Приложение 1. Апоптоз
Апоптоз представляет собой длинную цепь событий, в которых митохондрии, как правило, играют центральную роль. Одним из индукторов апоптоза служат АФК. При этом роль АФК состоит главным образом в том, что они нарушают барьерную функцию внешней митохондриальной мембраны и позволяют выйти в цитоплазму митохондриальным белкам, локализованным в межмембранном пространстве. Некоторые из этих белков обладают способностью индуцировать апоптоз. К ним относятся, как это ни неожиданно, белок электрон-транспортной цепи цитохром с, а также apoptosis-inducing factor (AIF), белок smac, протеаза omi и эндонуклеаза G.
Каждый из названных выше белков по-своему стимулирует апоптоз. Так, AIF, открытый в начале 1996 г. парижским биологом Г. Кремером, отправляется, выйдя из митохондрий, в клеточное ядро, где связывается с ДНК. В этом, по-видимому, участвуют 28 положительно заряженных аминокислотных остатков AIF, вынесенных на поверхность белковой глобулы и связывающихся с анионами фосфатных остатков ДНК. В результате ДНК теряет нативную конформацию и становится объектом нуклеаз. Одна из них (эндонуклеаза G) также приходит из митохондрий и вызывает межнуклеосомные разрывы ДНК. У некоторых животных AIF образует комплекс с эндонуклеазой G, повышая ее активность.
В том же 1996 г., но на несколько месяцев позже Г. Кремера, К. Уанг и сотрудники (и независимо от него в начале 1997 г. Д.Д. Ньюмейер) в США показали, что давно известный биоэнергетикам цитохром с имеет, наряду с дыхательной, также и другую, функцию — запускает целый каскад процессов, приводящих к запрограммированной гибели клетки. Выйдя из митохондрий, цитохром с связывается с белком, названным «фактором, активирующим апоптическую протеазу 1» (apoptosis protease activating factor 1, или Apaf-1). Полученный комплекс присоединяет АТР и превращается в частицу, названную апоптосомой. Апоптосома сорбирует на своей поверхности несколько молекул белка, известного как прокаспаза 9. Сблизившись, молекулы прокаспазы 9 активируют друг друга (переход прокаспаза 9 ^ каспаза 9). Активные каспазы 9 атакуют прокаспазу 3, отщепляя часть ее полипептидной цепи, в результате чего получается активная каспаза 3. Объектом действия этой протеазы оказывается целая группа внутриклеточных белков. Все они занимают ключевые позиции на метаболической карте или играют важнейшую роль в структурной организации клетки. Одним из результатов всех этих событий становится межнуклеосомное расщепление ядерной ДНК. Роль smac и omi, двух других проапоптозных белков, также освобождающихся, подобно цитохрому с, AIF и эндонуклеазе G, из митохондрий в цитозоль, состоит в дополнительной активации каскада, запускаемого цитохромом с.
Существуют, по меньшей мере, еще два пути индукции апоптоза посредством АФК. Один из них — модификация порина, белка внешней митохондриальной мембраны. В норме этот белок образует поры, проницаемые только для низкомолекулярных веществ. Однако под действием супероксида молекулы порина объединяются в олигомеры, пропускающие также и более крупные молекулы белков. Этот эффект, по-видимому, усиливается белком Bax. В результате белки межмембранного пространства митохондрий выходят в цитозоль, причем этот процесс уже не требует открытия пор во внутренней мембране.
Еще один путь от АФК к внешней мембране митохондрии опосредован протеинкиназой JNK. Этот фермент фосфорилирует проапоптозный белок Bax, чем вызывает его активацию. Кроме того, JNK фосфорилирует и при этом инактивирует антиапоптозные белки Bcl-2 и Bcl-XL, ингибирющие Bax. Остается неизвестным, каким именно образом АФК активируют протеинкиназу JNK. На Рис. П-1.1 показаны все три пути запуска апоптоза при помощи АФК.
Рис. II-1.1.
Однако было бы ошибочным думать, что схема, представленная на рисунке, исчерпывает все варианты индукции запрограммированной смерти под действием АФК. Помимо апоптоза, существует еще несколько типов программ, смертоносных для клетки (аутофагия, некроз, некроптоз), которые также активируются АФК АФК [444,330].
