Transcript of Introducción a La Apoptosis Introducción a La Terapia Génica Curso 2008-09.
- Diapositiva 1
- Introduccin a La Apoptosis Introduccin a La Terapia Gnica Curso
2008-09
- Diapositiva 2
- Introduccin a La Apoptosis Concepto Mecanismos moleculares:
Induccin Control Ejecucin Implicaciones: Funcin fisiolgica
Implicaciones patolgicas
- Diapositiva 3
- Introduccin a La Apoptosis Concepto Mecanismos moleculares:
Induccin Control Ejecucin Implicaciones: Funcin fisiolgica
Implicaciones patolgicas
- Diapositiva 4
- Kerr, J.F.R., Wyllie, A.H. & Currie, A.R. Apoptosis: A
Basic Biological Phenomenon With Wide Ranging Implications In
Tissue Kinetics British Journal of Cancer (1972), 26: 239.
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- Qu Es La Apoptosis? Cada de la hoja (Kerr et al., 1972).
Suicidio celular. Autodestruccin de las clulas, activa y
genticamente controlada, caracterizada por una morfologa
especfica.
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- Apoptosis Necrosis Necrosis: Tipo de muerte celular, que ocurre
como consecuencia de un dao masivo de tejido, asociada con una
rpida incapacitacin de las principales funciones celulares como son
la expresin gnica, sntesis de ATP y potencial de membrana.
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- Apoptosis versus Necrosis ApoptosisNecrosis Causas Falta
factores crecimiento Influencia hormonal Toxicidad suave Anoxia Dao
fsico o qumico Morfologa Cel. EncogidaCel. Inflada Ncleo
Condensacin, segmentacin, fragmentacin ADN Degradacin ADN Membrana
celular Protuberancias, cambios en la distribucin de
fosfatidilserina Lisa, lisis Mitocondria Cambios
molecularesInflamiento Expresin + Expresin gnica, sntesis proteica,
activacin proteasas -
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- Website designed by Phil Dash:
www.sghms.ac.uk/depts/immunology/ ~dash/apoptosis/intro.html
Apoptosis de una clula trofoblstica:
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- Introduccin a La Apoptosis Concepto Mecanismos moleculares:
Induccin Control Ejecucin Implicaciones: Funcin fisiolgica
Implicaciones patolgicas
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- Mecanismos Moleculares Caenorhabditis elegans: Adulto: 1090
clulas somticas 131 mueren por apoptosis Bsicamente, 4 genes
mayores controlan la MCP (ced = cell death defective): Mutaciones
en egl-1, ced-3 y ced-4: clulas sobreviven (promotores de MCP)
Mutacin en ced-9: aumenta la apoptosis (inhibidor) Genes homlogos
en mamferos
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- Proteinas Apoptticas En C. elegans Hengartner, M. (1998)
Science 281: 1298-99
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- Genes Homlogos En Mamferos Adams, J & Cory, S. (1998)
Science 281: 1322-26
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- Introduccin a La Apoptosis Concepto Mecanismos moleculares:
Induccin Control Ejecucin Implicaciones: Funcin fisiolgica
Implicaciones patolgicas
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- Induccin De La Apoptosis Interacciones ligando-receptor. Estrs
celular: Qumicos, Radiaciones, Infecciones virales. Linfocitos T
citotxicos (granzima). www.sghms.ac.uk/depts/immunology/
~dash/apoptosis/intro.html
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- 1. Interaccin Ligando- Receptor Death receptors (Superfamilia
de TNF): CD95 (Fas) TNFR1 TRAIL (TNF related apoptosis inducing
ligand): DR4 y DR5
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- Induccin Va CD95/Fas Muerte celular mediada por las clulas T
citotxicas. Respuesta inmune: supresin de clulas T activadas.
Sitios inmunoprivilegiados: destruccin de clulas inmunes e
inflamatorias. www.sghms.ac.uk/depts/immunology/
~dash/apoptosis/intro.html DISC
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- Induccin Va TNFR1 TNF se produce por clulas T y Macrfagos
activados en respuesta a la infeccin. Activacin de NF- B y AP-1
Induccin de genes proinflamatorios (1). Induccin de apoptosis (2) 1
2 www.sghms.ac.uk/depts/immunology/ ~dash/apoptosis/intro.html
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- Induccin Va TRAIL Accin similar a CD95. Unin a receptores DR4 y
DR5. Expresin constitutiva en muchos tejidos Mecanismos de
proteccin celular mediante la expresin de receptores seuelo DcR1 y
DcR2.
www.uchsc.edu/sm/neuro/tylerlab/pennyclarke/pennyclarketrail.html
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- 2. Estrs celular: Dao genotxico Agentes intercalantes
(Cisplatin, mytomicin C, formaldehyde). Inductores de aductos al
ADN (Polycyclic aromatic hydrocarbons: benzo(a)pyrene). Agente
alquilante (ethyl Methanesulphonate, n-ethyl-n- nitrosurea).
Productores de radicales libres (Niquel, arsenic, H 2 O 2 ).
Inhibidores de microtbulos (Taxol). Inhibidores de la Topoisomerasa
(Etoposide, doxorubicin). Perturbadores del balance nucleotdico
(methotrexate). Radiaciones (x-ray).
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- Protena de unin al ADN con dominios de activacin de la
trascripcin. Previene la replicacin del ADN daado. Supresor
tumoral. Mutaciones de p53 en el 50% de los tumores humanos (60-70%
cancer asociados al ambiente). p53: El Guardin Del Genoma Lane
(1992)
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- Funciones De p53 ADN daadoATMp53 P MDM 1. Parada del ciclo
celular: p21 p53P Cdk2 S phase (DNA synthesis) G2G2 G1G1 M 2a. ADN
reparado: ATM p53 MDM 2b. Apoptosis: Bax, Fas/FasL Bcl-2
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- Regulacin De p53 Stanchina et al. (1998) Genes and Development
12: 2434-42 MDM
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- 3. Linfocitos T Citotxicos
http://www.bio.davidson.edu/courses/Immunology/Students/spring2000/woodall/perforine.html
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-
http://www.nature.com/nri/journal/v2/n4/slideshow/nri775_bx2.html
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- Introduccin a La Apoptosis Concepto Mecanismos moleculares:
Induccin Control Ejecucin Implicaciones: Funcin fisiolgica
Implicaciones patolgicas
- Diapositiva 29
- Funcin de la Mitocondria Localizacin de miembros de la familia
de Bcl-2 en la membrana mitocondrial. Promover o prevenir la
formacin de poros en la membrana controlando la liberacin de
citocromo C. www.sghms.ac.uk/depts/immunology/
~dash/apoptosis/intro.html
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- Familia de Bcl-2 Homlogos a las protenas ced-9 y egl-1.
Miembros pro- y anti-apoptticos
http://www.geocities.com/CollegePark/Lab/1580/bcl-2.html Adams, J
& Cory, S. (1998) Science 281: 1322-26
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- Estructura proteica Formacin de homo- y hetero-dmeros. Similar
a las protenas de formacin de poros bacterianas. Dominios de unin a
membrana en el extremo C terminal. Localizacin en la membrana
externa mitocondrial. Adams, J & Cory, S. (1998) Science 281:
1322-26
- Diapositiva 32
- Regulacin de la apoptosis por la familia de Bcl-2 Liberacin de
Cyt C Adams, J & Cory, S. (1998) Science 281: 1322-26 Activacin
de caspasas
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- Regulacin de la apoptosis por la familia de Bcl-2 La
sensibilidad de la clula a un estmulo apopttico depende del balance
entre miembros pro y anti-apoptticos. Estmulo apopttico Bax Bcl-2
Cyt C
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- Regulacin de la apoptosis por la familia de Bcl-2 Modelos de
control de apoptosis: A Bcl-2 Bax B Bcl-2 C BaxBcl-2 Chau, D.T.
& Korsmeyer, S.J. (1998) Annual Review in Immunology 16:
395-419 A + B+ C
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- Regulacin de la apoptosis por la familia de Bcl-2 Regulacin
post-traduccin: BH3 only Chau, D.T. & Korsmeyer, S.J. (1998)
Annual Review in Immunology 16: 395-419 PI3-K AKT
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- Regulacin de la apoptosis por la familia de Bcl-2 Regulacin
post-traduccin: BH3 only Caspasa-8 Bid Desagher et al. (1999) JBC
144: 891-901
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- Introduccin a La Apoptosis Concepto Mecanismos moleculares:
Induccin Control Ejecucin Implicaciones: Funcin fisiolgica
Implicaciones patolgicas
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- Familia De Caspasas Homlogos a ced-3. Cystein proteasas (Cys en
su sitio activo). Ampliamente expresadas en forma de proenzimas.
Digestin de protenas en los residuos de cido asprtico.
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- Clases De Caspasas Iniciadoras (like caspasa-9) Ejecutoras
(like Caspasa-3) Digestin de protenas Cambios morflogicos
celulares. Thornberry, N.A.. & Lazebnik, Y. (1998) Science 281:
1312-16
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- CaspasaNombre alternativo SubstratoFuncin Caspasa-1
ICEpre-Interleukin-1b Interleukin-18 Lamins Processing of
interleukins (inflammation). Can also induce apoptosis depending on
isoform and if overexpressed. Caspasa-2 Ich-1 (human), Nedd2 (rat,
mouse) Golgin-160 Lamins (?) Apoptosis (activity supressed by serum
deprivation) Caspasa-3 CPP32, Yama, apopain PARP SREBs Gelsolin
Caspase-6 Caspase-7 Caspase-9 DNA-PK MDM2 Gas2 Fodrin -Catenin
Lamins NuMA HnRNP proteins Topoisomerase I FAK Calpastatin p21 Waf1
Presenelin2 ICAD Apoptosis
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- CaspasaNombre alternativo SubstratoFuncin Caspasa-4 Ich-2, ICE
rel IICaspase-1Inflammation/Apoptosis (note: this could be the
human form of mouse caspase-11). Related to human caspase-5 and
caspase-1 Caspasa-5 ICE rel III, TY?Inflammation/Apoptosis (related
to human caspase-4 and caspase-1) Caspasa-6 Mch2PARP Lamins NuMA
FAK Caspase-3 Keratin-18 Apoptosis Caspasa-7 Mch3, ICE-LAP3, CMH-1
PARP Gas2 SREB1 EMAP II FAK Calpastatin p21 Waf1 Apoptosis
(activity blocked by cIAP1 and cIAP2) Similar in structure and
substrate specificity to caspase-3
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- CaspasaNombre alternativo SubstratoFuncin Caspasa-8 FLICE,
MACH, Mch5Caspase-3 Caspase-4 Caspase-6 Caspase-7 Caspase-9
Caspase-10 Caspase-13 PARP Bid Apoptosis (death receptors)
Caspasa-9 Apaf-3, ICE-LAP6, Mch6 Caspase-3 pro-Caspase-9 Caspase-7
PARP Apoptosis Caspasa-10 FLICE-2, Mch4Caspase-3 Caspase-4
Caspase-6 Caspase-7 Caspase-8 Caspase-9 Apoptosis (death receptors)
Caspasa-11 Ich-3, ICE_B?Murine caspase similar to human caspase-4.
Belongs to the same family as caspase-3 of enzymes. May be involved
in inflammation and apoptosis
- Diapositiva 43
- CaspasaNombre alternativo SubstratoFuncin Caspasa-12
ICE_C?Involved in mediating apoptosis following ER stress. Related
to mouse caspase-1 and caspase- 11 and human caspase-4 and
caspase-5 Caspasa-13 ERICE?Member of the ICE family of caspases
that include caspase-1 and caspases- 4, -5 and 11. Involved in
inflammation.
http://www.sghms.ac.uk/depts/immunology/~dash/apoptosis/caspases.html
- Diapositiva 44
- Regulacin De Las Caspasas Raff, M. (1998) Nature 396: 119
- Diapositiva 45
- Regulacin De Las Caspasas Thornberry, N.A.. & Lazebnik, Y.
(1998) Science 281: 1312-16
- Diapositiva 46
- Regulacin De Las Caspasas Slee et L. (1999) Jounal of Cell
Biology 144: 281-91
http://www.sghms.ac.uk/depts/immunology/~dash/apoptosis/caspases.html
- Diapositiva 47
- Caspasa-8 Bid Desagher et al. (1999) JBC 144: 891-901 Regulacin
De Las Caspasas
- Diapositiva 48
- Efectos De Las Caspasas Thornberry, N.A.. & Lazebnik, Y.
(1998) Science 281: 1312-16
- Diapositiva 49
- Efectos En El Ncleo Inhibicin de enzimas de reparacin [Poly
(ADP- ribosa) polimerasa o PARP]. Inhibicin de enzimas de
replicacin celular (DNA topoisomerasa II). Ruptura de protenas
estructurales nucleares (Caspasa-6 lamina). Fragmentacin del ADN.
http://www.sghms.ac.uk/depts/immunology/~dash/apoptosis/caspases.html
- Diapositiva 50
- Apoptosis Independiente De caspasas (AIF) AIF (Apoptosis
Inducing Factor) se localiza en la mitocondria. Apoptosis: AIF
migra al ncleo. AIF se une al ADN y desencadena la destruccin del
mismo y la muerte celular. Mecanismo observado en neuronas.
- Diapositiva 51
- Eliminacin De Las Clulas Apoptticas Prdida de la asimetra de
membrana exposicin de la fosfatidil serina en la capa externa
- Diapositiva 52
- Mecanismos moleculares de la apoptosis Terapia Cncer
Enfermedades cardiacas Infartos SIDA Enfermedades autoinmunes
Enfermedades neurodegenerativas
- Diapositiva 53
- Introduccin a La Apoptosis To be continued...
- Diapositiva 54
- Introduccin a La Apoptosis Concepto Mecanismos moleculares:
Induccin Control Ejecucin Implicaciones: Funcin fisiolgica
Implicaciones patolgicas
- Diapositiva 55
- Implicaciones Funcin fisiolgica: * Desarrollo embrionario *
Homeostasia tisular y diferenciacin tisular * Respuesta inmune
- Diapositiva 56
- Desarrollo Eliminacin de rganos transitorios. Remodelacin
Tisular. Formacin de conexiones neuronales adecuadas. Inhibicin de
apoptosis mediante seales extrnsecas: Factores Neurotrficos
Supervivencia neuronal. Factor Stell de las crestas genitales
Supervivencia de las clulas germinales primordiales. Andrgenos
Supervivencia de las clulas de la prstata.
- Diapositiva 57
- Diapositiva 58
- Respuesta Inmune Seleccin de clulas B con anticuerpos de alta
afinidad CDF B Apoptosis del 90% de centrocitos Bcl-2
- Diapositiva 59
- Mantenimiento De La Integridad De Sitios inmunoprivilegiados
Organos: ojo, odo interno, testculo o cerebro. Expresin de FasL e
induccin de apoptosis en linfocitos Fas+. Clula cornea Linfocito
Utilizacin para permitir la tolerancia a transplantes.
- Diapositiva 60
- Eliminacin De Clulas Peligrosas Para La Integridad Del
Organismo Clulas infectadas con virus (CTL). Clulas del sistema
inmune. Clulas con el ADN daado. Clulas cancerosas.
- Diapositiva 61
- Introduccin a La Apoptosis Concepto Mecanismos moleculares:
Induccin Control Ejecucin Implicaciones: Funcin fisiolgica
Implicaciones patolgicas
- Diapositiva 62
- Implicaciones Implicacin patolgica: * Cncer * SIDA * Dao txico
* Enfermedades Neurodegenerativas
- Diapositiva 63
- Apoptosis Y Cncer
- Diapositiva 64
- Oncogenes / Supresores tumorales Apoptosis Cancer ras c-myc
p53Bcl-2 p53* 50% tumores Bcl-2 90% adenocarcinomas colorectales
30-60% cancer de prstata 70% leucemias linfocitarias 20% cancer de
pulmn
- Diapositiva 65
- P53 El guardian Del Genoma p53 p53* Carcingenos genotxicos
radiacin - Arresto del ciclo celular en G1 - Induccin de la
apoptosis
- Diapositiva 66
- Apoptosis Y Cncer cls. hematop. epitelios APOPTOSIS CANCER
Intestino delgado (stem cells) Colon
- Diapositiva 67
- Iniciacin Y Promocin 80-90 % de las clulas pretumorales
(GST-P+) no desarrollan lesiones observables. apoptosis por
promotores tumorales (Fenobarbital, acetato de ciproterona).
apoptosis mediante restriccin alimentaria
- Diapositiva 68
- Progresin Y Crecimiento Apoptosis: hepatocitos, foci, adenoma,
carcinoma Dao gentico. Ausencia de factor de supervivencia
(mitgenos, hormonas) regresin y potencial eliminacin de tumores.
!
- Diapositiva 69
- Apoptosis En Tumores ApoptosisProliferacin 0.05% 0.5%/h 5%/h
Apoptosis Crecimiento < 5% del esperado Higado
- Diapositiva 70
- BaxBcl-2 Bax Bcl-2Bax Bcl-2Bax Quimioterapia Radiacin p53 Bcl-2
Bax Apoptosis Induccin de Apoptosis De Clulas Tumorales
- Diapositiva 71
- Cncer causado por virus: HPV: Inactivacin de p53 por E6.
Epstein-Barr Virus: Produccin de protena similar a Bcl-2,
Incremento en la produccin de Bcl-2 celular. Leucemias de clulas B:
traslocacin del gen de Bcl-2. Melanoma: Inhibicin de la expresin
del gen de Apaf-1. Mecanismos De Escape De La Apoptosis
- Diapositiva 72
- Mantenimiento del tumor como un sitio inmunoprivilegiado:
Secrecin de molculas seuelo que se unen a FasL de los CTL. Expresin
de altos niveles de FasL e induccin de la apoptosis de linfocitos T
activados. Mecanismos De Escape De La Apoptosis
- Diapositiva 73
- APOPTOSIS Y SIDA
- Diapositiva 74
- Sndrome de Inmuno-Deficiencia Adquirida 1.Infeccin aguda: Altos
niveles de viremia e infeccin de clulas CD4+, macrfagos, otras,...
Respuesta inmune celular y Ac. 2.Estado asintomtico: Replicacin
viral/Respuesta inmune celular, Disminucin Ac. 3.Estado sintomtico:
Disminucin de CD4+ y aumento de carga viral. Sintomatologa,
infecciones oportunista, neoplasias, demencia...
- Diapositiva 75
- Apoptosis de clulas inmunitarias gp120-gp41 CD4+ Apoptosis:
CD8+ Clulas B NK Granulocitos Monocitos Mecanismo indirecto de
induccin de apoptosis? Expresin de altos niveles de FasL
- Diapositiva 76
- Demencia en SIDA Prdida de neuronas en ganglios basales,
materia blanca y corteza cerebral. Infeccin por HIV de macrfagos,
microglia y astrocitos. No neuronas. Actividad neurotxica: Protenas
virales: gp120, Tat. Secreciones de macrfagos y microgla activados:
TNF-, excitoxinas, NO