v.6 (29/9) Apoptos och nekros

Question 1

Vad är nekros? Vad händer med cellen vid nekros (övergripande)?

Answer 1

Nekros sker när cellen dör som svar på en ospecifik vävnadsskada (t.ex. trauma, värme, köld, syrebrist, osv.) och leder till inflammation.

Cellen sväller och spricker p.g.a. en minskad ATP-produktion till följd av skadan och störningar i membranets jonbalans. Membranet kräver vanligen ATPaser och blir permeabelt. När cellen spruckit hamnar allt intracellulärt material i omgivningen, vilket ger upphov till inflammationen.

Question 2

Vad är apoptos? Hur går det till?

Answer 2

En självdestruktion av cellen, som förstör sig systematiskt. Då hamnar inte material i omgivningen som skapar inflammation.

Apoptos kan induceras av en signal från omgivningen (s.k. självmordssignal), men även av en skada.

Question 3

Vilka två slags huvudsakliga apoptossignaler finns? Vad innebär respektive?

Answer 3

• Direkta dödssignaler: en faktor som stimulerar en receptor på cellytan som startar apoptos-maskineriet
• Frånvaro av trofiska faktorer, d.v.s. en faktor som ger överlevnad.

Question 4

Ge tre exempel där apoptos förekommer naturligt.

Answer 4

• Som ett skydd mot överväxt inom organ och system. Apoptotiska signaler gör att den normala cellmassan uppstår då.
• Vid remodellering av vävnad, t.ex. vid träning, då vissa delar blir större och andra mindre av olika skäl. Det sker genom apototos.
• Under embryoutveckling, där en del apoptotiska processer uppstår när organ anläggs och sedan förstörs (så att nya organ kan komma till).

Question 5

Vad avgör om det blir apoptos eller nekros vid skada?

Answer 5

• Nekros inträffar vid en massiv och snabb skada, som leder till att cellen inte kan bilda mer ATP.
• Apoptos inträffar vid måttlig skada som tillåter viss (tillräcklig) ATP-produktion. Apoptos är en ATP-krävande process.

Question 6

Vad är en trofisk faktor?

Answer 6

En faktor som ger överlevnad.

Question 7

Vad är en mitogen faktor?

Answer 7

En faktor som stimulerar och ger celldelning.

Question 8

Beskriv tillväxtfaktorer.

Answer 8

Det är en kombination av:

• Trofiska faktorer (faktor som ger överlevnad)
• Mitogen faktorer (faktor som stimulerar och ger celldelning)

Question 9

Vad är NGF?

Answer 9

Neural growth factor.

En trofisk faktor som verkar i PNS.

Question 10

Vad är NT3?

Answer 10

Neurotrofi 3.

En trofisk faktor som verkar i PNS.

Question 11

Ge exempel på hur trofiska faktorer verkar i PNS.

Answer 11

I PNS växer axoner ut från neuron. De neuron med axoner som binder till trofiska faktorer (som NT3 och NGF) i målorgan överlever, medan de andra neuronen som inte gör det begår apoptos.

Question 12

Vad är Kaspas 3?

Answer 12

Ett superenzym/superproteas som startar apoptosen genom att klyva ett antal substrat som ger upphov till apoptosprocessen.

Question 13

Berätta om TNF-alfa.

Answer 13

Tumor necrosis factor.

En ligand i ett av dödssystemen för apoptos. Har receptorn TNF-alfa-receptor.

Question 14

Berätta om FasL. Vad kan den göra?

Answer 14

Det är en ligand i ett av dödssystemen för apoptos.

Tar bort onödiga immunceller. Har receptorn Fas.

Question 15

Vad leder aktivering av Kaspas 3 till?

Answer 15

Kaspas3 startar apoptosen.

• Förändring och förstörelse av cellskelettet, då Calpain aktiveras och klyver upp intermediära filament. Cellformen börjar försvinna och blir till ett russin.
• Kromatinkondensation
• DNA degraderas då nukleaser aktiveras och klipper upp DNA:t. Detta sker eftersom man vill förstöra ev. skadat DNA från cellen, så det inte hamnar i makrofagerna.

Question 16

Hur fungerar ett dödssystem för apoptos?

Answer 16

→ Ligand binder till dödreceptor
→ Dödsreceptorn rekryterar adaptorproteinet FADD
→ FADD rekryterar dit Pro-kaspas8
→ Pro-kaspas8 gör autoprotolys, blir aktivt och klyver sig själv till Kaspas8
→ Kaspas8 klyver Pro-kaspas3 till Kaspas3
→ Kaspas3 startar apoptosen

Question 17

Ge exempel på intracellulära signaler som kan inducera apoptos (s.k. mitokondriell apoptos).

Answer 17

• Störningar i jonbalans
• DNA-skador
• Förgiftningar
• Syrebrist
• Heatshock-exponering
• ER-stress
• Störningar av Cell-Cell-kontakter (utan kontakter begår cellen apoptos)
• Cell-adhesion (d.v.s. när cellen fäster på ett ECM eller basalmembran)
• Frånvaro av trofiska faktorer

Question 18

Vilka tre “huvudalternativ” har cellen om den blir skadad?

Answer 18

1. Reparation av skada
2. Apoptos, om reparation ej kan ske och om tillräckligt ATP finns kvar för apoptos.
3. Nekros, om det inte finns tillräckligt med ATP för apoptos.

Question 19

Vad är det första som händer vid en skada?

Berätta sedan även i detalj vad som sker därefter.

Answer 19

Mitokondriens membranpotential börjar sjunka, vilket påverkar ATP-produktionen negativt.

När membranpotentialen sjunker kommer Cytokrom C (som finns mellan membranen) att slinka ut genom yttre membranet ut i cytoplasman.

→ När Cytokrom C kommer ut lägger den sig på aPAF1-dATP-komplex
→ dATP hydrolyseras till dADP
→ 7 st dADP bildar en Apoptosom, som är en slags oligomer
→ Apoptosomen rekryterar sedan Prokaspas9
→ Prokaspas9 genomgår autoprotolys och blir till Kaspas9

Question 20

Vad har Kaspas-9 för funktion?

Answer 20

Den kan aktivera nedströms kaspaser, såsom Kaspas-3.

Question 21

Vad är IAP?

Answer 21

Inhibitor of apoptos protein.

Det är en antagonist för Prokaspas-9 och kan sätta sig på Apoptosomen och därmed blockera apoptosprocessen (för mycket IAP blockerar det). IAP är ett vanligt protein som bildas från mRNA.

Question 22

Hur regleras IAP?

Answer 22

IAP regleras via transkription och av följande saker, som frisätts när mitokondriemembranpotentialen minskar (de finns i mellanrummet i mitokondrien):

• AIF
• SMAC/DIABLO
• HTRA2

Question 23

Vad är AIF?

Answer 23

Ett NADH oxidas som går in i kärnan och ger kromatinkondensation.

Question 24

Vad är SMAC/DIABLO?

Answer 24

Hämmare och blockerare för IAP vilket ger mer möjlighet att rekrytera prokaspas-9 till apoptosomen

Question 25

Vad är HTRA2?

Answer 25

Ett proteas som bryter ned IAP, som försvinner då definitivt.

Question 26

Vilka typer av förändringar finns det i membranpotentialens reglering?

Answer 26

Proteinerna (som ingår i Bcl2-familjen) regleras via:

• Långsamma förändringar, via transkription och translation/syntes
• Snabba förändringar, via fosforylering

Question 27

Ge exempel på anti-apoptotiska proteiner.

Answer 27

Bcl2 och BclXL

Question 28

Vilka två typer av pro-apoptotiska proteiner finns? Ge exempel på proteiner bland dessa typer.

Answer 28

• Utförare: BAX och BAK

* Inducerare: BAD, BIM och BID

Question 29

När aktiveras stresskinaser?

Answer 29

• Vid förgiftning.
• Vid ER-stress.
• När cytokiner bildas vid inflammation.
• Vid störningar salt- och jonbalansen.

Question 30

Vilka är de huvudsakliga stresskinaserna?

Vad gör de och vad leder det till?

Answer 30

JNK och p38-mapkinas är de huvudsakliga stresskinaserna.

De aktiverar p53, som ökar transkription av Bax och Bim, vilket leder till ökad genomsläpplighet av Cytokrom C över mitokondrien.

Question 31

Vad har Cytokrom C för funktion?

Answer 31

Vid skador på cellens DNA eller brist på tillväxtfaktorer frisätts Cytokrom C ut i cytoplasman där det tillsammans med aPAT1 bildar en apoptosom.

Apoptosomen fungerar som en plattform för aktivering av Kaspas-9.

Question 32

Vid vilken nivå av membranpotential sker apoptos resp. anti-apoptos?

Answer 32

• Apoptos sker vid låg membranpotential

* Anti-apoptos sker vid hög membranpotential

Question 33

Vilken dimer har vi i det yttre mitokondriemembranet under apoptos? Vad leder det till?

Answer 33

Under apoptos har vi dimerer av BAK eller BAX i membranet. Då kan Cytokrom C, SMAC/DIABLO eller HTRA2 slinka ut

Question 34

Vilken dimer har vi i det yttre mitokondriemembranet under anti-apoptos? Vad leder det till?

Answer 34

Under anti-apoptos har vi en heterodimer av Bcl2 eller BAX. Detta leder till ingen genomsläpplighet och sker om det finns mycket Bcl2 eller Bax i cellen.

Question 35

Hur går det till när Bad är en antagonist i det yttre mitokondriemembranet vid apoptos? Hur kan man hindra Bad från att vara antagonist?

Answer 35

Dimerer av BAX som ger genomsläpplighet av Cytokrom C.

Bcl2 sitter uppbundet till Bad, vilket gör att Blc2 inte kan interagera med BAX och bilda heterodimerer som kan hindra apoptos. Här blir Bad en antagonist, vilket leder till apoptos.

→ Vid en fosforylering här kan inte Bad binda till Bcl2 längre, vilket gör att Bcl2 binder till BAX.

Genom fosforylering av Bad går vi alltså från apoptos till icke-apoptos.

Question 36

Vid en DNA-skada sker det en aktivering av p53.

Vad är p53 och vad leder detta till?

Answer 36

P53 är ett protein som tar emot och integrerar signaler om genetiska fel i arvsmassan. Det beslutar om felet ska repareras eller om apoptos ska aktiveras.

Det leder till transkription av de apoptotiska generna BAX och BIM. Detta proteinbildande är en tidskrävande process.

Samtidigt sker det en minskad transkription av den anti-apoptotiska genen Bcl2.

Allt detta leder till:
→ frisättning av Cytokrom C, som aktiverar Apoptosomen
→ frisättning av AIF, som går in i kärnan och startar kromatinkondensation

Question 37

Hur går det till när en tyrosinkinasreceptor binder sin ligand? Vad rekryteras därefter? Och sen då?

Answer 37

Sedan rekryteras enzymet PI3-kinas.

PI3-kinaset fosforylerar sedan PIP till PIP2, och PIP2 till PIP3 (dessa fosfolipider sitter i plasmamembranet).

PIP2 och PIP3 rekryterar PDK1 och Akt/PKB. De binder till dessa eftersom de är pH-domäner som kan binda till denna typ av fosfolipid.

PDK1 fosforylerar Akt/PKB, som i sin tur fosforylerar NFkB och BAD.

BAD lossnar då från Bcl2, vilket gör att Bcl2 kan binda BAX.

Fast om det är låga nivåer av Bcl2 (p.g.a. DNA-skada) hindras den från att binda BAX, vilket gör att det ändå sker apoptos.

Question 38

Vad är Abl och vad gör den?

Answer 38

En gen som aktiveras vid ER-stress eller DNA-skador. Detta leder till transkription av en TF som kallas P73, vilket leder till transkription av BIM och BID.

Abl aktiverar även JNK.