، قد يؤدي تغيير العملية إلى الإصابة بأمراض المناعة الذاتية. [8] وبعبارة أخرى ، فإن AICD هو المنظم السلبي للخلايا اللمفاوية التائية المنشطة.

موت الخلايا الإقفاري ، أو الأورام ، هو شكل من أشكال موت الخلايا العرضي أو السلبي الذي غالبًا ما يُعتبر إصابة مميتة. تتميز العملية بتورم الميتوكوندريا ، وتفريغ السيتوبلازم ، وتورم النواة والسيتوبلازم. [10]

الكارثة الانقسامية هي نمط من موت الخلايا ناتج عن الدخول المبكر أو غير المناسب للخلايا في الانقسام الفتيلي. إنها الطريقة الأكثر شيوعًا لموت الخلايا في الخلايا السرطانية المعرضة للإشعاع المؤين والعديد من العلاجات الأخرى المضادة للسرطان. [11]

موت الخلايا المناعي أو موت الخلايا المبرمج المناعي هو شكل من أشكال موت الخلايا الناجم عن بعض العوامل القاتلة للخلايا مثل أنثراسيكلين وأوكساليبلاتين وبورتيزوميب ، أو العلاج الإشعاعي والعلاج الضوئي (PDT). [12]

يعتبر التهاب البروستاتا أحد أشكال الالتهاب الشديد لموت الخلايا المبرمج الذي يحدث غالبًا عند الإصابة بمسببات الأمراض داخل الخلايا ومن المحتمل أن يشكل جزءًا من الاستجابة المضادة للميكروبات في الخلايا النخاعية. [13]

النخر هو موت الخلية حيث تتضرر الخلية بشدة من خلال قوى خارجية مثل الصدمة أو العدوى ويحدث في عدة أشكال مختلفة. في حالة النخر ، تتعرض الخلية لتورم ، يليه تمزق غير منضبط لغشاء الخلية مع طرد محتويات الخلية. غالبًا ما تتسبب محتويات الخلايا هذه في حدوث التهاب في الخلايا المجاورة. [14] تم التعرف على شكل من أشكال النخر المبرمج ، يسمى التنخر ، كشكل بديل لموت الخلايا المبرمج. يُفترض أن التنخر يمكن أن يكون بمثابة نسخة احتياطية لموت الخلايا لموت الخلايا المبرمج عندما يتم حظر إشارات موت الخلايا المبرمج بواسطة عوامل داخلية أو خارجية مثل الفيروسات أو الطفرات. ترتبط مسارات التنخر بمستقبلات الموت مثل مستقبل عامل نخر الورم 1. [14]

تم استخدام مصطلح "علم الأحياء الخلوي" لوصف عمليات الحياة المرتبطة بالتغيرات المورفولوجية والكيميائية الحيوية والجزيئية التي تؤهب وتسبق وترافق موت الخلايا ، بالإضافة إلى النتائج واستجابة الأنسجة لموت الخلايا. [15] الكلمة مشتقة من اليونانية νεκρό تعني "الموت" ، βìο تعني "الحياة" ، و λόγος تعني "دراسة". تمت صياغة المصطلح في البداية لتعريف التحقيقات على نطاق واسع في التغييرات التي تصاحب موت الخلية ، والتي تم اكتشافها وقياسها عن طريق قياس التدفق والمسح الخلوي بالليزر. [13] وقد تم استخدامه لوصف التغيرات في الوقت الحقيقي أثناء موت الخلية ، والتي تم الكشف عنها عن طريق قياس التدفق الخلوي. [16]


ينظم ubiquitin ligase COP1 دورة الخلية وموت الخلايا المبرمج من خلال التأثير على وظيفة p53 في خطوط خلايا سرطان الثدي البشرية

خلفية: يتوسط E3 ubiquitin ligase التكويني 1 (COP1) بقاء الخلية ونموها وتطورها ، ويتفاعل مع بروتين مثبط الورم p53 للحث على انتشاره وتدهوره. أفادت الدراسات الحديثة أن الإفراط في التعبير عن COP1 يرتبط بزيادة تكاثر الخلايا ، والتحول ، وتطور المرض في مجموعة متنوعة من أنواع السرطان. في هذه الدراسة ، قمنا بالتحقيق فيما إذا كان COP1 ينظم توقف دورة الخلية بوساطة p53 وموت الخلايا المبرمج في خطوط خلايا سرطان الثدي البشرية.

أساليب: قللنا من تنظيم تعبير COP1 باستخدام جزيئات الفيروسة البطيئة التي تعبر عن RNA قصير الشعر (shRNA) الذي يستهدف COP1 وقمنا بقياس تأثيرات الضربة القاضية في ثلاثة خطوط مختلفة من خلايا سرطان الثدي.

نتائج: أدى إسكات COP1 إلى تنشيط p53 ، مما أدى إلى التعبير عن المغير المنظم p21 و p53 للتعبير عن موت الخلايا المبرمج (PUMA) ، وخفض مستويات كيناز 2 المعتمد على السيكلين (CDK2). والجدير بالذكر أن ضربة قاضية لـ COP1 ارتبطت بإيقاف دورة الخلية أثناء G0/ ز1 مرحلة.

الاستنتاجات: ينظم انحلال البروتين p53 بوساطة COP1 نمو الخلايا السرطانية والاستماتة. تشير نتائجنا إلى أن COP1 ينظم تكاثر خلايا سرطان الثدي البشرية وموت الخلايا المبرمج بطريقة تعتمد على p53. تشير هذه النتائج إلى أن COP1 قد يكون هدفًا محتملاً واعدًا للعلاج الجيني المرتبط بسرطان الثدي.


نقاش

لقد أظهرنا أن Ad يحتوي على ثلاثة بروتينات مستقلة تمنع موت الخلايا المبرمج الناجم عن TRAIL ، وهي RID و E3-14.7K و E1B-19K. يحفز RID استيعاب TRAIL-R1 من سطح الخلية ، وهو ما يفسر على الأرجح لماذا يمنع RID القتل بواسطة TRAIL. يتم استيعاب TRAIL-R1 في الحويصلات والداخلية المفترضة والليزوزومات ويتحلل كما يتضح من الانخفاض الحاد في التلقيح المناعي لـ TRAIL-R1. (التفسير البديل لنقص TRAIL-R1 المناعي هو أن حاتمة TRAIL-R1 تصبح مقنعة). إن تثبيط تدهور TRAIL-R1 بواسطة Baf يجادل بقوة بأن TRAIL-R1 يتحلل في الجسيمات الحالة.

هناك ستة أعضاء معروفين من عائلة TNFR الفائقة التي لها مجالات الموت ، وهي TNFR1 و Fas ومستقبلات الموت 3 و TRAIL-R1 و TRAIL-R2 ومستقبلات الموت 6. التنشيط الناجم عن Ligand لـ TNFR1 و Fas و TRAIL-R1 ، يتسبب و TRAIL-R2 في سلسلة من تفاعلات البروتين البروتين التي تتضمن مجالات الموت التي تؤدي إلى تنشيط الكاسبيسات والاستماتة (تمت مراجعتها في المراجع 1 و 2 و 17 و 53 و 82). تمنع RID و E1B-19K و E3-14.7K موت الخلايا المبرمج الناجم عن ثلاثة من هذه الروابط ، TNF و FasL و TRAIL (المراجع 19 و 21 و 22 و 24 و 65 و 72 وهذه الدراسة). تعمل بروتينات Ad على منع موت الخلايا المبرمج الناجم عن ليجند الموت على عدة مستويات. يتخلص RID من TRAIL-R1 و Fas عن طريق إجبارهما من سطح الخلية إلى الجسيمات الحالة ، حيث تتحلل. بينما كان هذا التقرير قيد الإعداد ، بنديكت وآخرون. ذكرت (4) أنه بالإضافة إلى RID (المشار إليه باسم E3-10.4K / 14.5K) ، فإن بروتين E3 المسمى E3-6.7K مطلوب لمسح TRAIL من سطح الخلية. أجريت دراساتهم باستخدام الفيروسات القهقرية التي تعبر عن بروتينات RID و / أو E3-6.7K. من الواضح أننا لم نلاحظ متطلبًا لـ E3-6.7K في التنظيم السفلي بوساطة RID لـ TRAIL-R1. ربما ترجع هذه الاختلافات في النتائج إلى أنظمة تجريبية مختلفة. بنديكت وآخرون. (4) ذكرت أيضًا أن كلاً من RID و E3-6.7K مطلوبان لتقليل تنظيم TRAIL-R2. لدينا نتائج مماثلة في ظل ظروفنا التجريبية (A. E. Tollefson ، D.L Lichtenstein ، M. Kuppuswamy ، K. Toth ، K. Doronin ، O.

يمنع RID أيضًا الانتقال الناجم عن TNF من فسفوليباز خلوي بقدرة 85 كيلو دالتون أ2 (cPLA2) من العصارة الخلوية إلى الأغشية (18). هناك دليل على أن التنشيط الناجم عن TNF لـ cPLA2 مهم في موت الخلايا المبرمج الناجم عن عامل نخر الورم (32 ، 42 ، 71 ، 86). لا نعرف ما إذا كان cPLA2 يتم تنشيطه من خلال مسارات Fas و TRAIL.

يبدو أن E3-14.7K يثبط موت الخلايا المبرمج في أكثر من مستوى. تشير دراسات الخميرة ثنائية الهجين إلى أن E3-14.7K يرتبط بثلاثة بروتينات خلوية تسمى FIP-1 و FIP-2 و FIP-3 (45 & # x0201347). قد يكون FIP-2 و FIP-3 جزءًا من مسار إشارات موت الخلايا المبرمج الذي يؤدي من TNFR1 و Fas عبر RIP E3-14.7K من المحتمل أن تمنع هذا المسار. تم الإبلاغ عن E3-14.7K أيضًا لمنع موت الخلايا المبرمج الناجم عن ناقل Ad الذي يعبر عن FasL أو عن طريق انتقال عابر لـ procaspase 8 (13). يشكل E3-14.7K معقدًا باستخدام procaspase 8 (13). يمنع E3-14.7K أيضًا التنشيط الناجم عن TNF لـ cPLA2 (42 ، 71 ، 92). من غير المعروف ما إذا كانت أي من هذه الوظائف لـ E3-14.7K تفسر قدرتها على تثبيط موت الخلايا المبرمج الناجم عن TRAIL.

E1B-19K هو تماثل وظيفي لـ BCL-2 (7). يتفاعل مع ويثبط نشاط أعضاء proapoptotic من عائلة BCL-2 (14 ، 83 ، 87). يبدو أن هذه البروتينات تعزز موت الخلايا المبرمج جزئيًا عن طريق إزاحة المحولات من أفراد عائلة BCL-2 المضاد للخلايا ، مما يسمح بتنشيط الكاسبيسات. تم الإبلاغ مؤخرًا عن تفاعل E1B-19K مع شكل معدَّل توافقيًا من Bax في الميتوكوندريا ، وهذا التفاعل يثبط السيتوكروم. ج الافراج وتفعيل كاسباس 9 (57). لم يمنع E1B-19K تنشيط caspase-8. يبدو من المحتمل أن وظائف E1B-19K هذه تفسر سبب تثبيط E1B-19K لموت الخلايا المبرمج الناجم عن TRAIL.

طرق وآخرون. (60) ذكرت مؤخرًا أن بروتينات Ad E1A تحسس خلايا سرطان الجلد A2058 البشرية وخلايا الساركوما الليفية H4 للقتل المعتمد على TRAIL. ستشرح وظيفة E1A نتائج تجربتنا (الشكل & # x200B (الشكل ثلاثي الأبعاد) 3 D) التي توضح أن عدوى Ad تحسس خلايا HT29.14S لموت الخلايا المبرمج الذي يسببه TRAIL. طرق وآخرون. (60) أبلغ أيضًا عن تجربة تشير إلى أن بروتينات E3 غير المحددة ، وبدرجة أقل E1B-19K ، مطلوبة لمنع قتل TRAIL لخلايا A2058 المصابة بالإعلان.

قد يكون موت الخلايا المبرمج ضارًا بتكاثر الفيروس إذا حدث قبل اكتمال النسخ المتماثل (15). وبالتالي ، فمن المنطقي أن يستهدف الفيروس المستقبلات التي تتوسط في موت الخلايا المبرمج. موت الخلايا المبرمج هو آلية رئيسية يقوم من خلالها الجهاز المناعي بالتخلص من الخلايا غير المرغوب فيها (53). CTL تقتل من خلال نظامين رئيسيين ، perforin-granzymes و Fas. كما أنها تقتل من خلال مسار عامل نخر الورم ، كما هو مبين في فحوصات التحلل الخلوي طويلة المدى في زراعة الخلايا. من المحتمل أن يكون نظام TRAIL متورطًا في قتل CTL للخلايا المصابة بالفيروس ، مع الأخذ في الاعتبار أن الخلايا التائية تعبر عن TRAIL. الإعلان مجهز جيدًا لمنع قتل الخلايا المصابة بواسطة CTL. يمنع gp19K المشفر بالإعلان التعرف على الخلايا المصابة بواسطة مستقبلات الخلايا التائية. تمنع بروتينات RID و E3-14.7K و E1B-19K موت الخلايا المبرمج الناجم عن Fas و TNFR1 و TRAIL-R1. تقتل الخلايا القاتلة الطبيعية المنشطة من خلال جرانزيم perforin وربما أنظمة Fas و TRAIL ، وتقوم البلاعم النشطة بتجميع عامل نخر الورم. وبالتالي ، فمن الممكن أن تمنع بروتينات Ad هذه قتل CTL ليس فقط في المرحلة التكيفية للاستجابة المناعية ولكن أيضًا في المرحلة الفطرية.

يتم أيضًا تنشيط مسارات نقل الإشارة الأخرى ، بما في ذلك NF - & # x003baB ، والكينازات التي يسببها الإجهاد ، و sphingomyelinases المحايدة والحمضية ، من خلال مستقبلات TNFR1 و Fas و TRAIL (17 ، 25 ، 53). ربما يكون تنشيط واحد أو أكثر من مسارات الإشارات هذه ضارًا بتكرار الإعلان ، وبالتالي ، يتم التخلص من المستقبلات بواسطة RID. ستكون الفكرة متوافقة مع قدرة RID على التسبب في استيعاب وتدهور EGFR ومستقبلات الأنسولين ومستقبلات عامل النمو 1 (IGF-1) (11 ، 43 ، 77). على سبيل المثال ، cPLA2 يمكن تنشيطه ليس فقط بواسطة عامل نخر الورم ، ولكن أيضًا عن طريق عوامل النمو من خلال مسار بروتين كينيز Ras & # x02013 المنشط بالميتوجين. حمض الأراكيدونيك هو مقدمة لمركبات الإيكوزينويد المسببة للالتهابات ، ومن خلال تثبيط تخليق حمض الأراكيدونيك ، يمكن لبروتينات Ad أن تمنع الالتهاب. في الواقع ، تمنع بروتينات RID و E3-14.7K الالتهاب في نماذج الفئران (29 ، 30 ، 66).

بالنظر إلى أن RID ينظم المستقبلات المتميزة للغاية في TNFR وعائلات البروتين التيروزين كيناز ، فإن السؤال الذي يطرح نفسه يتعلق بخصوصية RID. هناك بعض المستقبلات التي لا تتأثر بـ RID ، وهي TfnR (الشكل & # x200B (الشكل 7) 7) (72 ، 77) ، مستضدات معقد التوافق النسيجي الرئيسي من الدرجة الأولى (33) ، مستقبل عامل النمو المشتق من الصفائح الدموية ، HER2 (43) و CD46 (19) و CD44 (نتائج غير منشورة). وبالتالي ، هناك خصوصية كبيرة لـ RID.

كما نوقش أعلاه ، يتسبب RID في استيعاب مستقبلات TRAIL و FasL و TNF و EGF والأنسولين و IGF-1 من سطح الخلية وتدهورها في الجسيمات الحالة (11 ، 43 ، 72 ، 77 T. ديميتروف ، CF Colle ، AE Tollefson و DL Lichtenstein و WSM Wold ، بيانات غير منشورة). من المعروف أن EGF والأنسولين و IGF-1 تحفز استيعاب وتدهور مستقبلاتها. والمثير للدهشة أنه لا يُعرف الكثير عن هذه الخاصية بالنسبة لروابط مستقبلات الموت. يُعتقد أن تدهور المستقبلات الذي يسببه عامل النمو يخفف من إشارة عامل النمو ، وقد يكون هذا صحيحًا أيضًا بالنسبة لروابط مستقبلات الموت. قد لا يكون التوهين ضروريًا إذا تم بالفعل تشغيل الخلية للموت. ومع ذلك ، فإن العديد من الخلايا عادة ما تكون مقاومة لروابط الموت هذه ويجب أن تكون حساسة حتى تخضع الخلية لموت الخلايا المبرمج للخلايا غير الحساسة ، فإن التصفية المستحثة بالرابط لمستقبلات الموت من شأنها أن تمنع موت الخلايا إذا استقبلت الخلايا لاحقًا إشارة تحسس. على أي حال ، يبدو أن RID يعمل بمثابة رابط بديل للتسبب في استيعاب هذه المستقبلات وتدهورها. (لا يوجد دليل على أن RID يؤدي الاستجابة الأخرى لهذه الروابط ، أي تحريض نقل الإشارة.) يجب أن تكون الآلية الجزيئية لعمل RID مثيرة جدًا للاهتمام ، وستزيد معرفتنا بها من فهمنا لإشارات المستقبلات والفرز.


عملية أبوتوتيك

تتميز عملية موت الخلايا المبرمج ببعض السمات المورفولوجية. وتشمل هذه التغييرات في غشاء البلازما (مثل فقدان تناسق الغشاء والتعلق) ، وتكاثف السيتوبلازم والنواة ، وانقسام البروتين ، والانقسام داخل النواة في الحمض النووي. في المراحل الأخيرة من العملية ، تصبح الخلايا المحتضرة مجزأة إلى أجسام موت الخلايا المبرمج وبالتالي يتم التخلص منها بواسطة الخلايا البلعمية دون حدوث أضرار التهابية كبيرة للخلايا المحيطة.

ومع ذلك ، فإن بعض أنواع الخلايا لا تظهر سمات مميزة للاستماتة. في هذه الحالات ، قد يلزم تحليل جوانب متعددة من موت الخلايا المبرمج لتأكيد آلية موت الخلايا.

لدعم هذا الطيف من المتطلبات ، تقدم BD Biosciences مجموعة كاملة من أدوات وتقنيات اكتشاف موت الخلايا المبرمج لقياس المؤشرات في مراحل مختلفة عبر عملية موت الخلايا المبرمج. تستخدم أدوات BD Biosciences منهجيات متعددة بما في ذلك قياس التدفق الخلوي والتصوير الحيوي والفحص المجهري (لتحليل الخلايا الحية والثابتة) بالإضافة إلى ELISA و IHC والبقعة الغربية وقياس الطيف.

طرق الكشف عن موت الخلايا المبرمج أو الخلايا الميتة (الحيوية) حسب نوع تحضير الخلية.


مناقشة

في هذه الدراسة ، قمنا بتطوير نموذج منطقي معياري مفصل للمسارات التنظيمية التي تقود إشارات عامل النمو وتطور دورة الخلية وموت الخلايا المبرمج (الشكل 3 ب). في حين أن هناك العديد من النماذج المنشورة بتغطية مماثلة للسلوكيات الخلوية [15،21،23،25،26] ، كان تركيز دراستنا على التقاط السلوك الديناميكي لل PI3KAKT1 يشير محور نمو الخلية. تحقيقًا لهذه الغاية ، اقترحنا آلية قادرة على قيادة التذبذبات الموثقة تجريبياً لـ PI3K التعبير البروتيني [46،47] ، استكشاف أهمية عالية ومنخفضة PI3K النشاط خلال مراحل مختلفة من دورة الخلية ، وأظهر أن نموذجنا يمكن أن يقدم رؤية آلية للتأثيرات الخلوية للنشاط المفرط PI3K (فشل الحركة الخلوية). للقيام بذلك ، حددنا حلقتين من ردود الفعل السلبية يحتمل أن تكون مسؤولة عن القيادة PI3K ديناميات. يتم تشغيل الحلقة الأولى من خلال إشارات عامل النمو المرتفع والمرتفعة PI3K النشاط ، وهو ينطوي على PLCγالتفعيل بوساطة NEDDL4 ubiquitin ligase [51] ، المعروف باستهدافه ص 110 وحدة فرعية من PI3K للتحلل [47]. الحلقة الثانية تتضمن خسارة AKT1بوساطة FoxO3 تثبيط PI3K ينخفض ​​النشاط ، مما يسمح FoxO3 لدفع إعادة التعبير عن ص 110 [52]. نظرًا لأن هذين المسارين كانا مفتاحًا لقدرة نموذجنا على إعادة إنتاج تأثيرات النشاط المفرط PI3K و AKT1 على تقدم دورة الخلية ، فإنها تمثل أهم تنبؤين لها.

ربط PI3K تتطلب التذبذبات في إيقاع انقسام الخلايا تحديثًا لما نشرناه سابقًا مفتاح المرحلة [11] لتشمل الوظائف المتعددة Plk1 البروتين المطلوب لجميع مراحل الانقسام والحركة الخلوية [54]. وفقًا لنموذجنا ، أثناء تقدم دورة الخلية العادية ،PI3K / قليل-AKT1 مرحلة PI3K التذبذبات تؤدي إلى إعادة دخول نووي FoxO3 و FoxO1، مما يساعد على تراكم Plk1 وهي مطلوبة للحركة الخلوية. بالإضافة إلى ذلك ، نتوقع أن يكون التأثير المثبط لـ Plk1 تشغيل FoxO3 [41] يساعد في القفل PI3K تذبذبات دورة الخلية (الشكل 4). ومع ذلك ، لا يتم فرض قفل الطور الصارم إلا عند انتقال الطور الطوري / الطور الطوري ، كما يتضح من سلوك الإصدار غير المتزامن من نموذجنا (التين 5 و S5). بالإضافة إلى تقديم تنبؤات قابلة للاختبار للآليات الكامنة وراء ذلك PI3K يتلخص التذبذب في الشكل 9، نموذجنا هو أول من يأخذ في الاعتبار الدور متعدد الأوجه لـ Plk1 في تقدم دورة الخلية (الشكل 6). وبالتحديد ، تمكنا من استنساخ اعتقال G2 في الغياب التام لـ Plk1 [55] ، الكارثة الانقسامية ردا على Plk1 الإزالة في الطور الاستوائي [54،56-58] ، احتمالية حدوث سابق لأوانه APC / C Cdh1 التنشيط والفصل الخاطئ للكروموسوم [59] ، بالإضافة إلى الفشل في إجراء التحريك الخلوي في حالة عدم وجود Plk1 البركة التي نجت APC / C Cdh1 التدمير الوسيط [60-62].

(أ) تدهور وإعادة تركيب PI3K الوحدة الفرعية ص 110 يقودها PLCγ- التنشيط المعتمد لملف NEDDL4 (روابط حمراء) و FoxO3 (رابط برتقالي)، على التوالى. خلال G2 ، خسارة قوية PI3K / AKT1 الإشارات مطلوبة للنقل النووي لـ FoxO3 و / أو FoxO1، مما يساعد Plk1 إلى مستويات يمكن أن تدوم أكثر من تدهورها في الطور (على غرار عبر Plk1ح العقدة). أثناء الطور النهائي ، يكون هذا التجمع المتبقي من Plk1 يترجم إلى المغزل المركزي ويعزز تجميع الحلقة المقلصة من خلال تجنيد رهوا مرفق البيئة العالمية إلخ 2. العقد الحمراء: مفتاح ربط المسار PI3K و AKT1 ديناميات ل Plk1 والحركة الخلوية. (ب) Plk1 يؤدي التثبيط عند نقاط مختلفة على طول دورة الخلية إلى أربعة أوضاع فشل متميزة. اعتمادات الصورة: https:// المشاع.ويكيميديا.org / wiki / ملف:الخلايا_الميتوزية تسلسل.svg.

ينبع تقييد نموذجنا الحالي من عدم اليقين في الأدبيات التجريبية حول العلاقة بين Plk1 و FoxO عوامل. كما ذكرنا بالتفصيل في نتائج، التنظيم الاندماجي Plk1 بواسطة FoxM1, FoxO3 و FoxO1 لا يتميز. ليس من الواضح ما إذا كانت هذه العوامل تتعاون أو تزيد بشكل مستقل Plk1 التعبير. علاوة على ذلك ، افتراضنا إما FoxO عامل وحده يمكن أن يعزز Plk1 بما يكفي للبقاء على قيد الحياة حتى لا يتم اختبار الطور النهائي في المختبر. وهكذا ، فإن البوابات المنطقية متصلة Plk1 و ال FoxO قد تحتاج العوامل إلى مراجعة في ضوء البيانات الإضافية. قال ذلك ، جوانب Plk1 تنظيم يضمن خسارته في الطور البيني ولكن ليس في وقت سابق في الخلايا ذات النشاط المفرط PI3K/AKT1 تتطلب العناصر الأساسية لمنطقنا التنظيمي أن تظل سليمة [29].

خلال هذا العمل ، استخدمنا النمذجة المنطقية المتزامنة وغير المتزامنة بالتوازي ، مما يسمح لنا بالاستفادة من المزايا وتخفيف عيوب كل مخطط تحديث. الميزة الرئيسية للتحديث المتزامن هي أن الديناميكيات التي يولدها هي حتمية بالكامل [63]. سمح لنا هذا بالتحقيق في تأثيرات تثبيط العقد في أوقات محددة على طول مسار ديناميكي مثل دورة الخلية ، والتنبؤ بنتائج نمطية مميزة اعتمادًا على التوقيت الدقيق للتثبيط. على سبيل المثال ، استخدام التحديث المتزامن للنموذج Plk1 يشير التثبيط على طول دورة الخلية إلى تسلسل حساس للوقت لأنماط الفشل: توقيف G2 ، والكارثة الانقسامية ، والطور الشاذ ، متبوعًا بطور طبيعي ولكن حركة خلوية فاشلة (الشكل 6). تكمن قوة هذه المحاكاة في أنها تكشف عن طرق متميزة يتم من خلالها التوازن الجزيئي لـ Plk1, Cdk1/سايكلين ب، تفعيل سابق لأوانه APC / C Cdh1 ، والعوامل المؤيدة للاستماتة المتراكمة عن طريق التأخير الانقسامي يمكن أن تنقلب (الشكل 9). في ظل وجود ضوضاء جزيئية في المختبر، ومع ذلك ، نتوقع Plk1 ضربة قاضية لتوليد مزيج من أخطاء دورة الخلية هذه. في الواقع ، تشير التجارب إلى أن الموت الانقسامي والطور الشاذ الشاذ يحدثان معًا Plk1- الزنازين المحظورة [59]. لإعادة إنتاج هذا ، قمنا بمحاكاة التثبيط العشوائي الجزئي لـ Plk1، مما يؤدي إلى مزيج متغير من الأخطاء مع التحديث المتزامن وغير المتزامن (الشكل 7). يعد نجاحنا مع الأخير مفيدًا بشكل خاص لإظهار أن أوضاع الفشل الأربعة ليست نتائج من التآزر غير البيولوجي في وصول الإشارة ، وهو مأزق في التحديث المتزامن.

كشفت مقارنة تقدم دورة الخلية مع مخططي التحديث أن التحديث غير المتزامن يقدم العشوائية في إدخال دورة الخلية ، لوحظ في العديد من خطوط خلايا الثدييات [90،97،98]. هذا مشابه لسلوك النموذج المتزامن في البيئات غير المشبعة ، ويرجع ذلك إلى حد كبير إلى حقيقة أن PI3K / AKT1 دورة لا تبقى متزامنة مع تقدم دورة الخلية لمعظم الدورة. ونتيجة لذلك ، فإن قدرة AKT1 لنقل إشارات النمو إلى تبديل التقييد في أواخر G2 / الطور المبكر ، وبالتالي الخلايا الملتزمة مسبقًا بقسم آخر ، تظل عشوائية في ظل التحديث غير المتزامن حتى في بيئات النمو المشبعة. خلايا دائرية في المختبر من المحتمل أن تكون في مكان ما بين أقل عشوائية في قدرتها على إعادة الالتزام خلال G2 / M من النموذج غير المتزامن ، ولكنها ليست حتمية أيضًا. بالإضافة إلى الالتزام بدورة الخلية ، من المحتمل أن يكون انتشار الإشارات المشوشة بشكل مفرط مسؤولاً عن نتائج النموذج غير المتزامن في الخلايا ذات النشاط المفرط AKTح و منخفض FoxO3 (التين 8 ج و S13E). على عكس عمليات المحاكاة مع التحديث المتزامن ، كان جزء الخلايا التي فشلت في إكمال الحركية الخلوية تحت التحديث غير المتزامن صغيرًا. هنا نعتقد أن التحديث المتزامن يبالغ في تقديره ، في حين أن التحديث غير المتزامن يقلل من معدل خطأ دورة الخلية هذا. باختصار ، ساعدنا استخدامنا المتوازي للأطر المنطقية المتزامنة وغير المتزامنة في الكشف عن التبعيات الدقيقة في ديناميكيات الوحدات التنظيمية المقترنة لدينا ، ولكنه ضمن أيضًا أن تكون نتائجنا قوية فيما يتعلق بالضوضاء في انتشار الإشارة ولا تعتمد على عدم - التزامن البيولوجي للإشارات المتوازية بسرعات متنوعة.

تنبؤ نموذج مثير للفضول يتعلق باقتران دورة الخلية و PI3K دورة تستفيد من قدرة نموذجنا على إعادة إنتاج الالتزام المسبق بدورة أخرى في انتقال G2 / M (الشكل 5) [90] ، ميزة موروثة من نموذج دورة الخلية السابق [11]. على الرغم من ارتفاعها ص 110 التعبير مطلوب لإدخال دورة الخلية من الهدوء (S8 تين) [46] ، نتوقع أنه في ظل ظروف عامل النمو المشبع عالية p110 / PI3K يكون ليس مطلوب للالتزام المسبق بدورة أخرى (S10 التين). هذا أمر مثير للدهشة ، حيث أن الالتزام المسبق عند حدود G2 / M يتزامن عادةً مع AKT1-جزء كبير من الثانية PI3K دورة. نموذجنا يشير إلى أن استقرار مايك في ص 110-الخلايا المنخفضة تحدث في الطور الطوري المؤيد على الرغم من انخفاضها AKT1 وعالية GSK3β، بسبب زيادة نشاط mTORC1 مدفوعا ب Cdk1 / سيكلين ب، على وجه التحديد بحضور GSK3β [96]. يعد التحقق التجريبي من هذه التنبؤات خطوة مهمة نحو فهم التفاعل المعقد للعوامل التي تتحكم مايك التعبير والالتزام المسبق بدورة أخرى عند حدود G2 / M. نفس الإعداد التجريبي الذي أظهر وجود خلايا ملتزمة مسبقًا يمكن أن يحقق هذا [90] من خلال التحقيق في تأثير مجاهدي خلق و PI3K تثبيط على الالتزام المسبق. وفقًا لتوقعاتنا ، فإن هذا التثبيط المزدوج من شأنه أن يقلل ولكن لا يلغي جزء الخلايا التي تنهي دورتها الحالية بعد ذلك مجاهدي خلق و PI3K تثبيط ، ثم أكمل آخر.

نتائج النمذجة لدينا جزئية Plk1 يقدم المنع ملاحظة تحذيرية بشأن الاستهداف Plk1 كاستراتيجية قمع الورم. من جهة Plk1 تثبيط لا يحد بشكل كبير من الانتشار بسبب توقيف G2 (الشكل 6 أ) ويعزز موت الخلايا المبرمج في الخلايا التي تهرب من G2 عبر الفشل الانقسامي (الشكل 6 ب). من ناحية أخرى ، يتنبأ نموذجنا بوجود نبضة في توقيت سيئ وقصير العمر Plk1 يمكن أن يؤدي التثبيط إلى حدوث خلل في الطور ، وسوء فصل الكروموسوم مما يؤدي إلى اختلال الصيغة الصبغية ، وتكرار الجينوم اللاحق (الشكل 6 ج). حسب نموذجنا ضعيف Plk1 التثبيط في الخلايا الفردية خطير بشكل خاص في هذا الصدد (الشكل 7). وبالتالي ، فمن الممكن أن يعتمد علاج السرطان على Plk1 يمكن تثبيط [99] يزيد عدم الاستقرار الجيني في الخلايا التي تنجو منه. ولوحظ بالفعل ميل إلى اختلال الصيغة الصبغية وازدواجية الجينوم في Plk1- الخلايا المثبطة [59] ، ولكن أيضًا في نموذج الفأر الذي يؤوي الطفرة السرطانية في الوحدة الفرعية ألفا في PI3-كيناز [100]. لم يتم شرح الآليات الجزيئية وراء هذا الأخير. لا يقوم نموذجنا بإعادة إنتاج هذه النتائج فقط (الجدول 3) ، ولكنه يشير أيضًا إلى الخسارة في التوقيت غير المناسب لـ Plk1 باعتباره الجاني المحتمل (الشكل 6).

بالنظر إلى المستقبل ، يضع نموذجنا الحالي الأساس لنمذجة آليات AKT1- الشيخوخة المستحثة [38،39،100]. نسخة موسعة من نموذجنا مع توقف G2 الناجم عن تلف الحمض النووي في الخلايا ذات النشاط المفرط AKT1 من شأنه أن يعبر عن معظم الدوافع الرئيسية للشيخوخة (أي ، mTORC1, RB, ص 53 و ص 21). وبالتالي ، فإن الهدف التالي المهم هو استكمال نموذجنا بوحدة إشارات تلف الحمض النووي [16–18،101،102] ، ثم بناء المفتاح التنظيمي الذي يحبس الشيخوخة ويحافظ عليها [20،24،103-105]. يمكن توسيع القوة التنبؤية لنموذجنا من خلال مراجعة إشارات النمو و موت الخلايا المبرمج وحدات للاستفادة من نماذج حسابية أكثر تفصيلاً لـ خريطة الإشارة [25] ، وكذلك قرار موت الخلايا المبرمج / النخر [15]. أخيرًا ، إنشاء وحدة تثبيط اتصال لالتقاط الاتصال بين جهات اتصال الخلية الخلوية و ص 110 التعبير يمكن أن يمهد الطريق نحو النمذجة التي تتفاعل مع مجتمعات الخلايا الظهارية [106]. وهكذا نرى نموذجنا الحالي كبذرة لنماذج أكثر قوة للعمليات التي تنحرف عندما تنتقل الخلايا السليمة إلى ورم خبيث.


موت الخلايا المبرمج

كريستيانا مسدس تاناسي. كورين باديو ، في علم الأمراض الجزيئي لأورام الغدة النخامية ، 2012

الكشف عن موت الخلايا المبرمج

تظهر خلايا الورم الحميد في الغدة النخامية التي تخضع لموت الخلايا المبرمج مسارًا نموذجيًا مشتركًا للتغييرات. يمكن أيضًا اكتشاف موت الخلايا المبرمج من خلال مقايسات الحمض النووي والكيمياء الحيوية بناءً على نمط معين من التجزئة النوكليوزومية.

Intranucleosomal DNA cleavage, in approximately 180-bp segments, offers an important target for apoptosis detection the derived DNA strand breaks have many new 3ꪢ-OH ends. The TUNEL technique is based on the incorporation of labeled deoxyribonucleotide triphosphates by terminal deoxynucleotidyl transferase (TdT). ال فى الموقع end-labeling (ISEL) technique, which uses tailing of the 3′-OH ends by the Klenow DNA polymerase, represents an alternative assay [3] .

Although the results are not uniform, it has been proved that apoptosis occurs with low frequency in a subset of pituitary adenomas. However, apoptosis in its early stages can be identified using alternative techniques based on remodeling the cytoskeleton by caspase activity [3] .


3. Apoptosis and carcinogenesis

Cancer can be viewed as the result of a succession of genetic changes during which a normal cell is transformed into a malignant one while evasion of cell death is one of the essential changes in a cell that cause this malignant transformation [32]. As early as the 1970's, Kerr وآخرون had linked apoptosis to the elimination of potentially malignant cells, hyperplasia and tumour progression [8]. Hence, reduced apoptosis or its resistance plays a vital role in carcinogenesis. There are many ways a malignant cell can acquire reduction in apoptosis or apoptosis resistance. Generally, the mechanisms by which evasion of apoptosis occurs can be broadly dividend into: 1) disrupted balance of pro-apoptotic and anti-apoptotic proteins, 2) reduced caspase function and 3) impaired death receptor signalling. Figure ​ Figure2 2 summarises the mechanisms that contribute to evasion of apoptosis and carcinogenesis.

Mechanisms contributing to evasion of apoptosis and carcinogenesis.

3.1 Disrupted balance of pro-apoptotic and anti-apoptotic proteins

Many proteins have been reported to exert pro- or anti-apoptotic activity in the cell. It is not the absolute quantity but rather the ratio of these pro-and anti-apoptotic proteins that plays an important role in the regulation of cell death. Besides, over- or under-expression of certain genes (hence the resultant regulatory proteins) have been found to contribute to carcinogenesis by reducing apoptosis in cancer cells.

3.1.1 The Bcl-2 family of proteins

The Bcl-2 family of proteins is comprised of pro-apoptotic and anti-apoptotic proteins that play a pivotal role in the regulation of apoptosis, especially via the intrinsic pathway as they reside upstream of irreversible cellular damage and act mainly at the mitochondria level [33]. Bcl-2 was the first protein of this family to be identified more than 20 years ago and it is encoded by the BCL2 gene, which derives its name from B-cell lymphoma 2, the second member of a range of proteins found in human B-cell lymphomas with the t (14 18) chromosomal translocation [26].

All the Bcl-2 members are located on the outer mitochondrial membrane. They are dimmers which are responsible for membrane permeability either in the form of an ion channel or through the creation of pores [34]. Based of their function and the Bcl-2 homology (BH) domains the Bcl-2 family members are further divided into three groups [35]. The first group are the anti-apoptotic proteins that contain all four BH domains and they protect the cell from apoptotic stimuli. Some examples are Bcl-2, Bcl-xL, Mcl-1, Bcl-w, A1/Bfl-1, and Bcl-B/Bcl2L10. The second group is made up of the BH-3 only proteins, so named because in comparison to the other members, they are restricted to the BH3 domain. Examples in this group include Bid, Bim, Puma, Noxa, Bad, Bmf, Hrk, and Bik. In times of cellular stresses such as DNA damage, growth factor deprivation and endoplasmic reticulum stress, the BH3-only proteins, which are initiators of apoptosis, are activated. Therefore, they are pro-apoptotic. Members of the third group contain all four BH domains and they are also pro-apoptotic. Some examples include Bax, Bak, and Bok/Mtd [35].

When there is disruption in the balance of anti-apoptotic and pro-apoptotic members of the Bcl-2 family, the result is dysregulated apoptosis in the affected cells. This can be due to an overexpression of one or more anti-apoptotic proteins or an underexpression of one or more pro-apoptotic proteins or a combination of both. For example, Raffo وآخرون showed that the overexpression of Bcl-2 protected prostate cancer cells from apoptosis [36] while Fulda وآخرون reported Bcl-2 overexpression led to inhibition of TRAIL-induced apoptosis in neuroblastoma, glioblastoma and breast carcinoma cells [37]. Overexpression of Bcl-xL has also been reported to confer a multi-drug resistance phenotype in tumour cells and prevent them from undergoing apoptosis [38]. In colorectal cancers with microsatellite instability, on the other hand, mutations in the bax gene are very common. ميكيل وآخرون demonstrated that impaired apoptosis resulting from bax(G)8 frameshift mutations could contribute to resistance of colorectal cancer cells to anticancer treatments [39]. In the case of chronic lymphocytic leukaemia (CLL), the malignant cells have an anti-apoptotic phenotype with high levels of anti-apoptotic Bcl-2 and low levels of pro-apoptotic proteins such as Bax في الجسم الحي. Leukaemogenesis in CLL is due to reduced apoptosis rather than increased proliferation في الجسم الحي [40]. فلفل وآخرون reported that B-lymphocytes in CLL showed an increased Bcl-2/Bax ratio in patients with CLL and that when these cells were cultured في المختبر, drug-induced apoptosis in B-CLL cells was inversely related to Bcl-2/Bax ratios [41].

3.1.2 p53

The p53 protein, also called tumour protein 53 (or TP 53), is one of the best known tumour suppressor proteins encoded by the tumour suppressor gene TP53 located at the short arm of chromosome 17 (17p13.1). It is named after its molecular weights, i.e., 53 kDa [42]. It was first identified in 1979 as a transformation-related protein and a cellular protein accumulated in the nuclei of cancer cells binding tightly to the simian virus 40 (SV40) large T antigen. Initially, it was found to be weakly-oncogenic. It was later discovered that the oncogenic property was due to a p53 mutation, or what was later called a "gain of oncogenic function" [43]. Since its discovery, many studies have looked into its function and its role in cancer. It is not only involved in the induction of apoptosis but it is also a key player in cell cycle regulation, development, differentiation, gene amplification, DNA recombination, chromosomal segregation and cellular senescence [44] and is called the "guardian of the genome" [45].

Defects in the p53 tumour suppressor gene have been linked to more than 50% of human cancers [43]. Recently, Avery-Kieida وآخرون reported that some target genes of p53 involved in apoptosis and cell cycle regulation are aberrantly expressed in melanoma cells, leading to abnormal activity of p53 and contributing to the proliferation of these cells [46]. In a mouse model with an ن-terminal deletion mutant of p53 (�p53) that corresponds to �p53, Slatter وآخرون demonstrated that these mice had decreased survival, a different and more aggressive tumor spectrum, a marked proliferative advantage on cells, reduced apoptosis and a profound proinflammatory phenotype [47]. In addition, it has been found that when the p53 mutant was silenced, such down-regulation of mutant p53 expression resulted in reduced cellular colony growth in human cancer cells, which was found to be due to the induction of apoptosis [48].

3.1.3 Inhibitor of apoptosis proteins (IAPs)

The inhibitor of apoptosis proteins are a group of structurally and functionally similar proteins that regulate apoptosis, cytokinesis and signal transduction. They are characterised by the presence of a baculovirus IAP repeat (BIR) protein domain [29]. To date eight IAPs have been identified, namely, NAIP (BIRC1), c-IAP1 (BIRC2), c-IAP2 (BIRC3), X-linked IAP (XIAP, BIRC4), Survivin (BIRC5), Apollon (BRUCE, BIRC6), Livin/ML-IAP (BIRC7) and IAP-like protein 2 (BIRC8) [49]. IAPs are endogenous inhibitors of caspases and they can inhibit caspase activity by binding their conserved BIR domains to the active sites of caspases, by promoting degradation of active caspases or by keeping the caspases away from their substrates [50].

Dysregulated IAP expression has been reported in many cancers. For example, Lopes وآخرون demonstrated abnormal expression of the IAP family in pancreatic cancer cells and that this abnormal expression was also responsible for resistance to chemotherapy. Among the IAPs tested, the study concluded that drug resistance correlated most significantly with the expression of cIAP-2 in pancreatic cells [51]. On the other hand, Livin was demonstrated to be highly expressed in melanoma and lymphoma [52,53] while Apollon, was found to be upregulated in gliomas and was responsible for cisplatin and camptothecin resistance [54]. Another IAP, Survivin, has been reported to be overexpressed in various cancers. Small وآخرون. observed that transgenic mice that overexpressed Survivin in haematopoietic cells were at an increased risk of haematological malignancies and that haematopoietic cells engineered to overexpress Survivin were less susceptible to apoptosis [55]. Survivin, together with XIAP, was also found to be overexpressed in non-small cell lung carcinomas (NSCLCs) and the study concluded that the overexpression of Survivin in the majority of NSCLCs together with the abundant or upregulated expression of XIAP suggested that these tumours were endowed with resistance against a variety of apoptosis-inducing conditions [56].

3.2 Reduced capsase activity

The caspases can be broadly classified into two groups: 1) those related to caspase 1 (e.g. caspase-1, -4, -5, -13, and -14) and are mainly involved in cytokine processing during inflammatory processes and 2) those that play a central role in apoptosis (e.g. caspase-2, -3. -6, -7,-8, -9 and -10). The second group can be further classified into 1) initiator caspases (e.g. caspase-2, -8, -9 and -10) which are primarily responsible for the initiation of the apoptotic pathway and 2) effector caspases (caspase-3, -6 and -7) which are responsible in the actual cleavage of cellular components during apoptosis [57]. As mentioned in Section 2.2, caspases remain one of the important players in the initiation and execution of apoptosis. It is therefore reasonable to believe that low levels of caspases or impairment in caspase function may lead to a decreased in apoptosis and carcinogenesis.

In one study, downregulation of caspase-9 was found to be a frequent event in patients with stage II colorectal cancer and correlates with poor clinical outcome [58]. In another study, Devarajan وآخرون observed that caspases-3 mRNA levels in commercially available total RNA samples from breast, ovarian, and cervical tumuors were either undetectable (breast and cervical) or substantially decreased (ovarian) and that the sensitivity of caspase-3-deficient breast cancer (MCF-7) cells to undergo apoptosis in response to anticancer drug or other stimuli of apoptosis could be enhanced by restoring caspase-3 expression, suggesting that the loss of caspases-3 expression and function could contribute to breast cancer cell survival [59]. In some instances, more than one caspase can be downregulated, contributing to tumour cell growth and development. In a cDNA array differential expression study, Fong وآخرون observed a co-downregulation of both capase-8 and -10 and postulated that it may contribute to the pathogenesis of choriocarcinoma [60].

3.3 Impaired death receptor signalling

Death receptors and ligands of the death receptors are key players in the extrinsic pathway of apoptosis. Other than TNFR1 (also known as DR 1) and Fas (also known as DR2, CD95 or APO-1) mentioned in Section 2.3, examples of death receptors include DR3 (or APO-3), DR4 [or TNF-related apoptosis inducing ligand receptor 1 (TRAIL-1) or APO-2], DR5 (or TRAIL-2), DR 6, ectodysplasin A receptor (EDAR) and nerve growth factor receptor (NGFR) [61]. These receptors posses a death domain and when triggered by a death signal, a number of molecules are attracted to the death domain, resulting in the activation of a signalling cascade. However, death ligands can also bind to decoy death receptors that do not posses a death domain and the latter fail to form signalling complexes and initiate the signalling cascade [61]

Several abnormalities in the death signalling pathways that can lead to evasion of the extrinsic pathway of apoptosis have been identified. Such abnormalities include downregulation of the receptor or impairment of receptor function regardless of the mechanism or type of defects, as well as a reduced level in the death signals, all of which contribute to impaired signalling and hence a reduction of apoptosis. For instance, downregulation of receptor surface expression has been indicated in some studies as a mechanism of acquired drug resistance. A reduced expression of CD95 was found to play a role in treatment-resistant leukaemia [62] or neuroblastoma [63] cells. Reduced membrane expression of death receptors and abnormal expression of decoy receptors have also been reported to play a role in the evasion of the death signalling pathways in various cancers [64]. In a study carried out to examine if changes in death ligand and death receptor expression during different stages of cervical carcinogenesis were related to an imbalance between proliferation and apoptosis, Reesink-Peters وآخرون concluded that the loss of Fas and the dysregulation of FasL, DR4, DR5, and tumor necrosis factor-related apoptosis-inducing ligand (TRAIL) in the cervical intraepithelial neoplasia (CIN)-cervical cancer sequence might be responsible for cervical carcinogenesis [65].


محتويات

Apoptosis Inducing Factor (AIF) is a protein that triggers chromatin condensation and DNA fragmentation in a cell in order to induce programmed cell death. The mitochondrial AIF protein was found to be a caspase-independent death effector that can allow independent nuclei to undergo apoptotic changes. The process triggering apoptosis starts when the mitochondrion releases AIF, which exits through the mitochondrial membrane, enters the cytosol, and moves to the nucleus of the cell, where it signals the cell to condense its chromosomes and fragment its DNA molecules in order to prepare for cell death. Recently, researchers have discovered that the activity of AIF depends on the type of cell, the apoptotic insult, and its DNA-binding ability. AIF also plays a significant role in the mitochondrial respiratory chain and metabolic redox reactions. [4]

The AIF protein is located across 16 exons on the X chromosome in humans. AIF1 (the most abundant type of AIF) is translated in the cytosol and recruited to the mitochondrial membrane and intermembrane space by its N-terminal mitochondrial localization signal (MLS). Inside the mitochondrion, AIF folds into its functional configuration with the help of the cofactor flavin adenine dinucleotide (FAD).

A protein called Scythe (BAT3), which is used to regulate organogenesis, can increase the AIF lifetime in the cell. As a result, decreased amounts of Scythe lead to a quicker fragmentation of AIF. The X-linked inhibitor of apoptosis (XIAP) has the power to influence the half-life of AIF along with Scythe. Together, the two do not affect the AIF attached to the inner mitochondrial membrane, however they influence the stability of AIF once it exits the mitochondrion. [4]

It was thought that if a recombinant version of AIF lacked the first N-terminal 120 amino acids of the protein, then AIF would function as an NADH and NADPH oxidase. However, it was instead discovered that recombinant AIF that do not have the last 100 N-terminal amino acids have limited NADP and NADPH oxidase activity. Therefore, researchers concluded that the AIF N-terminus may function in interactions with other proteins or control AIF redox reactions and substrate specificity.

Mutations of AIF due to deletions have stimulated the creation of the mouse model of complex I deficiency. Complex I deficiency is the reason behind over thirty percent of human mitochondrial diseases. For example, complex I mitochondriopathies mostly affect infants by causing symptoms such as seizures, blindness, deafness, etc. These AIF-deficient mouse models are important for fixing complex I deficiencies. The identification of AIF-interacting proteins in the inner mitochondrial membrane and intermembrane space will help researchers identify the mechanism of the signaling pathway that monitors the function of AIF in the mitochondria. [4]

Human genes encoding apoptosis inducing factor isozymes include:

The apoptotic function of AIFs has been shown in organisms belonging to different eukaryotic organisms including mentioned above human factors: AIM1, AIM2, and AIM3 (Xie وآخرون., 2005), yeast factors NDI1 and AIF1 as well as AIF of Tetrahymena. Phylogenetic analysis indicates that the divergence of the AIFM1, AIFM2, AIFM3, and NDI sequences occurred before the divergence of eukaryotes. [5]

Despite an involvement in cell death, AIF plays a contributory role to the growth and aggressiveness of a variety of cancer types including colorectal, prostate, and pancreatic cancers through its NADH oxidase activity. AIF enzymatic activity regulates metabolism but can also increase ROS levels promoting oxidative stress activated signaling molecules including the MAPKs. AIF-mediated redox signaling promotes the activation of JNK1, which in turn can trigger the cadherin switch. [6] [7] [8] [9]


شاهد الفيديو: Cell death Apoptosis and necrosis شرح بالعربى (شهر فبراير 2023).