Introduccin a La Apoptosis Introduccin a La Terapia Gnica Curso
2008-09
Diapositiva 2
Introduccin a La Apoptosis Concepto Mecanismos moleculares:
Induccin Control Ejecucin Implicaciones: Funcin fisiolgica
Implicaciones patolgicas
Diapositiva 3
Introduccin a La Apoptosis Concepto Mecanismos moleculares:
Induccin Control Ejecucin Implicaciones: Funcin fisiolgica
Implicaciones patolgicas
Diapositiva 4
Kerr, J.F.R., Wyllie, A.H. & Currie, A.R. Apoptosis: A
Basic Biological Phenomenon With Wide Ranging Implications In
Tissue Kinetics British Journal of Cancer (1972), 26: 239.
Diapositiva 5
Qu Es La Apoptosis? Cada de la hoja (Kerr et al., 1972).
Suicidio celular. Autodestruccin de las clulas, activa y
genticamente controlada, caracterizada por una morfologa
especfica.
Diapositiva 6
Apoptosis Necrosis Necrosis: Tipo de muerte celular, que ocurre
como consecuencia de un dao masivo de tejido, asociada con una
rpida incapacitacin de las principales funciones celulares como son
la expresin gnica, sntesis de ATP y potencial de membrana.
Diapositiva 7
Apoptosis versus Necrosis ApoptosisNecrosis Causas Falta
factores crecimiento Influencia hormonal Toxicidad suave Anoxia Dao
fsico o qumico Morfologa Cel. EncogidaCel. Inflada Ncleo
Condensacin, segmentacin, fragmentacin ADN Degradacin ADN Membrana
celular Protuberancias, cambios en la distribucin de
fosfatidilserina Lisa, lisis Mitocondria Cambios
molecularesInflamiento Expresin + Expresin gnica, sntesis proteica,
activacin proteasas -
Diapositiva 8
Diapositiva 9
Website designed by Phil Dash:
www.sghms.ac.uk/depts/immunology/ ~dash/apoptosis/intro.html
Apoptosis de una clula trofoblstica:
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Introduccin a La Apoptosis Concepto Mecanismos moleculares:
Induccin Control Ejecucin Implicaciones: Funcin fisiolgica
Implicaciones patolgicas
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Mecanismos Moleculares Caenorhabditis elegans: Adulto: 1090
clulas somticas 131 mueren por apoptosis Bsicamente, 4 genes
mayores controlan la MCP (ced = cell death defective): Mutaciones
en egl-1, ced-3 y ced-4: clulas sobreviven (promotores de MCP)
Mutacin en ced-9: aumenta la apoptosis (inhibidor) Genes homlogos
en mamferos
Diapositiva 12
Proteinas Apoptticas En C. elegans Hengartner, M. (1998)
Science 281: 1298-99
Diapositiva 13
Genes Homlogos En Mamferos Adams, J & Cory, S. (1998)
Science 281: 1322-26
Diapositiva 14
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Diapositiva 16
Introduccin a La Apoptosis Concepto Mecanismos moleculares:
Induccin Control Ejecucin Implicaciones: Funcin fisiolgica
Implicaciones patolgicas
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Induccin De La Apoptosis Interacciones ligando-receptor. Estrs
celular: Qumicos, Radiaciones, Infecciones virales. Linfocitos T
citotxicos (granzima). www.sghms.ac.uk/depts/immunology/
~dash/apoptosis/intro.html
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1. Interaccin Ligando- Receptor Death receptors (Superfamilia
de TNF): CD95 (Fas) TNFR1 TRAIL (TNF related apoptosis inducing
ligand): DR4 y DR5
Diapositiva 19
Induccin Va CD95/Fas Muerte celular mediada por las clulas T
citotxicas. Respuesta inmune: supresin de clulas T activadas.
Sitios inmunoprivilegiados: destruccin de clulas inmunes e
inflamatorias. www.sghms.ac.uk/depts/immunology/
~dash/apoptosis/intro.html DISC
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Induccin Va TNFR1 TNF se produce por clulas T y Macrfagos
activados en respuesta a la infeccin. Activacin de NF- B y AP-1
Induccin de genes proinflamatorios (1). Induccin de apoptosis (2) 1
2 www.sghms.ac.uk/depts/immunology/ ~dash/apoptosis/intro.html
Diapositiva 21
Induccin Va TRAIL Accin similar a CD95. Unin a receptores DR4 y
DR5. Expresin constitutiva en muchos tejidos Mecanismos de
proteccin celular mediante la expresin de receptores seuelo DcR1 y
DcR2.
www.uchsc.edu/sm/neuro/tylerlab/pennyclarke/pennyclarketrail.html
Diapositiva 22
2. Estrs celular: Dao genotxico Agentes intercalantes
(Cisplatin, mytomicin C, formaldehyde). Inductores de aductos al
ADN (Polycyclic aromatic hydrocarbons: benzo(a)pyrene). Agente
alquilante (ethyl Methanesulphonate, n-ethyl-n- nitrosurea).
Productores de radicales libres (Niquel, arsenic, H 2 O 2 ).
Inhibidores de microtbulos (Taxol). Inhibidores de la Topoisomerasa
(Etoposide, doxorubicin). Perturbadores del balance nucleotdico
(methotrexate). Radiaciones (x-ray).
Diapositiva 23
Protena de unin al ADN con dominios de activacin de la
trascripcin. Previene la replicacin del ADN daado. Supresor
tumoral. Mutaciones de p53 en el 50% de los tumores humanos (60-70%
cancer asociados al ambiente). p53: El Guardin Del Genoma Lane
(1992)
Diapositiva 24
Funciones De p53 ADN daadoATMp53 P MDM 1. Parada del ciclo
celular: p21 p53P Cdk2 S phase (DNA synthesis) G2G2 G1G1 M 2a. ADN
reparado: ATM p53 MDM 2b. Apoptosis: Bax, Fas/FasL Bcl-2
Diapositiva 25
Regulacin De p53 Stanchina et al. (1998) Genes and Development
12: 2434-42 MDM
Diapositiva 26
3. Linfocitos T Citotxicos
http://www.bio.davidson.edu/courses/Immunology/Students/spring2000/woodall/perforine.html
Introduccin a La Apoptosis Concepto Mecanismos moleculares:
Induccin Control Ejecucin Implicaciones: Funcin fisiolgica
Implicaciones patolgicas
Diapositiva 29
Funcin de la Mitocondria Localizacin de miembros de la familia
de Bcl-2 en la membrana mitocondrial. Promover o prevenir la
formacin de poros en la membrana controlando la liberacin de
citocromo C. www.sghms.ac.uk/depts/immunology/
~dash/apoptosis/intro.html
Diapositiva 30
Familia de Bcl-2 Homlogos a las protenas ced-9 y egl-1.
Miembros pro- y anti-apoptticos
http://www.geocities.com/CollegePark/Lab/1580/bcl-2.html Adams, J
& Cory, S. (1998) Science 281: 1322-26
Diapositiva 31
Estructura proteica Formacin de homo- y hetero-dmeros. Similar
a las protenas de formacin de poros bacterianas. Dominios de unin a
membrana en el extremo C terminal. Localizacin en la membrana
externa mitocondrial. Adams, J & Cory, S. (1998) Science 281:
1322-26
Diapositiva 32
Regulacin de la apoptosis por la familia de Bcl-2 Liberacin de
Cyt C Adams, J & Cory, S. (1998) Science 281: 1322-26 Activacin
de caspasas
Diapositiva 33
Regulacin de la apoptosis por la familia de Bcl-2 La
sensibilidad de la clula a un estmulo apopttico depende del balance
entre miembros pro y anti-apoptticos. Estmulo apopttico Bax Bcl-2
Cyt C
Diapositiva 34
Regulacin de la apoptosis por la familia de Bcl-2 Modelos de
control de apoptosis: A Bcl-2 Bax B Bcl-2 C BaxBcl-2 Chau, D.T.
& Korsmeyer, S.J. (1998) Annual Review in Immunology 16:
395-419 A + B+ C
Diapositiva 35
Regulacin de la apoptosis por la familia de Bcl-2 Regulacin
post-traduccin: BH3 only Chau, D.T. & Korsmeyer, S.J. (1998)
Annual Review in Immunology 16: 395-419 PI3-K AKT
Diapositiva 36
Regulacin de la apoptosis por la familia de Bcl-2 Regulacin
post-traduccin: BH3 only Caspasa-8 Bid Desagher et al. (1999) JBC
144: 891-901
Diapositiva 37
Introduccin a La Apoptosis Concepto Mecanismos moleculares:
Induccin Control Ejecucin Implicaciones: Funcin fisiolgica
Implicaciones patolgicas
Diapositiva 38
Familia De Caspasas Homlogos a ced-3. Cystein proteasas (Cys en
su sitio activo). Ampliamente expresadas en forma de proenzimas.
Digestin de protenas en los residuos de cido asprtico.
Diapositiva 39
Clases De Caspasas Iniciadoras (like caspasa-9) Ejecutoras
(like Caspasa-3) Digestin de protenas Cambios morflogicos
celulares. Thornberry, N.A.. & Lazebnik, Y. (1998) Science 281:
1312-16
Diapositiva 40
CaspasaNombre alternativo SubstratoFuncin Caspasa-1
ICEpre-Interleukin-1b Interleukin-18 Lamins Processing of
interleukins (inflammation). Can also induce apoptosis depending on
isoform and if overexpressed. Caspasa-2 Ich-1 (human), Nedd2 (rat,
mouse) Golgin-160 Lamins (?) Apoptosis (activity supressed by serum
deprivation) Caspasa-3 CPP32, Yama, apopain PARP SREBs Gelsolin
Caspase-6 Caspase-7 Caspase-9 DNA-PK MDM2 Gas2 Fodrin -Catenin
Lamins NuMA HnRNP proteins Topoisomerase I FAK Calpastatin p21 Waf1
Presenelin2 ICAD Apoptosis
Diapositiva 41
CaspasaNombre alternativo SubstratoFuncin Caspasa-4 Ich-2, ICE
rel IICaspase-1Inflammation/Apoptosis (note: this could be the
human form of mouse caspase-11). Related to human caspase-5 and
caspase-1 Caspasa-5 ICE rel III, TY?Inflammation/Apoptosis (related
to human caspase-4 and caspase-1) Caspasa-6 Mch2PARP Lamins NuMA
FAK Caspase-3 Keratin-18 Apoptosis Caspasa-7 Mch3, ICE-LAP3, CMH-1
PARP Gas2 SREB1 EMAP II FAK Calpastatin p21 Waf1 Apoptosis
(activity blocked by cIAP1 and cIAP2) Similar in structure and
substrate specificity to caspase-3
Diapositiva 42
CaspasaNombre alternativo SubstratoFuncin Caspasa-8 FLICE,
MACH, Mch5Caspase-3 Caspase-4 Caspase-6 Caspase-7 Caspase-9
Caspase-10 Caspase-13 PARP Bid Apoptosis (death receptors)
Caspasa-9 Apaf-3, ICE-LAP6, Mch6 Caspase-3 pro-Caspase-9 Caspase-7
PARP Apoptosis Caspasa-10 FLICE-2, Mch4Caspase-3 Caspase-4
Caspase-6 Caspase-7 Caspase-8 Caspase-9 Apoptosis (death receptors)
Caspasa-11 Ich-3, ICE_B?Murine caspase similar to human caspase-4.
Belongs to the same family as caspase-3 of enzymes. May be involved
in inflammation and apoptosis
Diapositiva 43
CaspasaNombre alternativo SubstratoFuncin Caspasa-12
ICE_C?Involved in mediating apoptosis following ER stress. Related
to mouse caspase-1 and caspase- 11 and human caspase-4 and
caspase-5 Caspasa-13 ERICE?Member of the ICE family of caspases
that include caspase-1 and caspases- 4, -5 and 11. Involved in
inflammation.
http://www.sghms.ac.uk/depts/immunology/~dash/apoptosis/caspases.html
Diapositiva 44
Regulacin De Las Caspasas Raff, M. (1998) Nature 396: 119
Diapositiva 45
Regulacin De Las Caspasas Thornberry, N.A.. & Lazebnik, Y.
(1998) Science 281: 1312-16
Diapositiva 46
Regulacin De Las Caspasas Slee et L. (1999) Jounal of Cell
Biology 144: 281-91
http://www.sghms.ac.uk/depts/immunology/~dash/apoptosis/caspases.html
Diapositiva 47
Caspasa-8 Bid Desagher et al. (1999) JBC 144: 891-901 Regulacin
De Las Caspasas
Diapositiva 48
Efectos De Las Caspasas Thornberry, N.A.. & Lazebnik, Y.
(1998) Science 281: 1312-16
Diapositiva 49
Efectos En El Ncleo Inhibicin de enzimas de reparacin [Poly
(ADP- ribosa) polimerasa o PARP]. Inhibicin de enzimas de
replicacin celular (DNA topoisomerasa II). Ruptura de protenas
estructurales nucleares (Caspasa-6 lamina). Fragmentacin del ADN.
http://www.sghms.ac.uk/depts/immunology/~dash/apoptosis/caspases.html
Diapositiva 50
Apoptosis Independiente De caspasas (AIF) AIF (Apoptosis
Inducing Factor) se localiza en la mitocondria. Apoptosis: AIF
migra al ncleo. AIF se une al ADN y desencadena la destruccin del
mismo y la muerte celular. Mecanismo observado en neuronas.
Diapositiva 51
Eliminacin De Las Clulas Apoptticas Prdida de la asimetra de
membrana exposicin de la fosfatidil serina en la capa externa
Diapositiva 52
Mecanismos moleculares de la apoptosis Terapia Cncer
Enfermedades cardiacas Infartos SIDA Enfermedades autoinmunes
Enfermedades neurodegenerativas
Diapositiva 53
Introduccin a La Apoptosis To be continued...
Diapositiva 54
Introduccin a La Apoptosis Concepto Mecanismos moleculares:
Induccin Control Ejecucin Implicaciones: Funcin fisiolgica
Implicaciones patolgicas
Diapositiva 55
Implicaciones Funcin fisiolgica: * Desarrollo embrionario *
Homeostasia tisular y diferenciacin tisular * Respuesta inmune
Diapositiva 56
Desarrollo Eliminacin de rganos transitorios. Remodelacin
Tisular. Formacin de conexiones neuronales adecuadas. Inhibicin de
apoptosis mediante seales extrnsecas: Factores Neurotrficos
Supervivencia neuronal. Factor Stell de las crestas genitales
Supervivencia de las clulas germinales primordiales. Andrgenos
Supervivencia de las clulas de la prstata.
Diapositiva 57
Diapositiva 58
Respuesta Inmune Seleccin de clulas B con anticuerpos de alta
afinidad CDF B Apoptosis del 90% de centrocitos Bcl-2
Diapositiva 59
Mantenimiento De La Integridad De Sitios inmunoprivilegiados
Organos: ojo, odo interno, testculo o cerebro. Expresin de FasL e
induccin de apoptosis en linfocitos Fas+. Clula cornea Linfocito
Utilizacin para permitir la tolerancia a transplantes.
Diapositiva 60
Eliminacin De Clulas Peligrosas Para La Integridad Del
Organismo Clulas infectadas con virus (CTL). Clulas del sistema
inmune. Clulas con el ADN daado. Clulas cancerosas.
Diapositiva 61
Introduccin a La Apoptosis Concepto Mecanismos moleculares:
Induccin Control Ejecucin Implicaciones: Funcin fisiolgica
Implicaciones patolgicas
Oncogenes / Supresores tumorales Apoptosis Cancer ras c-myc
p53Bcl-2 p53* 50% tumores Bcl-2 90% adenocarcinomas colorectales
30-60% cancer de prstata 70% leucemias linfocitarias 20% cancer de
pulmn
Diapositiva 65
P53 El guardian Del Genoma p53 p53* Carcingenos genotxicos
radiacin - Arresto del ciclo celular en G1 - Induccin de la
apoptosis
Diapositiva 66
Apoptosis Y Cncer cls. hematop. epitelios APOPTOSIS CANCER
Intestino delgado (stem cells) Colon
Diapositiva 67
Iniciacin Y Promocin 80-90 % de las clulas pretumorales
(GST-P+) no desarrollan lesiones observables. apoptosis por
promotores tumorales (Fenobarbital, acetato de ciproterona).
apoptosis mediante restriccin alimentaria
Diapositiva 68
Progresin Y Crecimiento Apoptosis: hepatocitos, foci, adenoma,
carcinoma Dao gentico. Ausencia de factor de supervivencia
(mitgenos, hormonas) regresin y potencial eliminacin de tumores.
!
Diapositiva 69
Apoptosis En Tumores ApoptosisProliferacin 0.05% 0.5%/h 5%/h
Apoptosis Crecimiento < 5% del esperado Higado
Diapositiva 70
BaxBcl-2 Bax Bcl-2Bax Bcl-2Bax Quimioterapia Radiacin p53 Bcl-2
Bax Apoptosis Induccin de Apoptosis De Clulas Tumorales
Diapositiva 71
Cncer causado por virus: HPV: Inactivacin de p53 por E6.
Epstein-Barr Virus: Produccin de protena similar a Bcl-2,
Incremento en la produccin de Bcl-2 celular. Leucemias de clulas B:
traslocacin del gen de Bcl-2. Melanoma: Inhibicin de la expresin
del gen de Apaf-1. Mecanismos De Escape De La Apoptosis
Diapositiva 72
Mantenimiento del tumor como un sitio inmunoprivilegiado:
Secrecin de molculas seuelo que se unen a FasL de los CTL. Expresin
de altos niveles de FasL e induccin de la apoptosis de linfocitos T
activados. Mecanismos De Escape De La Apoptosis
Diapositiva 73
APOPTOSIS Y SIDA
Diapositiva 74
Sndrome de Inmuno-Deficiencia Adquirida 1.Infeccin aguda: Altos
niveles de viremia e infeccin de clulas CD4+, macrfagos, otras,...
Respuesta inmune celular y Ac. 2.Estado asintomtico: Replicacin
viral/Respuesta inmune celular, Disminucin Ac. 3.Estado sintomtico:
Disminucin de CD4+ y aumento de carga viral. Sintomatologa,
infecciones oportunista, neoplasias, demencia...
Diapositiva 75
Apoptosis de clulas inmunitarias gp120-gp41 CD4+ Apoptosis:
CD8+ Clulas B NK Granulocitos Monocitos Mecanismo indirecto de
induccin de apoptosis? Expresin de altos niveles de FasL
Diapositiva 76
Demencia en SIDA Prdida de neuronas en ganglios basales,
materia blanca y corteza cerebral. Infeccin por HIV de macrfagos,
microglia y astrocitos. No neuronas. Actividad neurotxica: Protenas
virales: gp120, Tat. Secreciones de macrfagos y microgla activados:
TNF-, excitoxinas, NO