Б. Альбертс, А. Джонсон, Д. Льюис и др. - Молекулярная биология клетки (djvu) (1129766), страница 355
Текст из файла (страница 355)
(о, из О. МСКгоу е1 а)., Велев Оеч. 14: 549-558, 2000. С разрешения Со)Н 5рппв НагЬог Еаьогатогу Ргеяа б, из ц 2цтзгтеч о(з й !. М, Нцг!е, !пг. 1 век вю!. 46: 871-876, 2002. С разрешения издательства ОВС Ргеяа) рающей клетки Помимо передачи сигнала «съешь меня», ои также ие дает развиться воспалениях часто сопутствующему фагоцитозу; фосфатидилсерии зависимое поглощение апоптозиой клетки иигибирует п)юизводство клеткой фагоцитом сигнальных бел ков (цитокииов), иидуцирующих воспаление. Макрофаги могут фагоцитировать практиче ски любые маленькие частицы, в том числе мас. ляпые капельки и стеклянные бусинки, но они ие фагоцитируют здоровые клетки в организме животною в основном благодаря тому, что иа по верхности здоровых клеток находятся молекулы, б) сигнализирующие «ие ешь меиям Таким образом, чтобы макрофаг мог поглотить апоптозиые клетки, пгкледиие, помимо выработки сигналов «ешь меня», стимулиругощих фагош«гоз (таких как фосфатилилсерии иа поверхности клетки), должны также избавиться от сигнала «ие ешь меня» или инактивировать его.
Клетки, претерпевающие апоптоз, часто теряют электрический потенциал, который обычно поддерживается иа внутренней мембране их митохондрий (см. главу 14). Этот мембранный потенциал можно измерить, используя положительно заряженные флуоресцентные красители, которые аккумулируются в митохоидриях благодаря тому, что обращенная к матриксу поверхность внутренней мембраны митохондрии заряжена отрицательно. Снижение уровня аккумуляции таких кра сителей в митохоидриях помогает идентифицировать клетки, претерпеваю!цие апоптоз. Как мы увидим дачее, такие белки, как г(ипзохролг с, при апоптозе обычно выходят из пространства между внутренней и внешней мембранами митохондрий, и переход 1(итохрома с из митохондрий в цитозоль може~ служить еще одним маркером апоптоза (см. рис.
18.7). 1718 Часть 1>г> Внутренняя организация клетки 13.1.3. В апог>тозе участ>зует ннутрнипеточнь>Й г>ротеоянти ческий нз>сиад, ог>осредонвннь~Й квсг>взв>ии Внутриклеточные механизмы, ответственные эа апоптоз, схожи у всех живот ных клеток. В них принимает участие семейство протеаз, у которых в активном сайте имеется цистеин и которые рас>цепляют белки по остаткам аспарагиновой кислоты.
Поэтому они называются каспазами (от англ. сазразе: «с» означает ци стени, «азр» — аспартат). Каспазы синтезируются в клетках в виде неактивных предшественников, или прокаспаз, которые, как правило, акгивируются посредством протеолитического расщепления. Прокаспаэы рас>цепляются по одному или двум особым аспартатам, и это каталиэируется другими (уже активными) каспазами; прокаспаза разделяется на две субъединицы — большую и маленькую, которые формируют гетеродимер, и два таких димера соединяются вместе, образуя активный тетрамер (рис.
18.5, а). Будучи однажды активированной, каспаза расщепляет, тем самым активируя, другие прокаспаэы, приводя к усилению протеолитического каскада (рис. 18.5, б). Не все каспазы участвуют в апоптоэе. В самом деле, первая идентифицирован ная каспаза — - человеческий белок, называемый интерлейкин 1 конвертирующий фермент (т(ег1еиЫп 1 сопоегПлд епгуте, >'ГЕ), участвующий в воспалительной реакции, а не в процессах клеточной смерти; 1СЕ вырезает индуцирующий вос паление цитокин интерлейкин 1 (П 1) из больпюго белка предшественника.
Вслед за открытием 1СЕ показано, что ген, необходимый для апоптоэа у С. е!едапгч кодирует белок, который структурно и функционально подобен 1СЕ. Это явилось первым доказательством того, что при апоптоэе происходит протеолиэ и что каспазы участвуют в этом процессе.
Теперь ясно, что, хотя несколько человеческих каспаэ принимают участие в воспалительных и иммунных реакциях, большинство иэ них участвуют в апоптозе (таблица 18.1). Как показано на рис. 18.5, б и в таблице 18.1, некоторые иэ прокаспаз, авдей ствованных в апоптоэе, запускают протеолитический каскад и называются инициа торными прокаспазами; будучи активированными, они расщепляя>т и активируют следующие, эффекторные каспазы, которые затем подвергают процессингу и ак>и вирук>т другие эффекторные каспазы, а также расщепляют определенные белки ми шени в клетке.
Среди этих многих белков мишеней, подвергающихся протеолизу со стороны эффекторных каспаз, — белки ядерной ламины (см. рис. 18.5. б), расще пление которых вызывает необратимое разрушение ядерной ламины (см. главу 16). Другая мишень -- белок, который в норме удерживает фермент, разрушающий ДНК (эндонуклеазу) в неактивной >1юрме; его расщепление позволяет эндонуклеаэе раз резать ДНК в ядре клетки. Кроме того, мишенями являются компоненты цитоскелега и белки клеточной адгезии, которые стыкуют клетки с их соседями; разрушение этих белков помогает апоптозной клетке принять округлую форму и разорвать соединения с соседними клетками. что облегчает погло>цение клетки соседями или.
Таблица 18.1. Некоторые квспвзы человека ФМНИМИЙ, ' ' ' ' ' .. ВИД КАСПАЗЫ ' Учатлв в восгмлитвльной ревкции, каслвзы-Ц1Сб);,4;5 Участие в апоптозе, ',' Инициаториь>е квслазы-2, -8,-9,-1о Эффекторныв квслвзы-З,-б,-т а) активная каспаза / б НН, НН, Ш субъединица малая субъединица 'гг птт сайты ПРОТЕОЛИЗ $((й ггг гПх СООН СООН неакгивнйе прокаспазы продомены одна молекула активной инициаторной каспазы ггг ~ их хп пб 'и нФз мною молекул эффекторньх квопев Л Л Расщепление белков цитоппазмы расщепление ядерной памины Рис.'58.5. Активация прокаспаз при апоптозе. а) В клетке все каспазы находятся в виде фермента- предшественника (прокаспазы).
Некоторые прокаспазы акгивируются протеолитическим расщеплением, которое осуществляет активированная к тому времени каспаза: по два фрагмента от каждой подвергшейся протеолизу прокаспазы образуют активную каспазу, представляющую собой тетрамер из двух малых и двух больших субъединиц; продомены, как показано на рисунке, обычно не участвуют в дальнейших процессах. б) Прокаспазы, активируемые в первую очередь, носят название инициаторных.
Они расщепляют и активируют многие эффекторные прокаспазы, запуская самоусиливающуюся цепную реакцию (протеолитический каспазный каскад). Эффекторные каспазы затем расщепляют многие ключевые клеточные белки, в том числе, как отмечено на рисунке, отдельные белки цитоплазмы и ядерной памины, что приводит к управляемой смерти клетки.
Инициаторные прокаспазы активируются адаптерными белками, которые способствуют сильному сближению прокаспаз и формированию актиаационного комплекса (здесь не отображено); несмотря на то что инициаторные прокаспазы, будучи объединенными в комплекс, расщепляют друг друга, это расщепление служит лишь для стабилизации активной протеаэы. 1720 Часть \Ч. Внутренняя организация клетки в случае эпителиальиых клеток, удаление апоптозиой клетки из клеточного слоя.
Каспазиый каскад ие только приносит разрушения и сам себя усиливает, ио также является необратимым, так что если клетка достигает критической точки на пути к самоуничтожению, то для иее обратной дороги иет. В зависимости от типа клетки и стимула для апоптоза могут потребоваться разные каспазы. Например, у мыши ииактивация гена, кодирующего каспазу-3 (эффекторную), сиижаег уровень апоптоза в развивающемся мозге.
В результате этого мышь часто умирает вскоре после рождения, а мозг ее оказывается деформироваииым и содержит слишком много клеток. Однако во многих других органах такой мыши апоптоз протекает нормально. Начиная с самых ранних стадий иидивидуальиого развития животного, здоровые клетки непрерывно производят прокаспазы и другие белки, необходимые для апоптоза. Таким образом, в любой момент в клетке есть все, что требуется для апоптоза, нужен лишь стимул для его запуска. Как же инициируется каспазиый каскад? В частности, как активируется первая прокаспаза в каскаде? Ииициаторные прокаспазы имеют длиииый лродомен, в состав которого входит домен рекрутирования каспазы (сазразе гесги1гтегй доталь САИМ.
Благодаря этому домену прокаспазы могут формировать активациокные комилексы с адаптерными белками в ответ иа сигнал к апоптозу. В подобном комплексе ииициаториые прокаспазы оказываются столь близко друг к другу, что могут стать активными; тогда оии расщепляют друг друга, делая процесс необратимым. Затем активироваииые ииициаториые прокаспазы расщепляют и активируют эффекториые прокаспазы, запуская протеолитический каспазиый каскад. Таким образом сигнал смерти передается всей клетке. Наилучшим обржюм описаны два пути активации каспазиого каскада, который ведет к апоптозу в клетках млекопитающих, — внешний и внутренний. Как мы сейчас увидим, для каждого из иих характерны свои, особые ииициаториые прокаспазы и активациониые комплексы.
18.1.4. Внешний путь активации апоптоза лежит через рецепторы смерти, находящиеся на поверхности клетки Виеклеточиые сигнальные белки, связывающиеся деа1Ь-рецепторами (рецепторами смерти) иа поверхности клетки, запускают апоптоз по внешнему пути. Рецепторы смерти представляют собой траисмембраииые белки, единственный трансмембраииый домен которых связывается с лигандом, а виутриклеточный «домен смерти» необходим для активации программы апоптоза. Рецепторы являются гомотримерами и прииадлежат к семейству рецепторов факторов некроза опухоли ((итог песгози ~ас(огз, ТХГ), которое включает в себя рецептор самого ТЫГ (см.
главу 15) и рецептор смерти Газ. Лигаиды, активирующие рецепторы смерти, также представляют собой гомотримеры; оии схожи по структуре и принадлежат к одному и тому же семейству сигнальных белков Тч'Г. Известный пример того, как рецепторы смерти запускают внешний путь апоптоза, представляет собой активация Газ иа поверхности клетки-мишени Гаэ-лигаидом, располагающимся иа поверхности лимфоцита-киллера (цитотоксического лимфоцита; см. главу 25).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
