Egészségügy | Anatómia » A sejtek halála és az öregedés

A sejtek halála, s az öregedés „Az élet a halált kiváltó okok feletti pillanatnyi győzelem.” A halál elválaszthatatlan az életünktől. A halál benne van minden sejtünkben Tematika: • • • • • • • • • • • • • élet és halál a halál értelmezései az öregedés élőlények öregedése az ember öregedése, az öregedés lassításának lehetőségei a sejtek öregedése, az öregedés molekuláris mechanizmusai a sejthalál; nekrózis, apopfázis?? a sejthalál molekuláris mechanizmusai sejthalál az immunrendszerben a sejthalál és a rák sejthalál az idegrendszerben -> nincs osztódás! sejthalál növényekben az öregedés és halál evolúciós vonatkozásai Immunrendszer teória: • az öregedéssel csökken az immunrendszer azon képessége, hogy kellő számú és fajtájú antitestet állítson elő • az immunrendszer saját fehérjék ellen is beindítja az antitest termelést => a szervezet legyengül Genetikai

determináció elmélete: • • • • az öregedés programozott folyamat része az egyedfejlődés programjának probléma: az ember az egyetlen faj, mely megéri és meghosszabbítja a saját öregkorát az evolúciónak még nem volt ideje a hosszú élettartamra szelektálni (embernek 3035000 génje van, de jó ha 5000-nek tudjuk a funkcióját.) (tudtunkkal nincsenek öregedés gének, csak olyanok, amik szerepet játszanak az öregedésben.) Az öregedés jelenlegi értelmezése: • nincsenek öregedés gének • az öregedés sztochasztikus folyamat, mely során: o károsító tényezők halmozódnak fel o az életképesség csökken Az öregedés sebességének genetikai meghatározottsága: • az öregedés sebességét genetikai tényezők befolyásolják • TLAL index – mennyi ideig élek • gerontogén() mutációjuk meghosszabítja az élettartamot – olyan fehéréjét kódolnak, melyek a stresszhatások elviselését növelik Az ember küzdelme az

öregedés ellen: • Arisztotelész: „fiatal test nedves és meleg, öreg hideg és száraz” -> nedvesség fontossága, gyógyfürdők • Luigi Gornaro: (1500) táplálkozás, életmód • alkimista elixírek: o Paracelsus „életelixírje”:  különleges erősítőszer  fiatalos jókedv  fokozott teljesítőképesség  szívdobogás  2 rész aloé  2 rész mirha  1 rész sáfrány  2 rész higított kénsav  24 rész alkohol Az alkimisták pozitív kritikája: • • • • a sötét középkorban a fényt, a szabad gondolkodást képviselték a dolgok nem eleve elrendeltek, hanem az ember által megváltoztatható az ember részt vehet élete irányításában a tudomány előfutárai Az öregedés késleltetésére tett erőfeszítések: • méregtelenítés • kalória megvonás • hormézis Várható átlagos élettartam egyre nőtt ie 1000 középkor 1840 1900 1950 Medián életkor jelenleg Japán Magyarország nők 44 41 18 év 33

év 41 év 49 év 67 év férfiak 40 36 Csád 17 15 Miért élnek tovább a nők? -> gyermeknemzés • hormonális védelem (pl.: szívbetegség ellen) • hatékonyabb stressz levezetés (kocsma helyett pletyi(beszéd az egyik leghatékonyabb stresszlevezető dolog!)) • kevesebb fizikai munka • egészségesebb életmód • viszont!!! méhnyakrák, emlőrák!!! Biológiailag: • életkorunk a nem osztódó sejtjeink életkorával azonos (pl.: izomsejtek, idegsejtek) o elgtérő sebességgel öregednek o sok tényezőt kellene figyelembe venni o kísérletek a biológiai életkor közelítő megállabpítására: testfolyadék összetételének vizsgálata -> pH-t mérnek reggel és este Élettartam: • maximális élettartam: fajra jellemző adat optimális körülmények között • várható optimális élettartam Maximális élettartamot meghatározó paraméterek: • • • • • testtömeg kefalizásciós index: agy és test tömegének aránya

anyagcsere ráta kalória fogyasztás mértéke antioxidáns aktivitás mértéke Várható átlagos élettartam • az az évben születő újszülöttekre vonatkozik • függ az életszínvonaltól, orvosi ellátástól, a táplálkozási minőségtől, életmódtól, stb. Várható átlagos élettartam jelenleg nők Japán 85 Magyarország 77 Csád 50 férfiak 78 68 47 Élet és halál élet: • élőlények folyamatos jelenléte a Földön • az egyed(egyén) élete • speciális életjelenségek összessége -> kritériumok halál: e speciális életjelenségek megszűnése, hiánya Az élet általában hosszantartó folyamat A halál az élet egy speciális pillanata! -> Kölcsönösen feltételezik egymást. Az élet „élete” időleges –><– halál időtlen Halál ??? fogalmi kategória: természettudományi: biológia társadalomtudományi: filozófia, vallás, etika, jogtudomány, pszichológia, szociológia Halál értelmezési szintjei: •

köznapi • tudományágak: o szociológiai o vallási o jogi o orvosi o természettudományos(biológiai) Hétköznapi értelmezés: sajátos légkör alakult ki körülötte halál egyik leghétköznapibb esemény az emberek halála „kényes” téma akkor fogjuk fel, amikor szembekerülünk vele szerettek elvesztése nehéz feldolgozni -> gond, sokk, pánik, trauma viszonyunk hozzá(-><-az élet pozitív igenlése): elutasítás, közömbösség ritkán van részünk a halállal kapcsolatos negatív élményben a halandóságot szeretjük elfelejteni halál???: sokkszerű reakció felkészületlenség és tanácstalanság halál a legszigorúbb, legkönyörtelenebb természeti törvény -> sokkal szigorúbb, mint a társadalmak • elfogadás, tudomásul vétel kell • felbecsülés: statisztikák, balesetek • a halál, haldoklás és méltóság • • • • • • • • • • • Szociobiológiai értelmezés: • ma az emberek 70%-a kórházaban

hal meg(EU) • a haldokló ember magára marad -> szociális halál o az életkor fokozatosan nő a társadalomban o az egészségügyi rendszer sikerorientált o a gyógyíthatatlan beteg „idegen test” • Hospice mozgalom(Anglia): haldoklók önkéntes(1 éven belül nem halhatott meg senkije) ápolása Valllásos értelmezés: • a halál isteni akaratnak megfelelő • a halál a földi élet vége o a test pusztulás, de o a lélek valamilyen formában tovább él! „halálnak halálával halsz” Jogi értelmezés: „a légzés, keringés és az agyműködés teljes megszűnése miatt a szervezet visszafordíthatatlan felbomlása megindul” Orvosi értelmezés: • klinikai halál: az életjelenségek átmenetileg szünetelnek • agyhalál: az egy olyan mértékben károsodott, hogy a szervezet tudatos irányítására többé nem képes • biológiai halál: a szervezet nem életképes Biológiai értelmezés: • • • • a halál egy (az utolsó)

életjelenség az élet megszűnése élettelen világ része lesz -> lebomlik és visszakerül a bioszférába a halál az egyik legfontosabb alaptörvénye a természetnek o szükségszerű o megakadályozhatatlan o egyetemes Kiváltó okok: • belső okok o természetes folyamat: öregedés, végelgyengülés o kóros folyamatok: betegség • külső okok o véletlenek: beleset, katasztrófa o tervszerű esemény: prédává válás, háború, gyilkosság, öngyilkosság, kivégzés Öregedés és halál kapcsolata • az ivarérettség elérésétől a halálig tart • más vélemény szerint egy összefüggő folyamat a születéstől fogva Életkor • naptári életkor • biológiai életkor(a sejtek életkora) o korjelzők(őszülés, bőr ráncosodása) o abszolút meghatározása nehéz! -> mert nagy az egyének közötti variabilitás, meg a korjelzők között variabilitás + manipuláljuk is Sejtek halála 2. ea Egyre inkább hasonlítani fog egy

hiperbolához, sőt akár el is négyzetesedhet. elemzése: • természetes populációk: o nem öregedők o magas életkor elérésének esélye csekély o a halál valószínűsége az élet elején a legnagyobb • emberi populáció: o nem öregedő o magas életkor elérésének az esélye reális o halál valószínűsége az élet végén a legnagyobb üzenete: • • • • • az „öreg ember” egyre nagyobb hányada a populációnak túlélési görbe „négyszögesítése” halál bekövetkezésének valószínűsége statisztikusan megadható Gompertz: 30 éves kor felett a halál valószínűsége 7 évenként megduplázódik a túlélési görbe „tavaszpontja”: a legkisebb esély, hogy meghaljon az egyén (jelenleg: a 11-12 évesek) Mi az öregedés? • az élőlények életciklusának egy szakasza • a reproduktív kor kezdetétől az élőlény haláláig tart • a biológiai működőképesség fokozatosan csökken • gyorsaság, erőkifejtés,

növényevők fogazata • a halál bekövetkezésének valószínűsége nő(immunrendszer erőssége csökken) Minden élőlény öregszik? ivartalanul szaporodó élőlények: NEM öregedési változások csak az ivarosan szaporodó élőlényeknél láthatók az élőények döntő többsége nem éri meg az öregkort Semelpara fajok: életükben egyszer szaporodnak, utána gyors öregedés és halál (pl.: lazac, tiszavirág) • Iteropara fajok: életükben töbször is szaporodnak • • • • Öregedés az állatvilágban: • szivacsok, csalánozók: nincs öregedés • férgek, ízeltlábúak: van öregedés Cacnorhabditis Drosophila – gerontogének felfedezése => ha valamilyen károsodás éri a gént, az egyed élettartama megnő • hidegvérű(poikilotherm) gerincesek: nincs öregedés - korlátlanul nőnek • meglegvérű(homeotherm) van öregedés – meghatározott testméret; 2 éves egér biológiailag ugyanolyan idős, mint egy 50 éves elefánt.

Öregedés a gombák világában: • öregednek • saccharomyces: kedvelt objektum genetikai vizsgálatokra • sejtszintű öregedés részletei Növények öregedése: • öregedés és szemeszcencia: évről-évre visszatérő mérsékelt éghajlati övben végbemenő változás, mely során felkészülnek a télre(pl.: lehull a virág) • egy éves két éves növények: az ivaros szaporodást követően gyors öregedés és pusztulás • évelők: nincsenek öregedési változások • 4000 éves fák vannak, de 1000 éves élős sejt nincs!!! Öregedés-elméletek: • véletlenszerű eseményekre alapuló: az öregedés sztochasztikus(nem determinált) folyamat • tervszerű eseményekre alapuló: öregedés determinált, programozott folyamat 1) Véletlenszerű kopás és elhasználódás (wear and tear) –Weismann 1882 2) 3) 4) 5) 6) • az élőlények azért öregednek, mert létfontosságú szerveikben felhalmozódnak az élet okozta rongálások •

modern: sejtszintű kopás • miért: csíraplazma elmélet: a szomatikus sejtek csak eszközök a csírasejtek működésének optimalizálására – amikor a test nem termel ivarsejtet, az evolúció eldobja • Richard Dawkins: „Az önző gén”: az evolúcióban a gén fennmaradása a fontos: Az ember doboz a gén számára. Véletlenszerű: az életsebesség teória • az állatok meghatárzott mennyiségű „potenciális E”-val jönnek a világra • az élettartam fodítottan arányos az E felhasználás sebességével • szívdobbanások, légvétel száma – ugyanannyi a különböző állatok élete során • sebes élet – korai halál • ellenpélda: madarak, denevérek Keresztkötés teória: • öregedés során bizonyos fehérjék (pl.: kollagén) keresztkötéseinek száma megnő • ez hátráltatja az anyagcserét, főleg a salakanyagok kijutását a sejtből • a DNS-t beburkoló hisztonfehérjékbben is megjelennek ezek • az info átadás lelassul

Melléktermék felhalmozódás • az öregedő sejtekből a salakanyagok eltávolítása lelassul • felhalmozódnak az anyagcsere káros melléktermékei • fokozatosan megmérgezik a sejtet Szomatikus mutáció teória • ionizáló sugárzás meggyorsította a kísérleti állatok öregedését • ivarsejtek és őssejtek mutációs rátája alacsony (active repair mechanism) • szomatikus sejtek mutációs rátája magas (inactive repair mechanism) • a szomatikus sejtekben bekövetkező mutációk nem kerülnek kijavításra • de az ivarsejtekre vigyáz az evolúció Szabadgyök teória • a sejtszintű kopás megvalüsítói a szabadgyökök • a szabadgyökök párosítatlan elektronokkal rendelkező atomok vagy molekulák (pl.: O2) • nagyfokú reakcióképesség • a sejtekben főleg oxigén szabadgyökök – ROS A ROS hatásai: • • • • károsítják a fehérjéket, nukleinsavakat és a membránokat gyorsítják az öregedési pigmentek megjelenését

fokozzák a keresztkötések létrejöttét antioxidánsokkal etetett állatok tovább éltek(pl.: vörösbor!) Védekezés a ROS hatásai ellen: • antioxidánsok: C-vitamin(citoplazmatikus régió), E vitamin(membrán védelem) • enzimek: SOD(super-oxid-dizmutáz) aktivitása az emberben a legmagasabb, nőkben még magasabb; kotaláz; perocidáz ROS és a mitokondriális genom • • • • • különösen fenyegetett nincsenek védő hisztonok nincsenek nem kódoló szekvenciák limited repair mechanism fizikai közelség a mitokondrium belső membránjához, ahol a ROS termelődik Tervszerű eseményekre alapuló öregedés-elméletek: • „pacemaker” elmélet: van egy időzítő mechanizmus, amely érzékeli az idő múlását -> elsilányítja a szervezet működését • genetikai determináció elmélet: az öregedés programozott folyamat része az egyedfejlődés programjának 1) Pacemaker elmélet: a) Endokrin rendszer teória i) bizonyos hormonok szintje

fokozatosan csökken ii) menopauza iii) HRT menopauza ellen terápia iv) DHEA dehidro-epi-androszteron: a mellékvese egyik szteroidja, a kortizol ellenlábasa b) Immunrendszer teória: i) az öregedéssel csökken az immunrendszer azon képessége, hogy kellő számú és fajtájú antitestet állítson elő ii) az immunrendszer saját fehérjék ellen is beindítja az antitest termelést=>szervezet legyengül Sejtek halála 3. ea A sejt: sejthártya+citoplazma+mitokondrium+sejtmag Az őssejtek működése: • egy saját magához hasonló sejtet hoz létre. A mamutfenyőnél például ezek a kambriumban helyezkednek el. • differenciálatlanok -> de el lehet érni, hogy más típusú sejt képződjön helyette. Pl: szívátültetésnél. Az öregedés késleltetésére tett kísérletek/erőfeszítések: • méregtelenítés • kalória-megvonás • hormézis Méregtelenítés: • • • • tea yoghurt->speciális laktobacillusok izzadás

->szaunakultusz(finnek) antioxidánsok fogyasztása(prevenció) – napi C és E vitamin adag Kalória-megvonás: McCay 1934 • kísérleti állatok élettartama megnőtt, ha takarmányuk vitamint, fehérjét és ásványi anyagot kellő mennyiségben, de kalóriát(cukrot és zsírt) kis mennyiségben tartalmazott • alultápláltság, elégtelen táplálkozás nélkül • átlagéletkor és a maximális életkor is nőtt • alacsorendű és fejlettebb állatokra is igaz • emberen kevés adat • molekuláris mechanizmus: inzulin (és VGF-1) szignalizáció „intenzitás csökkenése” (down-regulation) Hormézis: • alacsony dózisú stressz hatások ismételt alkalmazása élettartam növelő hatású (hőmérsékleti-, oxidatív-, alkohol-stressz) • Caenorhabditis, Drosophila, Saccharomyas • hőmérsékleti stressz • molekuláris mechanizmusok: HSP(HeatShock Protein), MAPK(Mitogén Antivafed Protein Kirase) rendszer • emberen kevés adat(mozgás) A sejtek

öregedése – a sejtek és a szervezet • élőlények sejtes felépítésűek • vannak osztódó és differenciálódott sejtjeink az öregedés eltérően érinti őket • a differenciálódott sejtek mindig öregednek az osztódó sejtek közt van néhány kiváltságos – korlátlanul osztódó („halhatatlan”) sejtek – pl.: rákos sejtek • élőlények öregedése – sejtek öregedése Az emberi test 1014 sejtből áll 1 ember – 1m2 200 ember – 200m2 200000 ember – 0,2km2 10*106 ember – 10km2 7*109 ember – 7000km2 1014ember – 100*106km2 A sejtek osztódása • • • • • • a 1014 sejt egy sejtből jön létre ehhez kb. 47 sejtosztódási ciklusra van szükség kezdetben a sejtek kizárólag osztódnak később az osztódási képesség csökken a korlátlan osztódási képesség csak egyes sejtekben marad meg ezek az ivarsejteket termelő sejtek és az őssejtek A testi sejtek életképessége • Alexis Carrell 1910 A testi, de testből

kivett sejtek 30 éven keresztül is korlátlanul osztódnak • Carrell-féle dogma: A testből kivett, de tenyészetben tartott sejtek halhatlanok, így a sejtek öregedése és halála belső tényezők eredménye -> ROSSZ • HeLa sejtek (Henrietta Locks okt. 11) – könnyen tenyészthető rákos sejteket vettek ki a méhnyakából In vivo sejttenyészet a szövetet(sejteket) izoláljuk és Petri-csészében tápoldatba tesszük a tápoldathoz vérszérumot adunk (GF-mix) – növekedési faktor 7,4pH a sejtek osztódásokkal benövik a sejtet kontakt gátlás: a terület befedése után beáll az osztódás szubkultiválás: ???es emésztés(extracelluláris köteléket vonz), friss tápoldat, új Petricsésze • eltolódik a a pH – megsárgul a tenyészet • • • • • Sejtszintű öregedés: replikatív szeneszencia • • • • Leonard Hayfleck 1950: humán embriósejtet tenyésztett a sejtek kb. 50 osztódás után abbahagyták az osztódást a

„normális” sejtek osztódóképessége még tenyészetben is véges de HeLo sejtek korlátalanul osztódnak -> nem „normális” sejtek megfejtése: • • • • folyékony N 2 hőmérsékletek (-196°C) a sejtek emlékeztek az osztódások száma korrelál a faj maximális élettartamával azonos faj idősebb donoraiból származó sejtek kevesebb osztódásra képesek van egy óra a sejtben ami méri az osztódások számát Replikatív óra: • kérdés: az óra a citoplazmában vagy a sejtmagban van? • cseréljük ki két különböző számú osztódási ciklust teljesített sejt magját (Dolly -> sejtmagot ültettek egy petesejtbe) • számoljuk meg, hogy hány ciklust fognak teljesíteni ezután • citoplaszt = sejtmagjától megfosztott sejt • Az óra a sejtmagban van!!! kísérlettel Mi történik a sejtosztódás alatt? • • • • a sejtosztódás parancsra történik (GF) a sejt megkettöződik és két teljesen azonos utódsejtre

különül sejtosztódás kulcslépése a DNS megkettőződése sejtosztódás teljesen azonos DNS molekula jut az utódsejtekbe Lépések: 1. 2. 3. 4. 5. A sejt utasítást kap az osztódásra felkészül a DNS megkettőzésére megkettőzi a teljes DNS-t felkészül a sejt az osztódásra két utódsejtre osztódik (mindkét sejtben azonos DNS állomány) DNS felépítése: foszforsav+cukor+bázis=nukleotid->dinukleotid A DNS polimeráz csak 5’->3’ irányban építi a szálat (3’-5’ mintát használva) Minden osztódási ciklusban a kromoszóma alul-felül 100 bp-al megrövidül A kromoszómaszám rövidülése: • a kromoszómák két vége minden osztódás után megrövidül • a genetikai információ elveszne, ha nem lenne védőmechanizmus=>ez ismétlődő szekvenciák sorozata: TELOMÉRA(TTAGGG) • több ezer kópia • genetikai információtartalma nincs • védi a DNS információ-hordozó részét(géneket) • minden sejtosztódási ciklusban

megrövidül, de • a géneket kódoló régiók megmenekülnek • amikor a teloméra elfogy, leáll a sejtosztódás • a teloméra a sejtosztódási óra a sejtben A teloméra rövidülés ellensúlyozása • bizonyos sejtekben jelen van egy enzim, amely minden sejtosztódás végén megtoldja a telomérákat • ez a telomeráz, amely egy reverz-transzkriptáz • a telomeráz jelen van a zigótában • csak bizonyos sejtekben marad bekapcsolva o ivarsejt-képző sejtekben o őssejtekben • kikapcsolódik a testi(szomatikus) sejtekben • rákos sejtek esetében újra bekapcsolódik (nem törődnek a Hefliek féle 50-es(47-es) limittel) A sejtek halála 4. ea A kromoszóma rövidülése elveszne a genetikai információ, ha nem lenne a teloméria (TTAGGG) Teloméra kettős funkciója: • amikor elfogy leáll a sejtosztódás • mindig rövidül Ellensúlyozás: • bizonyos sejtekben jelen van a telomeráz enzim, mely egy reverz-transzkriptáz Telomeráz ki- és

bekapcsolása: • telomeráz jelen van a zigótában • bekapcsolva marad: o ivarsejt-képző sejtekben o őssejtekben • egyéb sejtekben kikapcsol • DE! a rákos sejtekben újra bekapcsol Telomeráz-elmélet problémái: • • • • • főemlősök között az embernek van a legrövidebb telomeráz csak bizonyos sejtekben van jelen embernek van a leghosszabb élettartama az egér telomérái sokkal hosszabbak a telomeráz több szövetben aktív Telomeráz-rövidülés következményei • rövidebb telomérájú emberek o rövidebb élettartamúak->nem biztos!!! o szívinfarktus bekövetkezése valószínűbb • a teloméra oxidatív stressz miatt is rövidülhet Elmélet: Telomere position effect: a teloméra közelében levő gének mindaddig inaktívak, amíg a teloméra meg nem rövidül addig -> öregedést indukáló gének -> lehet, hogy igaz, de még gént nem találtak! A telomeráz bekapcsolásának szabályozása: hTERT: humán TElomerase Reverse

Transcriptase enzim katalikus alagysége(fehérje) gént dőlt betűvel írják (ugyanúgy hívják) expresszióját szabályozó mechanizmusát vizsgálják A gerontogének gerontogén: olyan gén, melynek mutációja meghosszabbítja az egyed élettartamát. Sejtek működésének alapjai: • életműködését fehérjék végzik: alak és működés bitosítása • a fehérjéket gének kódolják • a gén mutációja a fehérje felépítését(működését) változtatja A sejt szignalizáció alapjai: • • • • • szignál molekula specifikusan kötődik a ???hoz receptor: közvetíti a szignált a sejt belseje felé több lépéses folyamat->sejt számára értelmes üzenet a szignál kötődését követően másodlagos(second) messengerek szabadulnak fel ezek további effektor molekulákat aktiválnak Gerontogének • • • • mutációk indukálása (kémiai nimfogenezis???) fenotípus azonosítása (utódok élet??? nyomonkövetése) genotípus

azonosítása (???) a beazonosított(modell felállítása) gén fehérjetermelésének azonosítása () Fehérje celluláris funkciója: () • • • • • • intracelluláris lokalizáció fehérje: ????, vagy enzim enzimreakció típusának azonosítása szubsztrátjának azonosítása mechanisztikus modell elkészítése fehérje elhelyezése egy releváns működési modellben(pl.: szignalizációs kaszkád) Első „híres” gerontogén age-1 • • • • objektum: Caenoe???habditis elegans Age fenotípus: élettartam 20 nap helyett 32-38 age-1 gén fehérjeterméke (AGE-1) egy lipáz?? kérdés: melyik OH-csoportokhoz kapcsol foszforcsoportot Szabad OH-csoport előfordul: • aminosavakban • cukrokban Nem vált felismerése??? • AGE-1 OH-csoportja nem aminosav • hanem egy membrán-lipid: foszfatidil-inozitol 3. OH-csoportja Általában 2-é hidralizál • inozitol-1,4,5-trifoszfát(IP 3 )->second messenger->ER-Ca2+csatornáit ki tudja nyitni •

diacil-glicerol(DAG) membránban maradó másodlagos messenger AGE-1: foszfatidil-inozitol-3-foszfát (PI-3-P)-> nem hasad, hanem egyben marad a membránban • speciális fehérjék felismerik „önjáró fehérjék” • odainvitálnak más citoplazmatikus fehérjéket pl.: Akt//PKB • a PI-3-hoz való kötődést követően PH-t kiváltók foszfo??? az Akt-t (PKB= Protein Kináz B) • ezzel az Akt aktiválódik • más target fehérjéket foszat??? AGE-1 tanulsága: az age-1 mutációja olyan mechanizmust érint, amely része egy szignalizációs kaszkádnak Kérdés: Melyik kaszkád van hatással az élettartamhoz? Gerontogén: p66SHC • • • • • • objektum: Caenorhabditis??? elegans neve: 66Da fehérje, amely SHC típusú kináz kimutatták emlősökből is a gén terméke egy docking(adaptív) fehérje (p66SHC), amely Tyr-on foszfanilálódik??? szignalizációs folyamatokban vesz részt (többfélében!) fokozza a ROS termelődését Kérdés: Melyik

kaszkád van hatással az élettartamra? Gerontogén: daf-2 • objektum: C elegans • daf-2 fehérjeterméke (DAF-2) egy receptor!, amely kináz is: RTK (Receptor Tirozin Kináz) • IGE-1 R=Insuline-like Growth Factor-1 Receptor IGF-1: • • • • • kalória-bevitel esetén fokozottan termelődik(máj termeli) hatással van a sejtek szénhidrát-anyagcseréjére hatása hasonlít az inzulin hatására több sejttypusban tipikus növekedési faktor in vivo a növekedési hormon „közbenjárója” Szignalizációja: • IGF-1 az IGT-1R-hez kötődik->szignalizációs események • PI-3-P képződése->PKB aktiválása->ezekben több irányban is mehet->egyik irány p66SHC fehérje aktivitása IGF-1 és élettartam viszonya: • megnövekedett élettartam az AGE mutánsoknál • megnövekedett rezisztencia: o UV o ROS o magas hőmérésklet • IGF-1 szignalizációja represszálja a stressz-rezisztencia fehérjéket RAS: • egyik legfontosabb onkogén •

fontos szabályozó fehérjéje a sejtosztódásnak Sejtek halála 5. ea IGF-1 szignalizációja: • • • • • • IGF-1 kötődik egy specifikus sejtfelszíni receptorhoz szignalizációs események indulnak el ezek egyik összetevője a PI-3-P képződése ezt követi az Akt/PKB aktiválása ezt követően több irányban is folytatódnak az események az egyik irány a p66SHC fehérjét aktiválja Az IGF-1 szignalizációs útvonal főbb komponensei • IGF-1 R (Receptor) • IGF-1 RS1 (Receptor Subszatáz????) • PI3-kinase (Phosphatydil.) Mi köze az IGF-1-nek az élettartamhoz? • az Age mutánsok a megnövekedett élettartam mellett • megnövekedett rzisztenciát mutattak o UV o ROS o magas hőmérséklet ellen • az IGF-1 szignalizációja represszálja a stressz rezisztencia fehérjéket A gerontogének in vivo funkciója • • • • nem az élettartam szabályos hanem a stressz-reakciók csökkentése(down-regulation) a fokozott stressz-reakció az

egyed fitnessét csökkenti a fitness fontosabb szelekciós tényező az evolúcióban, mint a hosszú élettartam A sejthalál mechanizmusai • Miért halnak meg a sejtek? o az élet feltételeinek megszűnése(táplálékhiány, mérgezés) o a soksejtű szervezetben a sejtpusztulás szükségszerű • Hogyan halnak meg a sejtek? o nekrózis(baleset-véletlen sejthalál) o apoptózis(programozott sejthalál) A sejthalál szükségessége körfolyamat: osztódás, differenciálódás, sejthalál • az evolúcióban: o soksejtűvé válás o ivaros szaporodás A soksejtű szervezet, mint ökoszisztéma • az élő természetben az egyedek sikere fontos • önzés és versengés dominál • a soksejtű szervezetben a szervezet, mint sejtpopuláció sikere fontos • a sejtek közt nem az önzés, versengés, hanem az együttműködés és az altruizmus dominál • ez a sejtek önpusztítását is jelenti Genomszegregációs hipotézis: William Clark – hétköznapi gének a

makronuklesuzban; szaporodásért felelős gének a mikronukleuszban; kb. 200 osztódási ciklust képes véghezvinni a papucsállatka -> utána pihen -> addig, amíg találkozik egy másik ilyen pihenővel a mikronukleuszok 4 felé osztónak meiózissal 3+1 marad(haploid) -> a makrón diploid a mikronukleusz mitotikusan osztódva létrehoz 2 haploid mikronukleuszt a két sejt egy-egy mikronukleusza átmegy a másik sejtbe ezek összeolvadnak ott -> így egy diploid új kombinációjú mikronukleusz keletkezik mihelyt ez az új genetikai állományú mikronuklusz létrejön, az első dolga, hogy olyan géneket szintetizál, melyek lebontják a régi makronukleuszt • majd új makronukleuszt hoz létre • Így a sejt újabb 200 ciklust tud osztódni, majd újra elkezd csereberélni • • • • • • Clark-féle DNS szegregációs hipotézis: • • • • • az egyeden belül a genetikai állomány szegregációja következik be Paramaecium: makro- és

mikronukleusz soksejtűekben: testi sejtek és ivarsejtek a testi sejtek pusztulása szükségszerű Weismann: csíraplazma elmélet Sejtek halála 6. ea A sejthalál formái és mechanizmusa 2 alapforma: • nekrózis(véletlen baleset) • apoptózis(szándékos önpusztulás) Apoptózis: tervszerű eseménysor, célja: egy sejt önerőből , aktívan történő megsemmisüllése úgy, hogy a szervezet emiatt ne károsodjon Nekrózis: nem tervszerű eseménysor, célja nincs, a sejt egy számára kedvezőtlen körülmény vétlen, passzív áldozataként elpusztul A nekrózis folyamata: • a sejt megduzzad, majd szétesik • a sjtorganellumok is megduzzadnak, majd szétesnek • a sejtfehérjék kiürülnek a membránba • gyulladás alakul ki A nekrózis mechanizmusa • • • • • az ATP termelés leáll minden E igényes folyamat leáll a Na/K+- ATPáz leáll-legfontosabb!!! megszűnik a sejttérfogat fenntartása víz áramlik be a sejtbe A sejtek térfogata •

• • • a sejtekben az extracituláris közeg és a citoplazma ozmotikus koncentrációja azonos a 2 kompartmentben a víz kémiai potenciálja azonos a citoplazmában nagy koncentrációban impermeábilis fehérje anionok vannak az állandó térfogat fenntartása a pump and leak mechanizmussal valósul meg A „pump and leak” mechanizmus • • • • az extracituláris közegben jelen van egy nagy koncentrációjú kation(Na+) erre nézve a plazmamembrán átjárhatósága minimális mégis van egy leszivárgás a leak-en keresztül ezeket a pump mechanizmus kitessékeli Apoptózis: öngyilkos sejtpusztulás • a sejt önpusztulása mindig a soksejtű szervezet érdekeit szolgálja • a „kiszemelt” sejtre a szervezet egésze szempontjából valamiért nincs szükség o korábbiegyedfejlődési szakaszból megmaradt sejtek eltávolítása o genetikailag károsodott sejtek eltávolítása o a feleslegessé vált sejtek eltávolítása Az apoptózis parancs két

különböző jellege • apoptózist indukáló szignál érkezése – halál ligandok • az apoptózist elnyomó szignál elmaradása – viabelitási faktorok???(növekedés faktor) Az apoptózis folyamata: az indító szignál észlelését követően speciális fehérjék aktiválódnak ezek további fehérjék aktiválását indítják el a lánc végén lévő enzimek hidrokritikus enzimek esetenként új gének is expresszálódhatnak, melyek új hidrokritikus enzimeket kódolnak • az enzimek lebontják a sejtet felépítő fehérjéket és nukleinsavakat • • • • • • • • mindez E-t igényel a mitokondriumok intaktak??? maradnak a plazmamembrán is intakt marad: nincs gyulladás a sejt apoptotikus testekké fragmentálódik ezeket a makrofágok bekebelezik a sejt eltűnik Apoptózis és PCD • PCD(Programmed Cell Death) Lockshin & William 1964 – fejlődés – biológiai fogalom • apoptózis Kerr 1972 – morfológiai fogalom Az apoptózis

megfejtése • • • • • • Chaenorhabditis elegans fonálféreg (~1mm) a kifejlett állat 959 sejtből áll lárvaállapotban a sejtek száma: 1090 az egyedfejlődés során 131 sejt elpusztul a sejthalál módja apoptózis feladat: a gének és géntermékek azonosítása Apoptózis a caenorhabditisban: • • • • 14 gén irányítja a folyamatot közöttük vannak „főnök” gének(master genes) ezek a további gének működését szabályozzák a legfontosabb „főnök” gének: ced-3, ced-H, ced-9 (C.e death) Ced-3: • • • • • elengedhetetlen az apoptózishoz, mert KO (knock out) mutációja ??? a PCD-t egy 50 kD??-os fehérjét kódol: CED-3 a CED-3 fek.-ról nem sokat tudtak, amíg ki nem derült, hogy szekvencia homológiát mutat egy emberi fehérjével, az ICE-vel ICE • interleukin-1β-Converting Enzyme • a pro-IL-1β proteolitikusan IL-1βvá alakítja át • az interleukinok a citokinek közé tartozó fehérjék Citokinek: olyan

fehérjék, amelyek más sejteke működését parakrin módon szabályozzák A parakrin szabályozás: • A kiválasztással történő szabályozás egyik módja • az aktív sejt termel egy hatóanyagot(ált. fehérjét) és • azt a közvetlen környezetébe választja ki • ez a fehérje a szomszédos sejteknek szóló üzenet A citokinek hatására a célsejt • • • • aktiválódhat (pl.: elkezd további citokineket termelni) dezaktiválódhat (pl.: befejezi egy hatóanyag termelését és stand by állapotba kerül) osztódási ciklusba léphet apoptózisba léphet A citokinek fő típusai • • • • • • interleukinok(IL) interferonok(IF) kolónia-stimuláló faktorok(CSF) tumor nekrózis faktorok(TNF) limfokinok kemokinok ICE: • aktív centrumában (Glu-.) cioktein található • asparaginsav(Asp) mellett hasít • tagja egy enizmcsaládnak->cisztein-proteáz ICE proteázok(kaszpázok) • • • • • • • inaktív pro-enzim formában

vannak jelen a sejtben proteolitikusan aktiválódhatnak ez lehet auto-katalízis vagy transz-aktiváció egy aktivációs sort képeznek a sor elején lévők az „aktivátor” kaszpázok a sor végén lévők a kivégző kaszpázok 14 kaszpázt ismerünk Proteolitikus aktiválás: pro-enzim proteol hasítással->2 összekapcsolással->holoenzim Az ICE(kaszpáz-1) celluláris szubsztrátjai • • • • • Pro-IL-1β PARP: Poli(HDP-Ribose)Polimerase ICAD: Inhibitor of Caspase-activated DNA Laminok fodren??? Pro-IL-1β: • az ICE a Pro-IL-1β-t IL-1β-vá alakítja(aktiválja) • az IL-1β egy alarm citokin, vírustámadás során keletkezik PARP • ADP-riboziláció a poszt transzlációs modifikációk (PTM) egyik formája • különösen gyakori a DNS anyagcserében közreműködő enzimek és a DNS-hez kötődő fehérjék esetén • a PARP a taigit??? fehérjékhez ADP-ribszil csoportot köt • az evolúciós szám szekvenciálisan alig változott Sejtek

halála 7.ea ICAD: Inhibitor of Caspase-Activated DNAse • kötődik a CAD-hoz és inaktiválja azt • proteolitikus hasítását követően ledisszociál a CAD-ról • a CAD működésbe léphet. DNS létra az apoptózis egyik „hallmark”-ja különböző időpontokban vett minták->apoptózis előrehaladása(idő) magyarázata: • • • • a DNAse egy alapszám egész számú többszöröseire darabolja a DNS-t ez az alapszám a 200 bp.??? Miért nem tudja bázisokra vágni a DNS-t? fehérjékhez(hisztonokhoz) kötődik Laminok: • nukleáris mátrixban lévő fehérjék • a kromatinaállomány szerveződésében játszanak szerepet • hasításokra szükség van ahhoz, hogy a kromatin-állományt az apoptotikus testekhez lehessen csomagolni Fodrin: • citoszkeletáris fehérje • a kromatinállomány között keresztkötéseket hoz létre • elbontása szükséges a sejtalak megváltoztatásához (apoptotikus testek kéződése) CED-4: elengedhetetlen az

apoptózishoz, mert K.O mutációja blokkolja a PCD-t egy 63 kD-os fehérjét kódol: CED-4 a Caenorhabditisban a CED-4-nek kötődnie kell a CED-3-hoz ahhoz, hogy az apoptózis beinduljon • a CED-4 szekvencia homológiát mutat egy humán fehérjével APAF1-gyel • • • • APAF1: • • • • • APAF=Apoptosis Protein Activating Factor nem hidrolitikus enzim (nem proteáz, nem nukleáz nem kináz, nem foszfatáz, nem enzim a citoplazmában „kószál” funkciója a mitokondriumok vizsgálatakor derült fény CED-4? • • • • C-ban az apoptózis negatív regulátora(expressziója esetén elmarad az apoptózis) egy 28 kD-os fehérjét kódol, a CED-9-et a CED-9 szekvencia homológiát mutat egy humán fehérjével a BCL-2-vel a BCL-2 már régóta ismert BCL-2 • • • • egy onkoprotein (onkogén által kódolt fehérje) onkogén: olyan gén, melynek az expressziója rákos transzformációt okoz a BCL-2 a B-sejtes limfóma (B-cell lymphoma) „okozója”

a limfóma a leukémia egyik fajtája, a vérben túl magas a limfociták száma Limfociták • a fehérvérsejtek(leukociták) egyik csoportja • T és B • T: a csecsemőmirigyben(thyrrusban) termelődik és ott fejlődnek végig celluláris immunválaszban vesznek részt • B: bone marrow – csontvelő B-limfociták • • • • a ??? (ellenanyag közvetített) immunválaszban vesznek részt normáslian élettartamuk néhány nap ezután apoptózissal elpusztulnak kórosan magas számuk esetén lép fel a B-sejtes limfóma B-sejtes limfóma • a BCL-2 gén a 18 kromoszómán található • normál körülmények közt csendes • a B-sejtes limfómában a B-sejtekben a normálisnál nagyobb mértékben nyilvánul meg(over-expresszálódik) • reciprok transzlokáció: két különböző kromoszómán lévő gének helyet cserélnek • a BCL-2 gén a 18-as kromoszómáról átkerül a 14-es kromoszómára • a 14-es kromoszómán van egy erős enhancer enhancer:

olyan DNS szakasz, amely más gének aktivitását nagy mértékben fokozza • a receptorok tanszlokációit követően a BCL-2 az enhancer közelébe kerül BCL-2 • szerepe van az onkogenezisben • szerepe van az apoptózis szabályozásában is? • kísérletek IL-3 függő hemopoietikus?? sejtekkel IL-3: növekedési??? faktor, amely szükséges a hemopoitetikus??? őssejtek osztódásához Őssejtek: • korlátlan osztódóképességű sejtek (stem cell) • nem rákos sejtek, mert csak akkor osztónak, ha erre a szervezetnek szüksége van Hemopoietikus őssejtek • vérkézp rendszer sejt-termelő sejtjei • osztódásukra akkor kerül sor, ha a nszervezetnek vérsejtre vagy immunsejtre van szüksége • osztódásukat interleukinok, limfokinok, interfeonok, kalória-stimuláló faktorok szabályozzák IL-3 hatása: + IL-3: proliferáció viabilitás apoptózis - IL-3: proliferáció viabilitás apoptózis IL-3: • viabilitási faktor – hiányában a sejtek

elpusztulnak • a sejtpusztulás módja apoptózis • az ilyen sejtvonal kiváló objektum a BCL-2 szerepének tanulmányozására Hogyan lehet a BCL-2 onkogén? Körfolyamat: osztódás, differenciálódás, sejthalál • • • • sejtszám: O+D-H a sejttömeg gyarapítása vagy O növelésével, vagy H csökkentésével érhető el hagyományos onkogén: O növelése BCL-2: H csökkentésével BCL-2 hatásmechnaizmusa • nem hidrolitikus enzim • szubcelluláris lokalizáció: o mitokondrium külső membrán o maghártya o sima felszínű ER membránja o szidatív stressz ??? stressz (ROS) és apoptózis kapcsolata • ROS apoptózist okoz • IL-3 függő sejtvonalban az IL-3 megvonás apoptózist okoz • ezt antioxidánsok részlegesen gátolják Szabadgyökök(ROS) kimutatása egy fluoreszkáló festékkel • cis-porinaric acid(CPA) • fluoreszcencia kioltás • lipid-peroxidáció detektálása CPA kísérletek • SOD indukált lipid-peroxidáció kioltja a

CPA fluoreszcenciát • apoptikus sejtekben a CPA fluoreszcenciája csökken • ez együtt jár a DNS létra megjelenésével BCL-2 fehérjecsalád: • több BCL-2 típusú fehérje van • ezek 2 csoportra oszthatók o gátolják az apoptózist(anti-apoptikus) BCL-2 o elősegítik az apoptózist(pro-apoptikus) BAX • a két fehérje mennyiség arányán múlik a sejt sorsa BCL-2 diverziós??? hajlama ábrák  Felismerés • • • • • az apoptózis során új fehérjék jelennek meg a citoplazmában ezek döntő többsége de novo gén??presszió eredménye van egy fehérje, mely a mitokondriumból jut ki a citoplazmába ez a fehérje a citokróm-C a citokróm-C kilépését a BCL-2/BAX rendszer szabályozza APAF1 megfejtése: • • • • • • • a citoplazmában kószál a mitkondriumokból kikerülő citokróm-C kötődik hozzá 7 molekula APAF1 7 molekula citokróm-C 7 molekula ATP az apoptoszóma aktiválja a prokaszpáz-9-et az aktív kaszpáz-9

beindítja a kaszpáz kaszkádot Sejtek halála 8. ea A PCD mitokondriális útja CED-3->CED.3->ICE->kaszpázok CED-4->CED-4->APAF1 CED-9->CED-9->BCL-2->BCL-2/BAX BAX/BAX->citokróm-C kijutás APAF1+citokróm-C->apoptoszóma Prokaszpáz-9->kaszpáz-9->sejthalál A BCL-2/BAX arány • • • • a sejt sorsának alapvető meghatározója apoptózist indukáló szignálok növelik a BAX részarányát apoptózist elnyomó szignálok növelik a BCL-2 részarányát szabályozása több szinten valósul meg Már a sejt létrejöttekor adott • • • • • neutrofil granulociták, B-limfociták immunrendszer „első védvonala” alacsony BCL-2/BAX arány rövid élettartam ezek a sejtek igen könnyen válnak apoptotikussá Transzkripciós moduláció • Pro-apoptotikus szignálok a BAX-gén expresszióját stimulálják • Anti-apoptotikus szignálok a BCL-2 gén Poszt-transzlációs modifikáció • a sejtben aktuálisan jelen levő

BCL-2 és BAX molekulák mennyiségeinek szabályozása • irreverzibilis: proteolitikus hasítás • a kaszpázok könnyebben elbontják a BCL-2-t, mint a BAX-ot • reverzibilis: a BCL-2 és a BAX mennyisége azonos, de a ténylegesen aktív fehérjék mennyisége változtatható • IL-3 függő sejtvonalak segítették a megértést Az IL-3 hatása +IL-3: proliferáció apoptózis -IL-3: proliferáció apoptózis IL-3: • növekedési faktor • viabilitási faktor • differenciálódási faktor Az IL-3 hatásmechanizmusa • kötődik a sejtfelszíni receptorokhoz • beindít szignál-transzdukciós mechanizmusokat • több irányban folytatódnak az események JAK/STAT útvonal: sejtosztódás/differenciálódás • • • • • JAK Janus Kinase (tirozin-kináz): két foszfatilációs helye van felismeri az aktív IL-3R-t(IL-3R+IL-3) és tirozin –foszfatilálja azt STAT: Signal Transducer and Activator Transcription (transzkripciós faktor) a STAT a

citoplazmából a JAK közelébe kerül és tirozin-foszfatilálódik a foszfatilált STAT leválik a JAK-ról és a sejtmagba vándorol PI-3 kináz útvonal: a sejt megmentése • • • • • • PI-3 kinase: Phosphatydil-???-3-CH kinase Akt/PKB: Protein kinase B foszfatilálja a BAX-ot a foszfatilált BAX leválik a mitokondrium membránról a citoplazmában kötődik egy 14-3-3 fehérjéhez és „fogva” marad helyére belép egy BCL-2 az apoptózis elmarad és a sejt él Az ubiquitin proteaszóma rendszer • a nem ???szómás proteinlebontás mechanizmusa, amely a • rövid élettartamú fehérjék és • transzkripcióban résztvevő fehérjék lebontását végzi Ubiquitin • • • • • egy „zászló”, amely fehérjék megjelölésére szolgál az ubiquitinnel jelölt fehérjék halálra vannak ítélve az Ub 76 as-at tartalmazó fehérje csak eukariótákban fordul elő nagyfokú evolúciós szekvencia megőrzés: csak 3 as eltérés Hogyan kerül ár

az Ub a target fehérjére? ehhez 3 enzimcsoport munkájára van szükség: • E1: Ub-aktiváló enzimek megváltoztatják az Ub szerkezetét, ezzel aktiválják azt • E2: Ub-konjugáló enzimek: Ub-C terminális Gly-jének kapcsolja a target fehérje Lys oldalláncát • E3: Ub-ligázok: felismerik a target fehérjét Mi a titka a target-fehérjék felismerésének? • N-degron • PEST • hidrofób magban rejlő szignál N-degron: • az N-terminális as megszabja a fehérjék élettartamát • Ser N-terminális: hosszú élettartamú(fél élettartam > 20 óra) • Asp N-terminális PEST: • bizonyos as szekvenciák degradációs szignálok • PEST: Pro-Glu-Ser-Thr • ha a PEST szekvenciát eltávolítják, a fél élettartam 5 percről 50 percre nő hidrofób magban levő szignál: • noremális feltekercselt fehérjék hosszú élettartam • kitekeredett vagy rosszul feltekeredett fehérjék lebontódhatnak • a szignál valahol belül rejtőzik Transzkripciós

faktorokat kódolnak: • • • • C-myc: egy transzkripciós faktort kódol a Burkitt limfóma okozója kromoszómális átrendeződés következtébe over-expresszálódik ugyanúgy a 4-es kromoszómán lévő enhancer mellé kerül, mint a BCL-2 a B-sejte limfómában Apoptózist gátolják: • BCL-2 • p19arf: egy olyan fehérjét kódol, amely blokkolja a p53-at • a p53 egy ??? szupresszor, a sejtciklust szabályozó és az apoptózist indukáló fehérje A melanómák és az APAF1 • • • • a melanóma igen agresszív bőrrák, gyakran metasztázisokat képez a melanómákban az APAF1 gén gátlás alatt van nem termelődik APAF1 fehérje nincs apoptoszóma->nincs apoptózis Tumor szupresszor gének • • • • olyan gének, melyek fehérjetermékei gátolják a tumorképződést leállítják a sejtosztódást apoptózist indukálnak a humán tumorok mintegy feléből ezek mutált (funkcióképtelen) változatát mutatták ki p53: • • • • •

• 53 RDA??-os a sejtmagban található fehérje szabályozza a GI/S határon lévő R(restrikciós) pontot felismeri a DNS károsodást és leállítja a sejtciklust ha az kismértékű, aktiválja a repair-mechanizmusokat ha az nagyobb mértékű, belépteti a sejteket az apoptózisba működése: o ha aktiválódik az ERF??? transzkripciós fektorhoz kötődik o ez a kotődés megakadályozza az ERF-et abban, hogy a C-jun? és a C-fas? protoonkogének promoteréhez kötődjön o mindkét géntermék sszükséges az R ponton történő áthaladáshoz->így a sejthalál leáll • szabályozása: o alapállapotban a p53 inaktív, mert kötődik hozzá egy MDM2 fehérje o ha károsodik a DNS, DNS-függő protein kinázok(DNA-PK) aktiválódnak o ezek ???-? a p53-at és emiatt az MDM2 nem tud hozzákötődni Új utak az onkoterápiában: • p21RAS funkcionálisan éretlen formában(proto-protein) szintetizálódik • poszt-transzlációs modifikáción kell „átesnie”

ahhoz, hogy a PM belső felszínéhez tudjon kötődni • ez többlépcsős folyamat: 1. egy 15 C atomos peptid; 2 ??? • több vegyületet sikerült előállítani, melyek gátolják a farmeziltranszferázt • a f-transzferáz antiszensz nRNS-ével is folynak vizsgálatok • ígéretes, mert a p21RAS érésének gátlása csak tumorsejtekben indukált apoptózist, normál sejtekben nem A sejtek halála 9.ea De-ubiquitinizáció: a finomhangolás lehetősége • • • • vannak szignálok, melyek eltávolítják az Ub-t a megjelölt fehérjékről így fehérje nem kerül lebontásra tovább aktívan működik, küldi a szignálokat ez lehetővé teszi a regulatórikus fehérje lebontásnak többirányú szabályozását A PCD stressz aktivált útja • • • • a környezeti stresszhatások apoptózist (PCD) atkiválnak ionizáló sugárzás, UV, hőmérséklet, oxidatív és ozmotikus stressz ezek a stresszhatások a ceramió intracelluláris ???sztrációjának

növekedését okozzák a ceramió egy membránlipid(szifingomielin) hasítási terméke Membrán lipidek • neutrális lipidek(zsírk??-triglicerin) • poláris lipidek(foszfo vagy glikolipidek) • a poláris lipidek amfifil? karakterűek: o hidrofil o hidrofób Szfingozin-kináz és szfingomielináz(SMáz) • a szfingozin-kináz a szfingozint foszforiláló enzim • • • • terméke a szfingozin foszfát, a SM közvetlen prekurzora az SMáz a szfingomielint bontó enzim a SM-t ceramióra és foszfokiolra??? bontja ellentétes működésű enzimek Az SMáz és a ceramid pro-apoptotikus hatása • • • • SMáz kezelés apoptózist indukál a ceramid koncentráció SMáz független növelése is apoptózist indukál SMáz gátlása felfüggesztette az apoptózist az SMáz a pro-apoptikus ??ducerek target fehérjéje A szfingozin kináz és a szfingozin foszfát anti-apoptikus hatása • a szfingozin kináz atkiválása felfüggesztette az apoptózist • a

szfingozin fofát koncentrációjának növelése is felfüggesztette az apoptózist • a szfingozin kináz az anti-apoptózis induc??? target fehérjéje A ceramid-indukált út komponensei • SAPK – Stress Activated Protein Kinase • JNK A CAPK és a CAPP működése • • • • a CAPK pro-apoptikus target fehérjéket foszforilál (lekapcsol), amelyek transzkripciós és transzlációs szinten is szabályoznak a CAPP anti-apoptotikus target fehérjéket foszforilál (bekapcsol), amelyek növekedési faktorok szignalizációja során aktiválódnak Növekedési faktorok és a PCD ceramid-indukált útja • számos növekedés faktor(PDGF, EGF) gátolja a ceramid-indukált utat • ezek a növekedési faktorok a protein kinase-C(PKC) aktiválásán keresztül fejtik ki hatásukat • a PKC aktiválása vagy over-expressziója gátolja a ceramid-indukált utat • PKC inhibítorok apoptózist indukálnak PKC(Protein kinase-C) • a növekedési faktorok szignalizációs

útvonalainak egyik fontos komponense • inaktív állapotban a citoplazmában „kószál” • aktivációs szignál esetén a citoplazmából a plazmamembránhoz „utazik” • aktiválódása a G-proteinen keresztül valósul meg • aktiválás: o PKC aktiválódásához DAG-ra (diacil-glicerin) és Ca2+-ra van szükség o a ligand-receptor kötődését követően aktiválódik a foszfolipáz C (PLC) o a foszfolipáz C a PI1 DAG-re és IP 3 -ra bontja o az IP 3 megnyitja az ER Ca2+ csatornát A halál-receptorok és a halál ligandok • • • • bizonyos sejtek felszínén speciális receptorok vannak speciális ligandok kötődnek hozzájuk a kötődést követően (néhány óra) apoptózissal elpusztul a sejt a sejtek kivégzésének gyors és elegáns módja: PCD-re késztető A halál-receptorok: FAS, TNFR A halál ligandok: FAS-ligand, TNFR-ligand A FAS/FASL útvonal: • • • • • • • ha a FASL kötődik a receptorához(FAS) indukálja annak

trimerizációját FAS intracelluláris részein ún. halál-domainek(DD) vannak a DD-hez adapter fehérjék(FADD) kötődnek a komlementer DD-jükkel a FADD fehérjék disztális részein?? „halál effektor domainek”(DED) vannak a DED-hez prokaszpáz-8 kötődik a ???-t követően a prokaszpáz-8 auto-protolitikusan aktiválódik a prokaszpáz-8 kilenc további prokaszpázt aktivál, köztük „executioner” kaszpázokat A FAS/FASL útvonal a halálraítélt sejtek és a halál hírnökei • • • • • a FAS sokféle sejttípusra megtalálható ezek a sejtek halálra vannak ítélve a halál bekövetkezése csak idő kérdése a FASL csak speciális sejtekben található meg ezek a sejtek a halál hírnökei A FAS/FASL útvonal és az immunrendszer • • • • • az immunrendszer sejtjei felismerik a testidegen sejteket és elpusztítják azokat sokszor a saját immunsejtjeiket is el kell pusztítaniuk az elpusztítás egyik módja(celluláris immunválasz)

T-limfocitákkal történik az aktivált T-limfociták sok FASL-t expresszálnak a target sejteket apoptózisra késztetik A FAS/FASL útvonal és az immunpriszlegizált sejtei • vannak sejtek, melyekben az immunválasz elmarad • ezek a ??? Szívátültetések??? • kudarc: kilökődés • a kilökődés PCD • a gazdaszervezet T-limfocitái FASL-jukkal kötődnek a beültetett sejtek FAS receptoraihoz • a recipiens immunszupresszív szereket kénytelen szedni • erre nem lenne szükség, ha meg tudnánk növelni a beültetett sejtek FASL expresszióját A tumor nekrózis faktor(ok) • • • • régi megfigyelés: bakteriális fertőzés visszafogja a daganatsejtek osztódását bakteriális toxinok: bizonyos sejtek fehérjetermészetű toxinokat termelnek ezek a tumor nekrózis faktorok(TNF) két típus: TNFα, TNFβ, mindkettő a TNF receptorhoz kötődik(TNFR) A TNFR és a halál-receptorok • • • • a TNF receptor(TNFR) a halál receptor szuperfamília

tagja nem rendelkezik enzimatikus aktivitással a ligand kötődése „szignálkomplexet” hoz létre a szignálkomplex(DISC) tagjai az aktivált receptorok intracelluláris DD-k és a hozzájuk kapcsolódó fehérjék A TNFα, mint a halál-ligand • • • • a TNFα-t az immunrendszer sejtjei termelik bizonyos sejtek számára a TNFα halál-ligand kötődése a TNFR-hez 9 receptor trimerizációját indukálja a TNFR intracelluláris részében DD-k találhatók, amelyek így clusterizálódnak A sejtek halála 10.ea A TNFα többirányú hatása A TNFα receptorhoz való kötődését követően több irányban is folytatódhatnak az események: 1. TRADD-FADD-prokaszpáz-8 útvonal: sejthalál 2. TRADD-SMáz-ceramid-halál útvonal: sejthalál 3. NF-κB útvonal sejt megmentése Az NF-κB útvonal: • NF-κB transzkripciós faktor • normálisan a citoszolban található, ahol egy ??? inhibítor kötődik hozzá és inaktív állapotban tartja • a ligand TNFα

kötődése a TNFR-hez az ILB foszforilációját váltja ki • az ILB emiatt ubiquitinnel konjugálódik és a proteaszómába kerülve lebomlik • az NF-κB felszabadul a gátlás alól, bekerül a sejtmagba, ahol • transzkripciós faktorként működve több, mint 60 gén átírását segíti elő • az új fehérjék különféle sejtválaszokat indítanak el A TNFR és az NF-κB útvonal • • • • azok a sejtek, amelyekben az NF-κB útvonal gátolt nagyobb valószínűséggel lépnek be az apoptózisba TNF hatására az NF-κB útvonal genetikai manipulációjával talán elérhető, hogy a TNF valódi apoptózis-induktor és antitumor ágens legyen A perforin/granzim útvonal • az immunrendszer effektor sejtjei többféle módon „kivégezhetik” a halálra ítélt sejteket • a citotoxikus limfocitákban speciális lizoszómák keletkeznek • bennük két speciális fehérje: perforin és granzim termelődik • a lizoszómák tartalma exocitózissal kiürül

• először a perforin molekulák inszertálódnak a célsejt DM-jába és • azt perforálják • a pórusokban a granzimek bejutnak a sejtbe, ahol • effektor kaszpázokat(pl.: kaszpáz-3) aktiválnak proteolitikusan Onkogének és tumor szupresszor gének Onkogenezis • az a folyamat, amely során rákos transzformáció(tumorkéződés) valósul meg • rák: kontrollálatlan sejtproliferáció által okozott kóros elváltozás vagy funkcióvesztés • daganat(tumor): maga a megszaporodott sejttömeg Rákos megbetegedések típusai: • Karcióma: epiteliális sejtek(90%) • Szarkóma: kötőszöveti sejtek(2%) • Leukémia és limfóma: vérképző rendszer(8%) Onkogének: • • • • olyan gének, amelyeknek szerepük van a rákos transzformációban vagy normális gének mutált változatai vagy szupra-optimális mértékben íródnak át(over-expresszálódnak) src: o Raus?? sarcoma virus: csirke szarkómát okoz(80 éve ismert) o retrovírus o a benne

először megtalált onkogén src o kiderült, hogy ez a gén jelen van a csirke genomjában: a vírus onnan „magával vitte” o v-src(virális onkogén) o c-src(celluláris vagy proto-onkogének) – nem feltétlenül káros Onkogének, melyek hibás növekedési faktor receptorokat kódolnak • • • • e-sis???: mutáns PDGF receptort kódolja glióma: agydaganat c-erb-b: mutáns EGF receptort kódolja glioblasztóma: mellrák megkerülik a parancsrendszert, hogy növekedési faktor hatására küldjék a sejtosztódási parancsot Szignalizációs utat stimulálnak • ??? • egy pontmutáció miatt a mutáns fehérjéről nem hidrolizál le a ?FP, így az állandóan bekapcsolva marad • az egyik leggyakoribb humán onkogén • megtalálták: tüdő, petefészek, hasnyálmirigy