Morte cellulare programmata indotta da acido acetico in Saccharomyces cerevisiae: produzione di ROS e rilascio di citocromo c
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Anteprima del libro
Morte cellulare programmata indotta da acido acetico in Saccharomyces cerevisiae - Barbara Lacitignola
Vincenzo
1. INTRODUZIONE
L’apoptosi è una forma di morte cellulare, distinta dalla necrosi, determinata geneticamente e caratterizzata da specifiche modificazioni cito-morfologiche e biochimiche (Kerr et al., 1972). È descritta per la prima volta dopo i primi anni settanta da Kerr insieme a Wyllie e Currie. Differentemente dalla necrosi, che è un evento patologico provocato da una grave lesione della membrana plasmatica, la cellula apoptotica riduce il suo volume (shrinkage) e perde il contatto con le cellule vicine. Essa interessa una varietà di processi biologici ed è importante nello sviluppo dei tessuti e nella difesa immunitaria (Wyllie et al., 1980); in più, un difetto nella sua regolazione può portare alla formazione di cellule cancerose, di malattie neurodegenerative e della maggior parte delle patologie cardiovascolari (Thompson, 1995).
Le prime fasi del processo di apoptosi non comportano la perdita dell’organizzazione interna della cellula, ma a livello nucleare si verifica la disgregazione del nucleolo, la condensazione della cromatina, che migra verso la periferia del nucleo, e la frammentazione del DNA da parte di endonucleasi che originano frammenti di 180-200 bp e loro multipli interi (DNA laddering). In seguito, il materiale nucleare raggiunge la membrana plasmatica dove viene circondato da invaginazioni della membrana stessa, che conferisce alla cellula un aspetto a bolla
(blebbing): queste bolle si staccano dal corpo cellulare e vanno a costituire i corpi apoptotici. La membrana plasmatica subisce un’alterazione della normale asimmetria fosfolipidica con l’esposizione della fosfatidilserina sul lato esterno. Questa alterazione rende possibile il riconoscimento e la successiva eliminazione dei corpi apoptotici che vengono incorporati e digeriti da macrofagi o da cellule adiacenti; inoltre, sempre durante l’apoptosi, non si verifica versamento di contenuto citosolico nell’ambiente extracellulare e non si innesca una risposta infiammatoria nel tessuto.
Molti dei cambiamenti morfologici osservati nelle cellule apoptotiche sono causati da una famiglia di proteasi, note come caspasi. Le caspasi, in risposta a segnali apoptotici, provocano le modificazioni strutturali tipiche che la cellula subisce in questo tipo di morte; esse sono delle proteasi a cisteina che tagliano i substrati in corrispondenza dei residui di acido aspartico delle proteine bersaglio. Fino ad oggi, nei mammiferi sono state identificate almeno una dozzina di caspasi, ed in base al loro ruolo sono state suddivise in tre gruppi funzionali: caspasi iniziatrici, caspasi effettrici e caspasi coinvolte nei processi infiammatori. Le caspasi esistono sotto forma di proenzimi e sono attivate per mezzo di un taglio proteolitico che innesca un processo a cascata che si risolve nella degradazione dei substrati finali; quindi, le caspasi hanno un ruolo decisivo nelle modificazioni strutturali a cui va incontro la cellula durante la morte cellulare programmata.
La morte per apoptosi può essere attivata da segnali esterni e mediata da recettori localizzati sulla membrana plasmatica oppure può essere indotta da varie forme di stress e mediata dal mitocondrio. Uno dei recettori caratterizzati è Fas, che appartiene alla famiglia dei recettori del fattore di necrosi tumorale TNF-R e che, se in passato era indicato come APO-1, ora è classificato come CD95. In seguito al legame con il suo ligando specifico, il complesso Fas-ligando (Fas-L) determina l’aggregazione dei monomeri Fas a livello della membrana cellulare, che innesca una via di traduzione del segnale che si conclude con la morte per apoptosi (Nagata et al., 1995). L’aggregato attrae una proteina del citosol