Co to jest czynnik indukujący apoptozę?
Programowana śmierć komórki (PCD) lub apoptoza jest normalną częścią metabolizmu zwierząt. Czasami proces ten może się zdarzyć na niewłaściwym etapie rozwojowym, powodując choroby. Zwykle enzymy zwane kaspazami są odpowiedzialne za indukowanie śmierci komórki. Alternatywnym procesem wywołania PCD jest białko zwane czynnikiem indukującym apoptozę (AIF). Białko to znajduje się w mitochondriach i przenosi się do jądra, powodując degradację DNA, a następnie śmierć komórki.
Apoptoza jest normalną częścią metabolizmu komórkowego. Ludzkie ciało nieustannie umiera komórki, a następnie je zastępuje. Jeśli proces nie jest właściwie regulowany, może mieć poważny wpływ na fizjologię człowieka. Na przykład komórki rakowe ulegają PCD znacznie rzadziej niż zdrowe komórki i są zdolne do rozprzestrzeniania się i przekształcania w guzy. Alternatywnie, jeśli regulacja powoduje zbyt częstą apoptozę, komórki mogą umrzeć, gdy są potrzebne do funkcjonowania tkanek.
Mitochondria to struktury komórkowe oddzielone od reszty komórki błoną zewnętrzną. Mają także wewnętrzną membranę. Pomiędzy tymi dwiema błonami znajduje się przestrzeń wypełniona płynem zawierającym wiele białek, szczególnie tych zaangażowanych w wytwarzanie energii dla komórek. Czynnik indukujący apoptozę znajduje się w tej przestrzeni i działa na drodze oddechowej.
Wiele białek zaangażowanych w doprowadzanie do śmierci komórek to kaspazy, ale czynnik indukujący apoptozę jest zupełnie innym rodzajem białka. Enzym ten jest flawoproteiną, specjalistycznym białkiem zaangażowanym w przenoszenie elektronów. Występuje w szerokim wachlarzu komórek eukariotycznych, od ludzi po stawowy organizm rzęskowy Tetrahymena. Badania sekwencji białka i genów kodujących czynniki indukujące apoptozę wykazały, że jest to starożytne białko, którego historia sięga bardzo daleko.
Kiedy wczesne sygnały inicjują PCD, zewnętrzna błona mitochondriów staje się nieszczelna. AIF jest uwalniany ze swojego przedziału w mitochondriach i wchodzi do cytosolu, płynnego środowiska komórki. Stamtąd dociera do jądra. Białko to powoduje fragmentację DNA w jądrze. W tym procesie wpływa na integralność strukturalną jądra poprzez zaburzenie struktury chromatyny, powodując wczesny etap programowanej śmierci komórki.
Regulacja czynnika indukującego apoptozę została bardzo dokładnie zbadana na modelach zwierzęcych. Doprowadziło to do korelacji aktywności AIF i śmierci komórek neuronowych. Choroby takie jak choroba Lou Gehriga były skorelowane z taką aktywnością w badaniach na zwierzętach.
Wiadomo, że wiele chorób ludzkich jest spowodowanych problemami funkcjonalnymi mitochondriów. Inny rodzaj nieprawidłowej regulacji może się zdarzyć z czynnikiem indukującym apoptozę, gdy jest on nadal w swoim położeniu mitochondrialnym. W badaniach genetycznych skorelowano mutacje, które wpływają na AIF, gdy jest on zlokalizowany w swoim normalnym przedziale komórkowym, na szereg chorób u ludzi w wyniku nieprawidłowego działania mitochondriów.