Hujayraning o'zini o'ldirishi mumkin bo'lgan jarayon dasturlashtirilgan hujayra o'limi (PCD) deb ataladi. Bu mexanizm bir nechta navlarga ega va turli organizmlar, ayniqsa ko'p hujayralilar fiziologiyasida muhim rol o'ynaydi. CHF ning eng keng tarqalgan va yaxshi o'rganilgan shakli apoptozdir.
Apoptoz nima
Apoptoz - hujayraning o'zini o'zi yo'q qilishning boshqariladigan fiziologik jarayoni bo'lib, keyinchalik fagotsitlar tomonidan so'rilib ketadigan membrana pufakchalari (apoptotik tanalar) paydo bo'lishi bilan uning tarkibining asta-sekin yo'q qilinishi va parchalanishi bilan tavsiflanadi. Bu genetik mexanizm ma'lum ichki yoki tashqi omillar ta'sirida faollashadi.
O'limning bu varianti bilan hujayra tarkibi membranadan tashqariga chiqmaydi va yallig'lanishni keltirib chiqarmaydi. Apoptozning buzilishi nazoratsiz hujayra bo'linishi yoki to'qimalarning degeneratsiyasi kabi jiddiy patologiyalarga olib keladi.
Apoptoz dasturlashtirilgan hujayra o'limining (PCD) bir nechta shakllaridan faqat bittasi, shuning uchun bu tushunchalarni aniqlash xatodir. Mashhurlargahujayraning o'z-o'zini yo'q qilish turlariga mitotik falokat, autofagiya va dasturlashtirilgan nekroz ham kiradi. PCG ning boshqa mexanizmlari hali o'rganilmagan.
Hujayra apoptozi sabablari
Dasturlashtirilgan hujayra oʻlimi mexanizmini ishga tushirish sababi ham tabiiy fiziologik jarayonlar, ham ichki nuqsonlar yoki tashqi salbiy omillar taʼsiridan kelib chiqqan patologik oʻzgarishlar boʻlishi mumkin.
Odatda apoptoz hujayra boʻlinish jarayonini muvozanatlashtiradi, ularning sonini tartibga soladi va toʻqimalarning yangilanishiga yordam beradi. Bunday holda, HGC ning sababi gomeostazni boshqarish tizimining bir qismi bo'lgan ma'lum signallardir. Apoptoz yordamida bir martalik hujayralar yoki o'z vazifasini bajargan hujayralar yo'q qilinadi. Shunday qilib, infektsiyaga qarshi kurash tugagandan so'ng, leykotsitlar, neytrofillar va hujayra immunitetining boshqa elementlarining ko'payishi aniq apoptoz tufayli yo'q qilinadi.
Dasturlashtirilgan oʻlim reproduktiv tizimlarning fiziologik siklining bir qismidir. Apoptoz oogenez jarayonida ishtirok etadi, shuningdek, urug'lantirilmaganda tuxumning o'limiga yordam beradi.
Hujayra apoptozining vegetativ tizimlarning hayot siklidagi ishtirokining klassik misoli - kuzgi barglar tushishi. Bu atamaning o'zi yunoncha apoptoz so'zidan kelib chiqqan bo'lib, so'zma-so'z "tushish" deb tarjima qilinadi.
Apoptoz embriogenez va ontogenezda muhim rol o'ynaydi, bunda organizmdagi to'qimalar o'zgarib, ayrim organlar atrofiyaga uchraydi. Ba'zi sutemizuvchilarning oyoq-qo'llarining barmoqlari orasidagi membranalarning yo'qolishi yoki metamorfoz paytida dumining o'limi bunga misoldir.qurbaqalar.
Apoptoz mutatsiyalar, qarish yoki mitotik xatolar natijasida hujayradagi nuqsonli oʻzgarishlarning toʻplanishi natijasida yuzaga kelishi mumkin. Noqulay muhit (oziq moddalarning etishmasligi, kislorod etishmovchiligi) va viruslar, bakteriyalar, toksinlar va boshqalar vositachiligidagi patologik tashqi ta'sirlar CHC ning boshlanishiga sabab bo'lishi mumkin. Bundan tashqari, agar zarar etkazuvchi ta'sir juda kuchli bo'lsa, u holda hujayra. apoptoz mexanizmini amalga oshirishga vaqt topadi va natijada nobud bo'ladi.patologik jarayonning rivojlanishi - nekroz.
Apoptoz paytida hujayradagi morfologik va strukturaviy-biokimyoviy oʻzgarishlar
Apoptoz jarayoni ma'lum morfologik o'zgarishlar to'plami bilan tavsiflanadi, uni in vitroda to'qima preparatida mikroskop yordamida kuzatish mumkin.
Hujayra apoptozining asosiy xarakteristikasiga quyidagilar kiradi:
- sitoskeletonni qayta qurish;
- hujayra tarkibi;
- xromatin kondensatsiyasi;
- yadro parchalanishi;
- hujayra hajmini kamaytirish;
- membrana konturining burishishi;
- hujayra yuzasida pufak hosil boʻlishi,
- organellalarni yo'q qilish.
Hayvonlarda bu jarayonlar apoptositlarning hosil boʻlishi bilan yakunlanadi, ularni ham makrofaglar, ham qoʻshni toʻqima hujayralari yutib yuborishi mumkin. O'simliklarda apoptotik tanalar hosil bo'lmaydi va protoplast parchalangandan keyin skelet qoladi.hujayra devori.
Morfologik o'zgarishlardan tashqari, apoptoz molekulyar darajada bir qator qayta tashkil etish bilan birga keladi. Xromatin va ko'plab oqsillarning parchalanishiga olib keladigan lipaz va nukleaz faolligining ortishi kuzatiladi. cAMP tarkibi keskin ortadi, hujayra membranasining tuzilishi o'zgaradi. O'simlik hujayralarida gigant vakuolalar hosil bo'lishi kuzatiladi.
Apoptoz nekrozdan nimasi bilan farq qiladi
Apoptoz va nekroz oʻrtasidagi asosiy farq hujayra degradatsiyasining sababidadir. Birinchi holda, yo'q qilish manbai hujayraning o'zining molekulyar asboblari bo'lib, ular qattiq nazorat ostida ishlaydi va ATP energiyasini sarflashni talab qiladi. Nekroz bilan tashqi zararli ta'sirlar tufayli hayotning passiv to'xtashi sodir bo'ladi.
Apoptoz - bu atrofdagi hujayralarga zarar bermaslik uchun yaratilgan tabiiy fiziologik jarayon. Nekroz - jiddiy shikastlanishlar natijasida yuzaga keladigan nazoratsiz patologik hodisa. Shuning uchun apoptoz va nekrozning mexanizmi, morfologiyasi va oqibatlari ko'p jihatdan qarama-qarshi bo'lishi ajablanarli emas. Biroq, umumiy jihatlar ham bor.
| Jarayon xarakteristikasi | Apoptoz | Nekroz |
| hujayra hajmi | kamaydi | ortish |
| membrananing yaxlitligi | saqlanmoqda | buzilgan |
| yallig'lanish jarayoni | etishmayotgan | ishlab chiqadi |
| ATP energiyasi | xarajat | ishlatilmagan |
| xromatin parchalanishi | mavjud | hozirgi |
| ATP konsentratsiyasining keskin pasayishi | is | is |
| jarayon natijasi | fagotsitoz | tarkibni hujayralararo bo'shliqqa chiqarish |
Zararlanganda hujayralar dasturlashtirilgan o'lim mexanizmini ishga tushiradi, shu jumladan nekrotik rivojlanishning oldini olish uchun. Biroq, yaqinda o'tkazilgan tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, nekrozning yana bir patologik bo'lmagan shakli mavjud bo'lib, u PCD deb ham ataladi.
Apoptozning biologik ahamiyati
Apoptoz hujayra oʻlimiga olib kelishiga qaramay, uning butun organizmning normal faoliyatini taʼminlashdagi roli juda katta. PCG mexanizmi tufayli quyidagi fiziologik funktsiyalar amalga oshiriladi:
- hujayra koʻpayishi va oʻlim oʻrtasidagi muvozanatni saqlash;
- to'qimalar va organlarni yangilash;
- nuqson va "eski" hujayralarni yo'q qilish;
- patogen nekroz rivojlanishidan himoya;
- embriogenez va ontogenez jarayonida to'qimalar va organlarning o'zgarishi;
- o'z vazifasini bajargan keraksiz elementlarni olib tashlash;
- tana uchun keraksiz yoki xavfli hujayralarni yo'q qilish (mutant, o'simta, virus bilan kasallangan);
- infektsiyaning oldini olish.
Shunday qilib, apoptoz hujayra toʻqimalari gomeostazini saqlash usullaridan biridir.
O'simliklardaapoptoz ko'pincha to'qimalarni yuqtiruvchi parazitar agrobakteriyalarning tarqalishini blokirovka qilish uchun qo'zg'atiladi.
Hujayra oʻlimi bosqichlari
Apoptoz paytida hujayra bilan nima sodir bo'lishi turli fermentlar o'rtasidagi molekulyar o'zaro ta'sirlarning murakkab zanjiri natijasidir. Ba'zi oqsillar boshqalarni faollashtirganda, o'lim stsenariysining bosqichma-bosqich rivojlanishiga hissa qo'shganda, reaktsiyalar kaskad sifatida davom etadi. Bu jarayonni bir necha bosqichlarga bo'lish mumkin:
- Induksiya.
- Proapoptotik oqsillarni faollashtirish.
- Kaspazani faollashtirish.
- Hujayra organellalarini yo'q qilish va qayta qurish.
- Apoptotsitlarning shakllanishi.
- Hujayra qismlarini fagotsitozga tayyorlash.
Har bir bosqichni ishga tushirish, amalga oshirish va nazorat qilish uchun zarur boʻlgan barcha komponentlarning sintezi genetik jihatdan asoslanadi, shuning uchun apoptoz dasturlashtirilgan hujayra oʻlimi deb ataladi. Ushbu jarayonning faollashuvi tartibga solish tizimlarining, jumladan CHG ning turli inhibitörlerinin qattiq nazorati ostida.
Hujayra apoptozining molekulyar mexanizmlari
Apoptozning rivojlanishi ikkita molekulyar tizimning birgalikdagi ta'siri bilan belgilanadi: induksiya va effektor. Birinchi blok ZGK ning boshqariladigan ishga tushirilishi uchun javobgardir. U o'lim retseptorlari, Cys-Asp-proteazlar (kaspazlar), bir qator mitoxondrial komponentlar va proapoptotik oqsillarni o'z ichiga oladi. Induksiya fazasining barcha elementlarini triggerlarga (induksiyada ishtirok etuvchi) va o‘lim signalining uzatilishini ta’minlovchi modulyatorlarga bo‘lish mumkin.
Effektiv tizim hujayra tarkibiy qismlarining degradatsiyasi va qayta tuzilishini ta'minlovchi molekulyar vositalardan iborat. Birinchi va ikkinchi fazalar orasidagi o'tish proteolitik kaspaz kaskadi bosqichida sodir bo'ladi. Efektor blokining tarkibiy qismlari tufayli hujayra o'limi apoptoz paytida sodir bo'ladi.
Apoptoz omillar
Apoptoz paytida strukturaviy-morfologik va biokimyoviy oʻzgarishlar maʼlum maxsus hujayra vositalari tomonidan amalga oshiriladi, ular orasida eng muhimi kaspazalar, nukleazalar va membrana modifikatorlaridir.
Kaspazlar - asparagin qoldiqlarida peptid bog'larini kesib, oqsillarni yirik peptidlarga bo'laklaydigan fermentlar guruhi. Apoptoz boshlanishidan oldin ular ingibitorlar tufayli hujayrada faol bo'lmagan holatda bo'ladi. Kaspazalarning asosiy maqsadi yadro oqsillaridir.
Nukleazlar DNK molekulalarini kesish uchun javobgardir. Apoptozning rivojlanishida, ayniqsa, bog'lovchi ketma-ketlik mintaqalarida xromatin hududlarini buzadigan faol endonukleaza SAPR muhim ahamiyatga ega. Natijada uzunligi 120-180 juft nukleotid bo'lgan fragmentlar hosil bo'ladi. Proteolitik kaspaza va nukleazalarning murakkab ta'siri yadroning deformatsiyasi va parchalanishiga olib keladi.
Hujayra membranasi modifikatorlari - bilipid qatlamining assimetriyasini buzadi va uni fagotsitar hujayralar uchun nishonga aylantiradi.
Apoptoz rivojlanishida asosiy rol kaspazalarga tegishli bo'lib, ular barcha keyingi buzilish mexanizmlarini va morfologik qayta joylashishni bosqichma-bosqich faollashtiradi.
Kaspazaning hujayradagi rolio'lim
Kaspazlar oilasiga 14 ta oqsil kiradi. Ulardan ba'zilari apoptozda ishtirok etmaydi, qolganlari esa 2 guruhga bo'linadi: boshlovchi (2, 8, 9, 10, 12) va effektor (3, 6 va 7), ular boshqacha tarzda ikkinchi darajali kaspazlar deb ataladi. Bu oqsillarning barchasi proteolitik bo'linish orqali faollashtirilgan prekursorlar - prokaspazlar sifatida sintezlanadi, ularning mohiyati N-terminal domenining ajralishi va qolgan molekulaning ikki qismga bo'linishi, keyinchalik dimerlar va tetramerlarga bog'langan.
Initiator kaspazalari turli hayotiy hujayra oqsillariga qarshi proteolitik faollikni namoyon qiluvchi effektor guruhini faollashtirish uchun talab qilinadi. Ikkinchi darajali kaspaz substratlarga quyidagilar kiradi:
- DNK tuzatish fermentlari;
- p-53 protein inhibitori;
- poli-(ADP-riboza)-polimeraza;
- DNase DFF inhibitori (bu oqsilning yoʻq qilinishi SAPR endonukleaza faollashuviga olib keladi) va hokazo.
Effektiv kaspazalar uchun umumiy maqsadli soni 60 dan ortiq oqsil.
Hujayra apoptozini inhibe qilish inisiator prokaspazalarni faollashtirish bosqichida ham mumkin. Efektor kaspazalari faollashgandan so'ng, jarayon qaytarilmas holga keladi.
Apoptoz faollashuv yo'llari
Hujayra apoptozini boshlash uchun signal uzatish ikki yo'l bilan amalga oshirilishi mumkin: retseptor (yoki tashqi) va mitoxondrial. Birinchi holda, jarayon TNF (o'simta nekrozi omili) oilasining oqsillari yoki sirtda joylashgan Fas ligandlari bo'lgan tashqi signallarni idrok etuvchi maxsus o'lim retseptorlari orqali faollashadi. T-qotillar.
Retseptor 2 ta funktsional sohani o'z ichiga oladi: transmembran (ligand bilan bog'lanish uchun mo'ljallangan) va apoptozni keltirib chiqaradigan hujayra ichiga yo'n altirilgan "o'lim domeni". Retseptorlar yo'lining mexanizmi 8 yoki 10 inisiator kaspazalarini faollashtiruvchi DISC kompleksining shakllanishiga asoslanadi.
Assembleya oʻlim sohasining hujayra ichidagi adapter oqsillari bilan oʻzaro taʼsiridan boshlanadi, bu esa oʻz navbatida inisiator prokaspazalarni bogʻlaydi. Kompleksning bir qismi sifatida ular funktsional faol kaspazalarga aylanadi va keyingi apoptotik kaskadni ishga tushiradi.
Ichki yo'lning mexanizmi proteolitik kaskadning o'ziga xos mitoxondrial oqsillar tomonidan faollashishiga asoslangan bo'lib, ularning chiqarilishi hujayra ichidagi signallar bilan boshqariladi. Organoidlar tarkibiy qismlarining chiqarilishi katta teshiklarni hosil qilish orqali amalga oshiriladi.
Sitoxrom c ishga tushirishda alohida rol o'ynaydi. Sitoplazmada elektrotransport zanjirining ushbu komponenti Apaf1 oqsiliga (apoptotik proteazni faollashtiruvchi omil) bog'lanadi, bu esa ikkinchisining faollashishiga olib keladi. Keyin Apaf1 inisiator prokaspaza 9 bilan bog'lanadi, ular kaskad mexanizmi orqali apoptozni qo'zg'atadi.
Ichki yo'lni nazorat qilish mitoxondriyaning intermembran komponentlarini sitoplazmaga chiqarishni tartibga soluvchi Bcl12 oilasi oqsillarining maxsus guruhi tomonidan amalga oshiriladi. Oilada proapoptotik va antiapoptotik oqsillar mavjud bo'lib, ular orasidagi muvozanat jarayonning boshlanishi yoki yo'qligini aniqlaydi.
Mitoxondrial mexanizm tomonidan apoptozni qo'zg'atuvchi kuchli omillardan biri reaktivdirkislorod shakllari. Yana bir muhim induktor bu p53 oqsili bo'lib, u DNK shikastlanishi mavjudligida mitoxondriyal yo'lni faollashtiradi.
Ba'zida hujayra apoptozining boshlanishi bir vaqtning o'zida ikkita yo'lni birlashtiradi: tashqi va ichki. Ikkinchisi odatda retseptorlarning faollashuvini kuchaytirishga xizmat qiladi.
