Участие каспаз в апоптозе

Каспаза-9, действуя на молекулы комплекса ядерной поры, увеличивает её размеры, в результате чего каспаза-3 и каспаза-7 проникают в ядро.

Проникшая в ядро каспаза-3 расщепляет ингибиторную субъединицу ICAD. Отщепленная от ICAD часть в видеCAD (Caspase-Activated DNase) «разрезает» ДНК между нуклеосомами.

Под действием каспаз в клетке, вступившей в апоптоз, появляются метки для последующего их распознавания и фагоцитоза. Подобной меткой служит принадлежащий к фосфолипидам внутреннего слоя плазматической мембраны фосфатидилсерин. В результате действия каспазы этот сигнал «выставляется» на поверхности клетки и распознаётся фагоцитом при участии молекулы CD14.

Каспазы индуцируют реорганизацию цитоскелета и дезинтеграцию клетки с образованием апоптозных телец.

Митохондрии играют ключевую роль в апоптозе. В ходе апоптоза возрастает проницаемость мембран митохондрий, в результате чего из митохондрий выходят некоторые факторы, поддерживающие апоптоз. Среди них AIF (Apoptosis Inducing Factor), эндонуклеаза G, Smac/DIABLO (Second Mitochondrial Activator ofCaspases/Direct IAP Binding protein with Low pI, IAP —Inhibitors of Apoptosis Proteins) и цитохром c. Выход цитохрома c из митохондрий наиболее значим, т.к. инициирует процесс сборки апоптосомы и последующую активацию инициаторной каспазы-9. Апоптосома собирается из трёх белков: адапторный белок APAF-1 (Apoptosis-Activating-Factor-1), прокаспаза-9 и цитохром c. В состав двух первых белков входит домен CARD(Caspase Recruitment Domain), обеспечивающий их взаимодействие (рис. 4-14). CARD присутствует в прокаспазах 2, 8, 9 и 10. Взаимодействие CARD инициирует аутокаталитический процессинг прокаспазы-9, в результате которого образуется активная инициаторная каспаза-9. Мишенью этой инициаторной каспазы, как и инициаторной каспазы-8, образованной в ходе опосредованного рецепторами смерти апоптозного пути, является прокаспаза-3. Последующая интенсивная активация эффекторных каспаз приводит к протеолизу практически во всех клеточных компартментах и смерти клетки.

Рис. 4-14.Формирование апоптосомы.Конформационная перестройка молекулы APAF-1, осуществляемая под влиянием цитохрома c и АТФ, позволяет собрать гептамерную колесоподобную структуру, называемую апоптосомой. С CARD доменами молекул APAF-1, расположенными в центральной части и образующими ступицу колеса апоптосомы, через аналогичные домены присоединены молекулы прокаспазы-9, которые в результате подобного взаимодействия активируются с последующим отщеплением димеров и сборкой активной каспазы-9. [108]

Важное звено в реализации митохондриального пути апоптоза представлено белками семейства Bcl-2 (B-CellLymphoma). Оно включает про- (Bax, tBid) и антиапоптозные (Bcl-2, Bcl-X_L) белки. Повреждение ДНК через транскрипционный фактор p53 смещает равновесие в пользу усиления действия проапоптозных факторов.