Co je to faktor vyvolávající apoptózu?

Programovaná buněčná smrt (PCD), nebo apoptóza, je normální součástí metabolismu zvířat. Někdy se tento proces může stát ve špatné vývojové fázi, což způsobuje nemoc. Za indukci buněčné smrti jsou obvykle odpovědné enzymy nazývané kaspázy. Alternativní způsob, jak dosáhnout PCD, je protein nazývaný faktor indukující apoptózu (AIF). Tento protein je umístěn v mitochondriích a přemístí se do jádra, aby způsobil degradaci DNA a následnou smrt buněk.

Apoptóza je normální součástí buněčného metabolismu. Lidské tělo neustále umírá buňky a poté je nahrazuje. Pokud není proces správně regulován, může mít vážný vliv na fyziologii člověka. Například rakovinné buňky podléhají PCD mnohem méně často než zdravé buňky a jsou schopny se šířit a stát se nádory. Alternativně, pokud regulace způsobuje, že se apoptóza vyskytuje příliš často, mohou buňky odumřít, když jsou potřebné pro tkáňové funkce.

Mitochondrie jsou buněčné struktury, které jsou odděleny od zbytku buňky vnější membránou. Mají také vnitřní membránu. Mezi těmito dvěma membránami je prostor naplněný tekutinou, který obsahuje mnoho proteinů, zejména ty, které se podílejí na vytváření energie pro buňky. V tomto prostoru se nachází faktor indukující apoptózu a funguje v dýchací cestě.

Mnoho proteinů zapojených do vyvolání smrti buněk jsou kaspázy, ale faktor indukující apoptózu je zcela odlišný typ proteinu. Tento enzym je flavoprotein, specializovaný protein zapojený do přenosu elektronů. Nachází se v celé řadě eukaryotických buněk, od člověka až po rybíkový ciliate organismus Tetrahymena. Studie sekvence proteinu a genů, které kódují faktory indukující apoptózu, ukázaly, že se jedná o prastarý protein a jeho vývoj se datuje velmi daleko.

Když časné signály inicializují PCD, vnější membrána mitochondrie se stává netěsnou. AIF je uvolňován ze svého kompartmentu v mitochondriích a vstupuje do cytosolu, tekutého prostředí buňky. Odtud dosáhne jádra. Tento protein způsobuje fragmentaci DNA v jádře. V tomto procesu ovlivňuje strukturální integritu jádra tím, že narušuje chromatinovou strukturu a způsobuje rané stádium programované buněčné smrti.

Regulace faktoru indukujícího apoptózu byla na zvířecích modelech studována velmi důkladně. To vedlo ke korelaci aktivity AIF a smrti neuronových buněk. Nemoci, jako je Lou Gehrigova choroba, byly ve studiích na zvířatech korelovány s touto aktivitou.

Je známo, že mnoho lidských chorob je způsobeno funkčními problémy s mitochondriemi. Dalším typem nesprávné regulace může být faktor vyvolávající apoptózu, zatímco je stále ve svém mitochondriálním umístění. Genetické studie korelovaly mutace, které ovlivňují AIF, zatímco jsou lokalizovány v normálním buněčném kompartmentu s řadou lidských chorob na základě selhání mitochondrie.