Механизм активации каспазы цитохромом с апоптосомы
• Холоцитохром с запускает в цитозоле активацию APAF-1 который связывается с каспазой-9 и активирует ее
В результате повышения МОМР, растворимые белки, которые находятся в межмембранном пространстве митохондрий, поступают в цитозоль где взаимодействуют с содержащимися в нем белками. Каким образом белки межмембранного пространства приводят к активации каспаз? В цитозоле, холоцитохром с (цитохром с, содержащий группу гема) связывается с активирующим фактором апоптотической протеазы-1 (APAF-1).
При этом молекула фактора меняет конформацию, в результате чего с ней связывается молекула дАТФ. Дальнейшие изменения APAF-1 приводят к активации домена олигомеризации и к образованию комплекса, содержащего семь молекул APAF-1 и называемого апоптосомой. В центре апоптосомы находятся домены CARD. Они связываются с CARD-доменом инициаторной каспазы, каспазы-9. В результате такого связывания с апоптосомой каспазы димеризуются и активируются по механизму индуцированного сближения.
На рисунке ниже представлен процесс образования апоптосомы и ее связывание с каспазой-9. После активации каспаза-9 расщепляет и активирует эффекторную каспазу-3 и -7 и запускается апоптоз.
Цитохром с кодируется в ядре, и молекула апоцитохрома с транспортируется в межмембранное про-странсво митохондрий, где к ней под действием ферментов присоединяется группа гема. Только холоцитохром с, но не апобелок, способен активировать APAF-1 при связывании с дАТФ с последующим образованием апоптосомы. Это говорит о том, что активация апоптоза по этому пути происходит только после повышения MOMP.
Мыши с генетическими нарушениями функций APAF-1, каспазы-9 или -3 характеризуются одинаковыми дефектами развития, связанными с дискоординацией во времени процессов активации митохондриального пути апоптоза. Такой же фенотип характерен для мутантов мышей, у которых молекула цитохрома с изменена таким образом, что он еще способен поддерживать дыхание митохондрий, однако менее активен в формировании апоптосомы.
У этих мышей наблюдаются дефекты развития лицевого отдела черепа и значительное увеличение переднего мозга. Впрочем, интересно, что у этих животных еще происходит программированная клеточная гибель, однако она протекает медленнее и без признаков апоптоза. Эта «каспазно-независимая» гибель клеток более подробно рассматривается в статье на сайте МОМР может вызывать гибель клеток, независимую от каспаз.
Цитохром с активирует APAF-1, образуя апоптосому.
Когда цитохром с выходит из митохондий в цитозоль, он вступает в контакт с APAF-1.
При этом последний претерпевает конформационные изменения, которые сопровождаются демаскированием домена олигомеризации.
Активированные молекулы APAF-1 связываются друг с другом, образуя комплекс (апоптосому).
В каждой молекуле APAF-1 в апоптосоме открывается домен CARD, который связывается с таким же доменом каспазы-9, активируя фермент.
Активированная каспаза-9 расщепляет и активирует эффекторные каспазы.
На врезке представлена структура апоптосомы, построенная по данным электронной микроскопии.