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  1. Eduardo informa • No podemos recuperar la clase del 24 de marzo, el viernes 17 de abril. • Los siguientes alumnos pueden pasar a donar 50 ml de sangre como voluntariamente se ofrecieron en el departamento el jueves de 9:15 a 9:30: - Luis Eduardo Guerra • Naim Chourieteh Ranedo • Raul Escribano Avila • José Ramón Arevalo Serrano • José María Hernandez Sabariego • Graziella Alvarez Ruiz

  2. APOPTOSIS

  3. Apoptosis Mientras los filósofos buscan el significado de la vida, los biólogos están más interesados en el significado de la muerte Valerie Fadok

  4. Apoptosis fisiológica Defecto Exceso Autoinmunidad SIDA Cáncer Alzheimer

  5. Apoptosis y patología • Defecto de apoptosis • Neoplasia • linfomas • B-CLL • Enfermedad autoinmunne • LES • AR • Infección citoprotectora y desarrollo de tumores • EBV • Exceso de apoptosis • Infección por HIV • Daños por respuesta inmune • Hepatitis virales • Diabetes mellitus tipo 2 • E. hematológica • Anemia aplásica, • Síndrome mielodisplásicos, • Inmunodeficiencia • hipergammaglobulinemia M • síndromes neurodegenerativos • Alzheimer • Parkinson

  6. ÍNDICE • 1. Fases y características de la apoptosis • 2. Apoptosis y filogenia • 3. La maquinaria de la muerte celular en humanos • 3.1. Caspasas • 3.2. Sustratos de caspasas • 3.3. Inhibidores de caspasas • 3.4. Vías de inducción de apoptosis • 3.4.1. Vía extrínseca o de los receptores de muerte • 3.4.2. Vía intrínseca o mitocondrial • 4. Fisiopatología de la apoptosis • 4.1. Cáncer • 4.2. Infección por HIV • 4.3. Enfermedades autoinmunes • 4.4. Misceláneas

  7. 1) FASES Y CARACTERÍSTICAS DE LA APOPTOSIS

  8. Fases dela apoptosis 2. Ejecución 3. Fagocitosis 1. Decisión 4. Degradación y presentación antígenos Activación de receptores Temprana: Activación de proteasas y endonucleasas Intermedia: Fragmentación DNA Tardía: Emisión de cuerpos apoptóticos Desequilibrio entre factores inductores e inhibidores Detección de fosfatidil serina (PS) Evita liberación de componentes intracelulares inflamación TGF b

  9. APOPTOSIS vs. NECROSIS • La apoptosises un modo de muerte celular activo y fisiológico en el que la célula ejecuta el programa de su propia muerte. • - La necrosis es una muerte accidental debida a un estrés: choque térmico, hipotónico, pH...

  10. Diferencias entre apoptosis y necrosis. Necrosis (Oncosis) Apoptosis Mecanismo Programada genéticamente Accidental. Tamaño celular Disminuye aumenta Membrana. Se mantiene Se rompe Orgánulos. Se preservan Se desintegran Temprana fragmentos oligonucleosomales tardía fragmentos grandes Fragmentación del DNA Fragmentación celular Los contenidos de los orgánulos se liberan En cuerpos apoptóticos rodeados por membrana . Restos celulares Son reconocidos y fagocitados Inducen inflamación local.

  11. CARACTERÍSTICAS DE LA APOPTOSIS

  12. Consecuencias de la apoptosis • La célula se fragmenta en cuerpos apoptóticos con PS en la cara exterior de su membrana • Las células fagocíticas: • Reconocen PS y fagocitan los cuerpos apoptóticos • Al fagocitarlos producen mediadores anti-inflamatorios

  13. Consecuencias de la apoptosis • Se impide la liberación de los contenidos celulares al espacio extracelular • Permite muerte celular sin inflamación • La apoptosis permite la muerte celular sin provocar daño a las células adyacentes

  14. 2) APOPTOSIS Y FILOGENIA

  15. 2. Apoptosis y filogenia • 2.1. Caenorhabditis elegans • 2.2. Drosophila melanogaster • 2.3. Vertebrados

  16. 3) MAQUINARIA DE LA MUERTE CELULAR EN HUMANOS

  17. 3. Maquinaria de la muerte celular en humanos • 3.1. Caspasas • 3.2. Sustratos de caspasas • 3.3. Inhibidores de caspasas • 3.4. Vías de inducción de apoptosis • 3.4.1. Vía extrínseca • 3.4.2. Vía intrínseca

  18. 3.1. CASPASAS

  19. CASPASAS - Son cisteinproteasas específicas de aspartato (caspase) - Se expresan como proenzimas (zimógenos) - Presentan 3 dominios: 1. Prodominio terminal 2. Subunidad larga (p20) que contiene el centro activo 3. C-terminal que es la subunidad pequeña (p10) Prodominio terminal Asp Subunidad larga (p20) Asp Subunidad pequeña (p10)

  20. ACTIVACIÓN DE CASPASAS Asp Caspasa iniciadora Asp Caspasa activa

  21. MECANISMOS DE ACTIVACIÓN DE CASPASAS 1. Activación por otra caspasa 2. Activación inducida por proximidad 3. Asociación con una subunidad reguladora

  22. 1. ACTIVACIÓN POR OTRAS CASPASAS • Activación de una caspasa por otra previamente activada: cascada de caspasas • Caspasas con prodominio corto: Caspasas efectoras • Caspasas –3, -6, -7. • Amplificación e integración de señales

  23. 1. ACTIVACIÓN POR OTRAS CASPASAS

  24. 2. ACTIVACIÓN INDUCIDA POR PROXIMIDAD • Activación de una caspasa por proximidad: Trimerización de receptores que reclutan caspasas y se procesan mutuamente. • Caspasas con prodominio largo: Caspasas iniciadoras. • Caspasa -8. • Implicada en vía extrínseca (CD95).

  25. 2. ACTIVACIÓN INDUCIDA POR PROXIMIDAD

  26. 3. ASOCIACIÓN CON UNA SUBUNIDAD REGULADORA • Activación de una caspasa a través de un cofactor. • No se activa por proteolisis sino por cambio conformacional. • Caspasas con prodominio largo: Caspasas iniciadoras. • Caspasa -9. Cofactor: Apaf-1. Citocromo c. • Implicada en vía intrínseca o mitocondrial.

  27. 3. ASOCIACIÓN CON UNA SUBUNIDAD REGULADORA Apoptosoma

  28. 3.2. SUSTRATOS DE CASPASAS

  29. SUSTRATOS DE CASPASAS • La caspasa-3 es la última responsable de los efectos apoptóticos junto con las caspasas -6 y –7. • Estas 3 caspasas ejecutoras causan el fenotipo apoptótico: • Fragmentación de DNA • Alteraciones de la membrana plasmática • Translocación PS

  30. 1) FRAGMENTACIÓN DEL DNA • La caspasa-3 actúa sobre el complejo DNasa activado por caspasa (CAD) y sobre su inhibidor, iCAD. iCAD CAD Caspasa-3

  31. 3.3. INHIBIDORES DE CASPASAS

  32. INHIBIDORES DE CASPASAS • Proteínas inhibidoras de apoptosis (IAP). • Se identificaron en baculovirus. Hay al menos 8 en mamíferos: • X-linked inhibitor of apoptosis (XIAP) • c-IAP1 • c-IAP2 • IAP neuronal • Survivina • - Livina (livin) • - BRUCE • Todos inhiben caspasa –3 y –7 activa y procaspasa-9.

  33. INHIBIDORES DE CASPASAS Frenan la apoptosis por inhibición, unión y degradación: 1. Dominio repetido IAP de baculovirus (BIR) por el q el IAP se une e inhibe a las caspasas. Entre 1-4 dominios BIR. 2. Dominio RING q actúa como una ligasa de ubiquitina: degradación del IAP y de cualquier caspasa unida a él. 3. Dominio CARD: regulación directa o indirecta del procesamiento de las caspasas. c-IAP1 y c-IAP2

  34. INHIBIDORES DE CASPASAS RING BIR3 BIR2 BIR1 CARD RING BIR3 BIR2 BIR1 XIAP c-IAP1 c-IAP2

  35. Eduardo informa • No podemos recuperar la clase del 24 de marzo, el viernes 17 de abril. • Los siguientes alumnos pueden pasar a donar 50 ml de sangre como voluntariamente se ofrecieron en el departamento el jueves de 9:15 a 9:30: - Luis Eduardo Guerra • Naim Chourieteh Ranedo • Raul Escribano Avila • José Ramón Arevalo Serrano • José María Hernandez Sabariego • Graziella Alvarez Ruiz

  36. 3.4) VÍAS DE INDUCCIÓN DE APOPTOSIS

  37. 3.4) VÍAS DE INDUCCIÓN DE APOPTOSIS Existen dos vías de inducción de apoptosis: 3.4.1. Vía extrínseca o vía de los receptores de muerte 3.4.2. Vía intrínseca o vía de la mitocondria

  38. 3.4.1. VÍA EXTRÍNSECA • A través de receptores superficiales: receptores de muerte. Receptores de la familia de TNFR: CD95, TNFR1, TNFR2. Tb DR3, TRAIL... • Requiere trimerización para la transducción de la señal. • Al receptor activado se le asocia un complejo de proteínas: dominio de señalización inductor de muerte (DISC, death-induced signalling domain)

  39. DISC 1. El adaptador FADD se une a través de su dominio de muerte (DD) al dominio de muerte del receptor activado 2. FADD contiene un dominio efector de muerte (DED) que por homología atrae procaspasa-8 o FLICE que se activa. 3. Inhibición debida a proteínas con dos dominios DED: proteína inhibidora de FLICE (FLIP, FLICE-inhibitory protein).

  40. CD95L CD95 DD DISC Procaspasa-8 DED FADD c-FLIP Caspasa-8 Bid Caspasa-3

  41. 3.4.1. VÍA EXTRÍNSECA FasL Fas MORT/FAAD caspasa 8 Bid Vía mitocondrial caspasa-7 caspasa-3 caspasa-6 Deshidratación citoplásmica Formación de cuerpos apoptóticos Externalización de PS Fragmentación DNA Condensación cromatina Hidrólisis de NuMA Fragmentación nuclear Cambios apoptóticos extranucleares Cambios apoptóticos nucleares

  42. 3.4.2. VÍA INTRÍNSECA • La regulación de la apoptosis en esta vía es debida a la familia de Bcl-2. • Bcl-2 fue descubierto como un proto-oncogén en el linfoma folicular de células B y es homólogo a ced-9. • Existen 19 miembros que se dividen en tres grupos. • Cada miembro posee al menos uno de los cuatro motivos conservados denominados dominios de homología con Bcl-2 (BH): BH1-BH4.

  43. FAMILIA DE Bcl-2 1. Grupo I: - Actividad anti-apoptótica - Bcl-2, Bcl-XL, Bcl-w... - 4 motivos BH: BH1-BH4 - Cola hidrofóbica en el C-terminal 2. Grupo II: - Actividad pro-apoptótica - Bax, Bak, Bok... - Carecen de BH4 3. Grupo III: - Actividad pro-apoptótica - Bid, Bik, Bad, Bim... - Sólo poseen el dominio BH3 - Pueden o no tener región transmembrana

  44. CONTROL DE LA APOPTOSIS POR LA FAMILIA DE Bcl-2 • Los miembros de la familia de Bcl-2 intentan bloquear el siguiente movimiento de otro. • Algunos homodimerizan • Se forman heterodímeros de miembros pro y anti-apoptóticos neutralizándose Gradiente pro-apoptóticos Gradiente Anti-apoptóticos

  45. MITOCONDRIA: CENTRO DE LA MUERTE CELULAR • La mitocondria no es sólo la central productora de energía de la célula, también es un arsenal pues secuestra un potente combinado de proteínas pro-apoptóticas: • Citocromo c: Componente junto con Apaf-1 y caspasa 9del apoptosoma • Smac/DIABLO (second mitochondria-derived activator of caspases/direct IAP-binding protein with low pI): es una proteína que inhibe IAPs secuestrándolas.

  46. Daño genotóxico p53 Bcl-2 Bax Apaf-1 citocromo c Procaspasa-9 Smac/DIABLO Procaspasa-3 IAPs caspasa-3 Apoptosoma

  47. INTEGRACIÓN DE LAS DOS VÍAS

  48. FISIOPATOLOGÍA DE LA APOPTOSIS 1. Cáncer 2. Infección por HIV 3. Enfermedades autoinmunes 4. Misceláneas

  49. 1. APOPTOSIS Y CÁNCER • Alteraciones en sólo tres genes claves en la regulación de la proliferación celular, la resistencia a la apoptosis (el primero) y la inmortalización celular (reparación de los telómeros) pueden convertir una célula normal en una célula tumoral • Clonalidad del tumor? • La inestabilidad genética de las células tumorales permite la evolución intratumoral  el tumor está formado por una mezcla de células genéticamente heterogéneaspermite que algunas células del tumor sobrevivan a las presiones evolutivas de su entorno, con lo que el tumor es capaz de adaptarse a las agresiones del sistema inmune y fármacos antitumorales.

  50. 1. APOPTOSIS Y CÁNCER • Los tejidos de los mamíferos tienen un interés vital en eliminar células transformadas y disfuncionales  evolución de distintos programas de muerte: apoptosis, autofagia y necrosis • La apoptosis el más fisiológico • Su desregulación puede resultar en desarrollo de cáncer y en su progresión