Apoptos

Question 1

Vilka faktorer orsakar apoptos?

Answer 1

• DNA-skada & cellstress → aktiverar p53, leder till intrinsic apoptos.
• Tillväxtfaktorbrist (t.ex. IGF, cytokiner) → PI3K/Akt-signalering faller bort, pro-apoptotiska proteiner frigörs.
• Onkogensignalering → p14^ARF hämmar MDM2, p53 stabiliseras → apoptos.
• Immunsystemets signaler (FasL, TNFα) → aktiverar extrinsic apoptos via death receptors.
• Misfoldade proteiner / ER-stress → aktiverar UPR → apoptos om obalanserad.

Question 2

Kännetecken vid observation i mikroskop kring vad som sker med cellen under apoptos?

Answer 2

• Är en genetiskt programmerad reaktion i cellen som leder till:
• Cellkrympning
• Blebbing
• Kromatinkondensering –> kärnan kondenseras –> kromatinet ut mot ytterkanterna av kärnan
• Bildning av apoptotiska kroppar
• Fagocytos

Question 3

Beskriv proteinet Caspas och vad det har för roll i cellen.

Answer 3

• Är ett Zymogen –> måste klyvas för att bli aktivt
• Degraderar peptidbindningar
• Har Aspartat (Asp) mellan sina subenheter där det kan klyvas
• Aktivt Caspas är en dimer
• Kan klyva andra proteiner där dem också har sin Asp
• Caspas-8 och Caspas-9 klyver Caspas 3, 6, 7

Question 4

Förklara Intrinsic Pathway till Apoptos via p53.

Answer 4

• Kan ske via: upptäckt DNA-skada, uteblivna stimulerande faktorer (såsom GF eller IGF-1), hypoxi, eller näringsbrist
• ATR/ATM upptäcker DNA-skada –> signalerar via fosforylering vidare –> p53 aktiveras
• p53 aktiverar gener som stoppar cellcykeln (olika) –> NOXA, PUMA (BH3-only proteiner)
• Bcl-2 proteinerna BAX och BAK aktiveras och permeabiliserar mitokondrien genom att bild oligopeptider
• Cytokrom C släpps ut –> binder till Apaf-1 –> apoptosom –> rekryterar Pro-Caspas-9
• Pro-Caspas-9 klyvs av apoptosomen –> Caspas-9 aktiv –> klyver Caspas-3, 6, 7
• Caspaserna klyver andra proteiner
• Efter allt detta: Kärnan kondenseras –> bildas apostoliska kroppar
• (p53 kan även aktivera genen för p21 som hämmar CDK och stoppar cellcykeln)

Question 5

NÄR börjar kärnan kondenseras och det bildas apostoliska kroppar (AK)? Vad händer med AK?

Answer 5

• Efter att Caspas-3, 6, eller 7 aktiverats och klyvs många målproteiner i cellen
• Kärnkondensering och AK sker alltså då effector-Caspaserna klyvs många av cellens proteiner —> sker morfologiska ändringar med cellen (blebbing, kondensering …)

Question 6

Förklara bildens vägar till apoptos via Intrinsic pathway oberoende av p53

Answer 6

• Cellstress/DNA skada, Cytokinstress etc kan aktivera p53 som aktiverar BH3 only proteiner, eller aktiveras på annan väg som går via PI3K/AKT och BH3 only-proteinet Bad
• Utebliven signal från ex. IGF-1 via IGF-receptor –> PI3K/AKT signal uteblir –> Bad (BH3 only) defosforyleras
• Bad binder till Bcl-2 proteiner och hindrar deras anti-apoptotiska funktion
• BAX och BAK aktiveras och börjar oligomerisera –> bildar porer i mitokondriens membran –> Cytokrom C släpps ut
• Cytokrom c + Apaf-1 + pro-caspas 9 → apoptosom.
• Caspas 9 → caspas 3/7 → apoptos med kärnkondensering, blebbing, apoptotic bodies.

Question 7

Förklara IAP funktion.

Answer 7

• Binder och hämmar Caspaser –> 3, 7 och 9 i synnerhet
• Kan alltså stoppa apoptos även efter att effector-Caspaser aktiverats

Question 8

Förklara SMAC funktion.

Answer 8

• När BAX/BAK gör porer i mitokondrien släpps SMAC/DIABLO ut tillsammans med cytokrom C
• Binder sedan till IAP och hindrar dess anti-apoptotiska funktion
• Funktionen: att göra så att iniator caspase-9 och effector-Caspas 3, och 7 kan verka fritt och fullfölja apoptos

Question 9

Är IGF-1 en Survival Factor (SF)?

Answer 9

• Ja
• IGF-1 binder till IGF-1-receptorn
• PI3K → Akt (PKB) signalvägen
• AKT fosforylerar och inaktiverar pro-apoptotiska proteiner som BAD

Question 10

Vad har BID för funktion?

Answer 10

• Fungerar i extrinsic pathway apoptosis
• BID = BH3 only protein (pro-apoptotiskt)
• Caspase-8 klyver BID vid specifik Aspartat-sekvens
• Produkten av det blir ett trunkerat BID = tBID
• tBID kan aktivera BAX
• Mitokondrien permeabiliseras (MOMP) –> Caspase-9 –> effector-Caspase
• Amplifiering —> då både extrinsic och intrinsic pathway aktiveras

Question 11

Hur orsakas DNA-fragmentering vid apoptos?

Answer 11

• Caspase-3 klyver iCAD som blir CAD
• (iCAD finns inaktivt i cytosolen hela tiden)
• CAD klyver DNA mellan histonerna
• DNA fragmenteras då mellan nukleosomer
• Kärnans laminer (Intermediärfilament) klyvs och släpper
• Kärnans struktur och form kollapsar
• Kromatiner kondenseras
• Kärnan fragmenteras

Question 12

Vilka är BH3 proteinerna? Vad är speciellt med just dem pro-apoptotiska proteinerna?

Answer 12

• BIM, BID, BAD, PUMA (finns några till men ej med i föreläsningen)
• De är en undergrupp i Bcl-2-familjen
• Till skillnad från BAX och BAK innehåller de endast en BH3-domän

– De kan direkt aktivera BAX/BAK (t.ex. tBid, BIM) eller inhibera anti-apoptotiska Bcl-2-proteiner

• PUMA, NOXA → aktiveras av p53 vid DNA-skada
• BAD → aktiveras vid tillväxtfaktorbortfall
• BID → aktiveras av caspas-8 (extrinsic → intrinsic amplifiering)

Question 13

Vad har MDM2 för funktion i cellen?

Answer 13

• MDM2 binder till p53
• p53 bryts ned om MDM2 inaktiveras kommer p53 ackumuleras i cellkärnan
• ATM/ATR fosforylerar p53 och MDM2 –> MDM2 lossnar –> ubiquitineras

Question 14

Hur sker Extrinsic Pathway apoptos?

Answer 14

• Denna väg endast via immunförsvaret
• Fas-ligand till Fas-receptor
• Bildas lipid rafts runt Fas-receptor –> trimeriseras
• FAD som finns i cytosolen binder till receptorn på insidan –> bildas DISC-komplex
• Initiator Pro-Caspase-8 binder till DISC –> klyvs –> blir aktivt Caspas-8

Question 15

Hur bildar Bax och Bak porer i membranet på mitokondrien?

Answer 15

• När pro-apoptotiska signaler aktiverar BAX och BAK, förändrar de sin konformation
• BAK sitter redan i yttre mitokondriemembranet, BAX translokerar dit från cytosolen
• De oligomeriserar (flera BAX/BAK går ihop) → bildar stora proteinkomplex
• Dessa komplex fungerar som porer i det yttre mitokondriemembranet
• Genom porerna frisätts cytokrom c och andra pro-apoptotiska faktorer → aktiverar kaspaskaskaden