Apoptosis Definisjon
Apoptosis er en prosess som skjer i flercellede når en celle med vilje «bestemmer seg for» å dø. Dette skjer ofte for det større gode av hele organismen, for eksempel når cellens DNA har blitt skadet, og det kan bli kreft.
Apoptosis er referert til som «programmert» celle død fordi det skjer på grunn av biokjemiske instruksjonene i cellens DNA, og dette er i motsetning til prosessen av «nekrose,» når en celle dør på grunn av ytre traumer eller mangel.,
Som mange andre komplekse cellulære prosesser, apoptosis er utløst av signal-molekyler som forteller cellen er det på tide å begå mobil «selvmord.»
De to hovedtyper av apoptosis trasé er «indre trasé,» hvor en celle mottar et signal til å ødelegge seg selv fra en av sine egne gener eller proteiner på grunn av påvisning av DNA-skade, og en «ytre trasé,» hvor en celle mottar et signal til å starte apoptosis fra andre celler i organismen., Den ytre veien kan bli utløst når organismen gjenkjenner som en celle har utspilt sin rolle, eller er ikke lenger en god investering for organismen å støtte.
Apoptosis spiller en rolle i å forårsake og for å hindre at noen viktige medisinske prosesser. I mennesker, apoptosis spiller en viktig rolle i å forebygge kreft ved at celler med skadet DNA til å begå «selvmord» før de kan bli kreft., Det spiller også en rolle i atrofi av muskler, der kroppen bestemmer seg for at det ikke lenger er en god idé å bruke kalorier på å opprettholde muskel celler hvis cellene ikke blir regelmessig brukt.
Fordi apoptosis kan forebygge kreft, og fordi problemer med apoptosis kan føre til noen sykdommer, apoptosis har vært studert intenst av forskere siden 1990-tallet.
Funksjon av Apoptosis
Apoptosis er en viktig evolusjonær tilpasning fordi det tillater organismer for å ødelegge sine egne celler., Ved første øyekast kan det høres ut som en forferdelig idé. Hvorfor vil du ødelegge en del av deg selv?
Vel, kanskje hvis den delen av deg selv som hadde blitt farlig for resten, som i tilfelle av celler med skadet DNA som kan bli kreft. Apoptosis er en stor killer av pre-cancerous celler, og mennesker med mutasjoner som hindrer apoptosis fungerer som det skal er mye mer sannsynlig å få kreft.
Flercellede organismer kan også ønske å miste celler som ikke lenger er nyttig for organismen. Vi vil dele noen virkelig spektakulære eksempler på når cellen død er en god ting nedenfor.,
Eksempler på Apoptosis
Fra Rumpetroll til Frosk
Et spektakulært eksempel på dette er funnet i frog tadpoles, som ødelegger og re-absorbere hele kroppen strukturer som de gjennomgå forvandlingen til frosker.
Celler fra rumpetroll er gjellene, finnene og halen er «fortalt» til å dø av apoptosis signaler som rumpetroll forfaller. Råvarer av disse fer vilt og spiller livet cellene blir byggematerialer og mat til sine nye voksende lemmer.,
Menneskelige Nervesystemet Utvikling
i Løpet av den tidlige utviklingen av det menneskelige nervesystemet, et stort antall celler dør gjennom apoptosis. Hvorfor skal det være slik?
sannheten er At forskerne er ikke helt sikker på hvorfor så mye programmert celledød oppstår i utviklingen av nervesystemet. Noen tror det er fordi danner de riktige tilkoblingene er en komplisert og potensielt vanskelig prosess for unge nevroner, og fordi maksimal effektivitet av nervesystemet er definitivt i organismens beste interesse.,
Nerver krever store mengder energi for å fungere, faktisk, nervesystemet forbruker ca 20-25% av alle kalorier som forbrukes i kroppen!
Nevroner også må finne sin måte å veldig presise mål. Tidlig i utviklingen, nevroner vokse fra iherdig for å dele stilk cellen «foreldre» og følg kjemiske signaler for å prøve å finne riktig målceller for å koble med. Tilkoblinger må være dannet mellom hjernen og huden, mellom hjernen og musklene mellom nevroner i hjernen og stang og membran celler i retina, etc..,
for Å lage denne utrolig kompleks målretting, utvikling av nervesystemet bare vokser altfor mange celler. De som kobles effektivt med riktige mål er brukt ofte, og de er bevart. Men de som ikke gjør kontakt effektivt og er ikke brukt ofte dø vekk av apoptosis.
Det kan være at denne teorien om hvorfor nevroner dø under utvikling er riktig; det kan også være at forskere vil gjøre viktige funn vi har ikke drømt om, men det vil forklare hvorfor det er så mye apoptosis i utvikling av nervesystemet., Mer forskning er absolutt nødvendig!
Mus Føtter
i Løpet av embryonale utvikling, føttene av mus starte ut som flate, spade-formet ting. Som utviklingen fortsetter, føttene separat i fem ulike tærne av prosessen – du gjettet det – apoptosis! Celler som kobler tærne dø av, for å skape distinkte forskjeller mellom dem.
Dette er et eksempel på hvordan programmert celledød kan brukes til å forme nyttige strukturer og lage nyttige funksjoner, i tillegg til å bli kvitt fn-trengte de.,
Apoptosis og Kreft
En primær funksjon av apoptosis er å ødelegge celler som er farlige for resten av organismen. En vanlig årsak til apoptosis er når en celle erkjenner at dens DNA har blitt hardt skadet. I disse tilfellene, DNA-skade utløser apoptosis trasé, slik at cellen ikke kan bli en ondartet kreft.
Imidlertid klart denne prosessen noen ganger mislykkes. Alle tilfeller av kreft er antagelig tilfeller hvor en skadet celle ikke har begått apoptosis, men i stedet gikk på å gjøre mer av seg selv.,
Apoptosis kan være i stand til å oppstå hvis essensielle gener som er nødvendig for at det er blant de som er skadet. Imidlertid, noen leger og forskere har studert apoptosis intenst i håp om at de kan være i stand til å lære å utløse det som er spesielt i kreft celler ved hjelp av nye medikamenter eller andre behandlingsformer.
Som med alle medisiner utviklet for å drepe kreft celler, utfordringen med medisiner utviklet for å indusere apoptosis er å sikre at disse stoffene bare effekt på kreft celler. En medisin som gjør sunne celler, så vel som cancerous de å begå programmert celledød kan være svært farlig.,
bildet kan heller ikke være ganske så enkelt som «kreft oppstår når apoptosis mislykkes.»Forskning har antydet at noen typer kreft kan oppstå i celle populasjoner der apoptosis oppstår lettere enn den burde; muligens disse cellene har blitt tvunget til å «lære» å ignorere over-entusiastisk apoptosis signaler, og senere ikke forplikte apoptosis selv når de har påført alvorlige skader.,
Annen forskning har avdekket at kreft celler som dør på grunn av effekten av medisiner ofte dør av apoptosis – noe som tyder på at kreft som er spesielt apoptosis-resistente kan også være spesielt behandling-resistente.
Mye mer forskning er nødvendig om emnet av kreft, og forståelse apoptosis trasé er en svært lovende avenue for å lage nye gjennombrudd!
Apoptosis Sti
Det er to hovedtyper av apoptosis trasé, som hver illustrerer et viktig poeng om hvordan apoptosis er utløst, og hvorfor det er nyttig.,
Både store veier er illustrert i diagrammet nedenfor. Fremgangsmåten er omtalt i mer detalj i de følgende lister:
Ytre Sti
I den «ytre» veien til apoptosis, et signal er mottatt fra utenfor cellen instruere det å begå programmert celledød. Dette kan skje hvis cellen er ikke lenger trengs, eller hvis det er sykt.,
Som mange veier for å bringe om komplekse endringer i en celle, den ytre veien til apoptosis involverer mange trinn, som hver kan være «oppregulert» eller «downregulated» av genuttrykk eller av andre molekyler:
Trinn 1:
Som de fleste signalering mellom celler, den ytre veien til apoptosis starter med et signal molekyl binde seg til en reseptor på utsiden av cellemembranen.
To vanlige typer kjemiske budbringere som utløser den ytre veien til apoptosis er FAS og STI., Disse molekylene kan være skilles ut av nærliggende celler hvis en celle er skadet eller ikke lenger nødvendig.
reseptorer som binder seg til FAS og STIEN er kalt «FASR» for «FAS Reseptor» eller «TRAILR» for «TRAIL Reseptor.»
Som med de fleste reseptor proteiner, når FASR og TRAILR møte til sine signal molekyl – noen ganger kalt en «ligand» – de binder seg til det.
bindingen prosessen fører til endringer til reseptoren er intracellulære domene.
Trinn 2:
I respons til endringer i den intracellulære domenet av TRAILR eller FASR, et protein i cellen kalles FADD også endringer.,
FADD navn er verken morsomt eller skremmende: det står for «FAS-Forbundet Død Domene» protein.
Når FADD har vært aktiveres ved endringer til reseptoren, det er i samspill med to ekstra proteiner, som går på å starte prosessen med celledød.
Trinn 3:
Pro-caspase-8 og pro-caspase-10 er inaktive proteiner før de kan samhandle med en aktivert FADD. Men hvis to av disse molekylene støter på en aktivert FADD, deler av proteiner som kan holde dem inaktive er «spaltet» eller «klipp ut» unna.,
pro-caspases da bli caspase-8 og caspase-10, som har vært kjærester referert til av forskere som «begynnelsen på slutten» på grunn av deres rolle i å starte apoptosis.
Caspases-8 -10 spre seg gjennom cytoplasma og utløse endringer i flere andre molekyler i hele cellen, inkludert budbringere som starter nedbrytningen av DNA-etter å ha blitt aktivert av caspases.
Trinn 4:
en Annen inaktiv molekyl kalt BUD er forvandlet til tBID når aktivert caspases cleave av den delen av TILBUDET som holder molekyl inaktive.,
Etter at BUDET er forvandlet til tBID, tBID flytter til mitokondriene. tBID aktiverer molekyler BAX og BAK.
aktivering av BAX og BAK er det første skritt som deles av både ytre og indre trasé til apoptosis.
Trinn 1-4 oppført her er unike for den ytre veien. Men etter BAX og BAK er aktivert, de påfølgende trinnene er de samme mellom begge veier.
Som sådan, trinn 3-7 av den indre vei, oppført nedenfor, er også trinn 5-9 av den ytre veien!,
Intrinsic Pathway
Trinn 1:
Den indre veien til apoptosis er utløst av stress eller skade på cellen. Typer av stress og skade som kan føre cellen til apoptosis inkluderer skade sin DNA, oksygen deprivasjon, og andre påkjenninger som svekker en celle ‘ s evne til å fungere.
I respons til disse erstatningskrav eller påkjenninger, cellen «bestemmer» at dens fortsatte eksistens kan være farlig eller kostbart å organismen som en helhet. Det så aktiveres det et sett av proteiner som kalles «BH3-bare proteiner.,»
Trinn 2:
BH3-bare proteiner er en klasse av proteiner inkludert flere pro – og anti-apoptosis proteiner. Apoptosis kan bli oppmuntret eller motløse, avhengig av hvilken BH3-bare proteiner er aktivert eller uttrykt.
Pro-apoptotic BH3-bare proteiner aktivere BAX og BAK – samme proteiner som er aktivert av tBID etter at den er opprettet gjennom den ytre veien til apoptosis.
Trinn 3:
Aktivert BAX og BAK forårsake en tilstand kjent som «MOMP.»MOMP står for «mitokondrienes ytre membran permeabilitet.,»
MOMP er ansett som «point of no return» for apoptosis. De trinn som fører opp til MOMP kan bli stoppet i deres spor ved å inhibitor molekyler, men når MOMP har blitt oppnådd, cellen vil fullføre død prosessen.
MOMP spiller sin viktige rolle i apoptosis ved at utslipp av cytokrom C i cytoplasma.
Trinn 4:
Under normale omstendigheter, cytokrom C spiller en viktig rolle i mitokondrie elektrontransportkjeden. Under MOMP, men cytokrom C kan unnslippe mitokondrier og fungere som et signal molekyl i cellenes cytoplasma.,
Cytokrom-C i cellenes cytoplasma ber dannelsen av den illevarslende-klingende «apoptosome» – et kompleks av proteiner som utfører det siste steget til begynnelsen mobil sammenbrudd.
Trinn 5:
apoptosome, når det er dannet, slår pro-caspase-9 i caspase-9.
Akkurat som med aktivering av caspases-8 og -10 i den ytre veien til apoptosis, caspase-9 er i stand til å utløse ytterligere endringer i hele cellen.
Trinn 6:
Caspase-9 utfører flere funksjoner, for å fremme apoptosis. Blant de viktigste er aktivering av caspases-3 og -7.,
Trinn 7:
Når aktivert, caspases-3 og -7 begynner nedbrytningen av mobil materialer. Caspase-3 kondenseres og bryter ned cellens DNA.
Når er Apoptosis Oppstå?
Apoptosis oppstår når en celle eksistens er ikke lenger nyttig for organismen. Dette kan skje for et par grunner.
Hvis en celle har blitt dårlig stresset eller er skadet, kan det begå apoptosis å hindre seg selv fra å bli farlig for den organismen som en helhet. Celler med DNA-skade, for eksempel, kan bli kreft, så det er bedre for dem å begå apoptosis før det kan skje.,
Andre cellulære stress, slik som oksygen deprivasjon, kan også føre til en celle til å «bestemme» at det er farlig eller kostbart å verten. Celler som ikke fungerer riktig, kan du starte apoptosis, akkurat som celler som har opplevd en DNA-skade.
I et tredje scenario, celler kan begå apoptosis fordi organismen ikke trenger dem lenger på grunn av sin naturlige utvikling.
En berømt eksempel er at av rumpetroll, som gill, fin og hale celler begå apoptosis som rumpetroll strukturendringene til en frosk., Disse strukturene er nødvendig når rumpetroll liv i vann – men det blir dyrt og skadelig når den beveger seg over tørt land.
Quiz
1. Hvilke av disse ville du IKKE forvente å utløse apoptosis?
A. Skade cellenes DNA
B. langsiktige oksygen savn
C. En organisme flytte til et nytt stadium av dets livssyklus, rendering noen celler foreldet
D) Ingen av alternativene
2., Hvilken av de følgende kan oppstå hvis en mutasjon har gjort apoptosis umulig?
A. nervesystemet kan ikke utvikle riktig
B. Kreft kan bli mye mer sannsynlig
C. Et insekt kanskje ikke være i stand til å gjennomgå strukturendringene
D. Alle de ovennevnte
3. Hva er forskjellen mellom ytre og indre trasé av apoptosis?
A., Den ytre vei er utløst av et signal fra utenfor cellen, mens den indre veien er utløst av hendelser inne i cellen.
B. Den ytre veien har mer trinnene, fordi signalet må bli videresendt fra cellemembranen.
C. Den ytre veien aktiverer BAK og BAX, mens den indre veien ikke.
D. A og B