Was ist der Apoptose-induzierende Faktor?
Programmierter Zelltod (PCD) oder Apoptose ist ein normaler Bestandteil des Stoffwechsels von Tieren. Manchmal kann dieser Prozess im falschen Entwicklungsstadium stattfinden und Krankheiten verursachen. Normalerweise sind als Caspasen bezeichnete Enzyme für den Zelltod verantwortlich. Ein alternatives Verfahren zur Herbeiführung von PCD ist ein Protein, das als Apoptose-induzierender Faktor (AIF) bezeichnet wird. Dieses Protein befindet sich in den Mitochondrien und verlagert sich in den Zellkern, um den DNA-Abbau und den anschließenden Zelltod zu verursachen.
Apoptose ist ein normaler Bestandteil des Zellstoffwechsels. Der menschliche Körper lässt ständig Zellen sterben und ersetzt sie dann. Wenn der Prozess nicht richtig reguliert wird, kann dies schwerwiegende Auswirkungen auf die Physiologie des Menschen haben. Zum Beispiel erleiden Krebszellen viel seltener eine PKD als gesunde Zellen und können sich ausbreiten und zu Tumoren werden. Wenn die Regulation zu häufig Apoptose verursacht, können Zellen alternativ absterben, wenn sie für die Gewebefunktion benötigt werden.
Mitochondrien sind zelluläre Strukturen, die durch eine äußere Membran vom Rest der Zelle getrennt sind. Sie haben auch eine innere Membran. Zwischen diesen beiden Membranen befindet sich ein mit Flüssigkeit gefüllter Raum, der viele Proteine enthält, insbesondere solche, die an der Energieerzeugung für die Zellen beteiligt sind. Der Apoptose-induzierende Faktor befindet sich in diesem Raum und wirkt auf die Atemwege.
Viele der Proteine, die zum Tod von Zellen führen, sind Caspasen, aber der Apoptose-induzierende Faktor ist eine völlig andere Art von Protein. Dieses Enzym ist ein Flavoprotein, ein spezialisiertes Protein, das an der Übertragung von Elektronen beteiligt ist. Es kommt in einer Vielzahl von eukaryotischen Zellen vor, die vom Menschen bis zum Teich-Ciliaten-Organismus Tetrahymena reichen . Studien der Sequenz des Proteins und der Gene, die die Apoptose-induzierenden Faktoren kodieren, haben gezeigt, dass es sich um ein uraltes Protein handelt und in der Evolution sehr weit zurückliegt.
Wenn frühe Signale PCD auslösen, wird die äußere Membran der Mitochondrien undicht. AIF wird aus seinem Kompartiment in den Mitochondrien freigesetzt und gelangt in das Cytosol, das flüssige Milieu der Zelle. Von dort erreicht es den Kern. Dieses Protein bewirkt, dass die DNA im Kern fragmentiert. Dabei beeinflusst es die strukturelle Integrität des Zellkerns, indem es die Chromatinstruktur zerstört und ein frühes Stadium des programmierten Zelltods bewirkt.
Die Regulation des Apoptose-induzierenden Faktors wurde in Tiermodellen sehr gründlich untersucht. Dies hat zu Korrelationen der AIF-Aktivität und dem Tod von Neuronenzellen geführt. Krankheiten wie die Lou-Gehrig-Krankheit wurden in Tierstudien mit einer solchen Aktivität in Zusammenhang gebracht.
Es ist bekannt, dass viele menschliche Krankheiten auf funktionelle Probleme mit Mitochondrien zurückzuführen sind. Eine andere Art von Fehlregulation kann dem Apoptose-induzierenden Faktor passieren, während er sich noch an seiner mitochondrialen Stelle befindet. Genetische Studien haben Mutationen, die AIF betreffen, während es in seinem normalen Zellkompartiment lokalisiert ist, mit einer Reihe von Erkrankungen des Menschen korreliert, die auf einer Fehlfunktion der Mitochondrien beruhen.