1

ApoptosisApoptosis(apo-ptosis)

Yrd. Doç. Dr. İzzet YELKOVANyelkovan@cumhuriyet.edu.tr

Tıp Fakültesi Tıbbi Biyoloji AD

2

• NORMAL FİZYOLOJİK KOŞULLAR altında meydana gelen bir hücre ölüm modelidir

• Eksilme/eksiltme ölümüdür “falling off”

• Programlıdır ‘’programmed cell death’’

• adaptif bir özel mekanizmadır

• discrete phenomena

• Aktif bir süreçtir (process)

• ATP gerektiren olaylar zinciridir

APOPTOSIS

3

• Patolojik hücre ölümüdür

•Fizyolojik şartlardaki aşırı/beklenmeyen (ekstrem) değişikliklerden dolayı ölüm

• Örneğin: hypoxia, fiziksel trauma, toksik kimyasallar, infeksiyonlar

• Hedef çoğunlukla mitokondriler, DNA ya da Membranlar

• Uncontrolled generation of ROS

• Inflamasyon (ağrı, kızarıklık, kabarıklık, yara izi, vb.)

NEKROSIS

4

• normal hücre turnover’i

• doku homeostasisi

• embryogenesis

• immun toleransın induksiyonu ve devamlılığı

• Sinir sisteminin gelişimi

• endokrin aracılı doku atrofisi

Apoptosis nerelerdedir ?

5

• en çok fizyolojik uyarımlar aracılığı ile stimule edilir

• büyüme faktörlerinin yokluğu

• hücresel stres• T-cell hedeflemesi• viral induksiyon• kimyasal indüksiyon

APOPTOSIS NEKROSIS

Fizyolojik Önemleri

• fizyolojik olmayan uyarımlar nedeniyle

• komplement atakları• litik viruslar• fiziksel travmalar• hypoxia/ischemia• metabolik

zehirlenmeler

6

• Hücreleri tek tek ve dağınık dağılım ile etkiler

• inflammation yoktur (zira apoptoz parçacıkları fagositoz ile uzaklaştırılır)

APOPTOSIS NEKROSIS

Histolojik Özellikler

• Genellikle bitişik hücreleri etkiler

• inflamasyon vardır

7

NEKROSIS

APOPTOSIS

8

• Çekirdeğin yoğunlaşması ve sitoplazmanın büzülmesi

• membranda kabarcıklanmalar

• membrana tutunmuş vesiküllerin ortaya çıkması

APOPTOSIS NEKROSIS

Morfolojik Özellikler

• sitoplazmanın ve mitekondrilerin hacimce büyümeleri (Na & su girişi)

• membran bütünlüğünün kaybolması

• vezikül oluşumu yok

9

• caspase’lar (kaspaz) & Ca-bağımlı endonukleazlar gibi özel enzimler ile aktivasyon

• ATP gereksinilir

APOPTOSIS NEKROSIS

Biyokimyasal Özellikler

• iyon homeostasisi yok

• litik enzimler serbest kalır ve zarar verirler

• no enerji

10

11

• organeller ve mitokondriler bozulmaz

• Hücreler daha küçük parçalara bölünürler

• Kromatin kondanse olur ve sınırları kaybolur

APOPTOSIS NEKROSIS

Morfolojik Özellikler

• organellerin oluşturduğu bütünlük bozulur

• tamamen lizize uğrar ve hücre içerikleri dökülür

• kromatin parçalanır ve kondanse olur

12

PROTEAZLAR - KASPAZLAR

• moleküler giyotinler

• büyük bir aile – memeli sistemlerinde 14 elemanı var

• aktivasyon için özel bir şekilde kesim gerekir

• sistein proteazlar, hedef proteinleri Asp birimlerinden keserler

• C-ASP-AZ

APOPTOSIS

13

KASPAZLAR: Etki MEKANIZMALARI

• komşu hücreler ile olan bağlantıları keser

• hücre iskeleti yeniden organize olur (transglutaminazlar)

• endonukleazlar aktive olur (DNA fragmentation)

• nukleer lamina çözünür (condensation)

• fagositosis için özel sinyaller üretilir (PS)

• metabolik işlevlerin sonlandırılması için özel hedef proteinler aktive edilir

APOPTOSIS

14

T-hücre plasmamembranı

FasL

APOPTOSIS: T-hücresi’nin kendini yıkımı

FasL

KaspazAktivasyonu

ile sinyal cascade&

Downstreammesajlar

FasL-R olgunlaşmamışFasL-R olgun

15

KASPAZ CASCADE

Plasma Membranı

CASP 8

APAF-1

proCASP 9

CASP 9

Cyt.c

CASP 7CASP 6 CASP 3

AMPLIFIKASYON

HücreselDeğişiklikler / Sonuçlar

Apoptosis

Mito-kondria

16

17

18

Apoptotik Sinyalde Mitokondrilerin Rolü

19

20

21

RB Tumor Suppressor proteini ve DNA hasarına bağlı Hücre döngüsü Checkpoint sinyal kontrolü

22

APOPTOZİSİN REGÜLASYONU

23

24

Apoptosis’in Aktivasyonu ve İnhibisyonuSIGMA-ALDRICH

25

Bcl-2 AİLESİ

• Pro- ve anti-apoptotik proteinler

• Bcl-2 Homology domainleri içerirler (BH 1-4)

• BAX: pro-apoptotik protein, mitokondrilerden sitokrom c’nin salınmasını sağlarlar

• Bcl-2 protein: anti-apoptotik protein, sitokrom c’nin salınmasını ve APAF-1’in aktivasyonunu inhibe eder.

APOPTOSIS

26

Bax/Bcl-2

APOPTOSIS

MitokondrialDış Membrane

Cyt. c

Bax

APAF-1

ProCASP 9 CASP 9

Cyt. c

APOPTOSIS

Bcl-2

27

Bax/Bcl-2

APOPTOSIS

BaxBcl-2

Bcl-2Bcl-2

BaxBax

Hayatta KalımSurvival

Apoptosis

28

AKT Signaling Pathway

29

P53 – GENOMUN GARDİYANI

APOPTOSIS

M

G1

S

G2

p53 Checkpointp53 Checkpoint

G0

30

P53 – GENOMUN GARDİYANI

APOPTOSIS

p53 apoptosisi indüklerse

• çok yüksek düzeyde ifade edilir - DNA hasarı çok olur

• Hücre S-fazını tamamlar (DNA replicated)

DNAHasarı

HasaraYanıt

p53

Tutukluluk/TamirG1/SG2

Apoptosisvia p21

31

Bcl-2 ailesi üyesi BAD proteini

• Fosforile edilmediğinde Pro-apoptotik

• anti-apoptotik Bcl-2 aile üyelerini inhibe eder

• hücreyi apoptoza duyarlı hale getirir

• Fosforile edildiğinde Inaktif ‘dir

APOPTOSIS

Bcl-2Bcl-2 BaxBaxBAD

32

APOPTOSIS ve Ötesindekiler

HiPER-AKTIVASYON

• nörodejeneratif hastalıklar (Parkinson’s ve Alzheimer’s hastalığı)

• ischemia-reperfuzyon incinmeleri

• Şeker, immun yetmezlik hastalıkları (AIDS)

BASKILANMASI

• KANSER

• Otoimmun HASTALIKLAR

NENEKKROSISROSISAPOPTOSISAPOPTOSIS

APOPTOSISAPOPTOSIS

34

35

APOPTOSIS

APOPTOSIS

NEKROSIS