Wat is een apoptose-inducerende factor?
Geprogrammeerde celdood (PCD) of apoptose is een normaal onderdeel van het metabolisme van dieren. Soms kan dit proces in het verkeerde ontwikkelingsstadium gebeuren en ziekte veroorzaken. Normaal gesproken zijn enzymen die caspasen worden genoemd verantwoordelijk voor het induceren van celdood. Een alternatief proces om PCD tot stand te brengen is een eiwit genaamd apoptose-inducerende factor (AIF). Dit eiwit bevindt zich in de mitochondriën en verplaatst zich naar de kern om DNA-afbraak en daaropvolgende celdood te veroorzaken.
Apoptose is een normaal onderdeel van het cellulaire metabolisme. Het menselijk lichaam heeft constant cellen sterven en vervangt ze vervolgens. Als het proces niet correct wordt gereguleerd, kan dit ernstige gevolgen hebben voor de menselijke fysiologie. Kankercellen bijvoorbeeld, ondergaan veel minder vaak PCD dan gezonde cellen en kunnen zich verspreiden en tumoren worden. Als alternatief, als de regulatie apoptose te vaak veroorzaakt, kunnen cellen afsterven wanneer ze nodig zijn voor de weefselfunctie.
Mitochondria zijn cellulaire structuren die door een buitenmembraan van de rest van de cel worden gescheiden. Ze hebben ook een binnenmembraan. Tussen deze twee membranen is een ruimte gevuld met vloeistof die veel eiwitten bevat, met name die betrokken zijn bij het genereren van energie voor de cellen. Apoptose-inducerende factor wordt gevonden in deze ruimte en functioneert in het ademhalingspad.
Veel van de eiwitten die betrokken zijn bij het tot stand brengen van de dood van cellen zijn caspasen, maar apoptose-inducerende factor is een geheel ander type eiwit. Dit enzym is een flavoproteïne, een gespecialiseerd eiwit dat betrokken is bij de overdracht van elektronen. Het wordt gevonden in een breed scala aan eukaryotische cellen, variërend van mensen tot het vijverciliaatorganisme Tetrahymena. Studies van de sequentie van het eiwit en genen die coderen voor de apoptose-inducerende factoren hebben aangetoond dat het een oud eiwit is en heel ver teruggaat in de evolutie.
Wanneer vroege signalen PCD initiëren, wordt het buitenmembraan van de mitochondriën lek. AIF wordt vrijgegeven uit zijn compartiment in de mitochondriën en komt in de cytosol, het vloeibare milieu van de cel. Van daaruit bereikt het de kern. Dit eiwit zorgt ervoor dat het DNA in de kern fragmenteert. In het proces beïnvloedt het de structurele integriteit van de kern door de chromatinestructuur te verstoren, waardoor een vroeg stadium van geprogrammeerde celdood ontstaat.
De regulatie van apoptose-inducerende factor is zeer grondig bestudeerd in diermodellen. Dit heeft geleid tot correlaties van AIF-activiteit en de dood van neuroncellen. Ziekten zoals de ziekte van Lou Gehrig zijn gecorreleerd met dergelijke activiteit in studies met dieren.
Van veel menselijke ziekten is bekend dat ze het gevolg zijn van functionele problemen met mitochondriën. Een ander type misregulatie kan gebeuren met de apoptose-inducerende factor terwijl deze zich nog op zijn mitochondriale locatie bevindt. Genetische studies hebben gecorreleerde mutaties die AIF beïnvloeden, terwijl het zich in zijn normale celcompartiment bevindt, gelokaliseerd in een aantal menselijke ziekten op basis van storing van de mitochondriën.