DNA fragmantasyonunda rol oynayan inaktif proteinler
i) ICAD, kaspaz-3 ve kaspaz-7 tarafından ikiye ayrılır; kısa kol (S) 40 kDa’luk DNA’ya oligomerize olur. Bu fragmantasyona caspase activated DNase (CAD) adı da verilir. Bu fragmantasyon, nükleus içindeki DNA’ları 180 bp’lik düzenli parçalara ayırır ve kromatin fragmantasyonuna neden olur.
ii) Poli(ADP-riboz) polimeraz (PARP): DNA hasarı başladığında aktive olur. Histonlar gibi nükleer proteinlere ADP-riboz polimerlerini ekler. DNA tamir sürecini uyararak hızlandırır.
iii) Telomer: Kromozomların uç kısımlarında yer alan kodlanmayan kısa, künt, ardışık DNA parçacıkları. Heflick’e göre bir hücrenin kaç defa mitoz yapacağına karar verir. Her mitozda (daughter-cell) boyu kısalır ve fibroblast ve epitel hücreleri yaklaşık 50. bölünmeden sonra G1-G2 fazını durdurarak fonksiyonunu kaybeder; hücre ‘senescence’ (yaşlanmış artık bölünemeyen durağan hücre) durumuna girer (replikatif yaşlanma). Kök hücreler, üreme hücreleri, aktif lenfositler mitoz yeteneklerini kaybetmezler.
iv) Telomeraz: Telomerlerin her mitozda kısalarak fonksiyonlarını kaybetmesini önleyen enzimdir. Normalde memelilerde fibroblastlarda bulunur. Kanser hücreleri telomeraz yaparak ölümsüzlüğü keşfeder (immortalization). Telomeraz enzimi telomerlerin yeniden tesisini sağlar.
Mitokondriyal permeabilite proteinleri
i) Sitokrom-C oksidatif fosforilizasyon için elektron taşır. Muhtemelen “mitochondrial permeability transition” porlarından salınır. Alternatif yollardan da mitokondriyi terk edebilir.
ii) AIF (Apoptosis inducing factor): Bir flavoprotein olup, mitokondriyal PT porlarından salgılanır. Hücre nükleusuna transloke olur ve onu yaklaşık 50 kb’lık parçalara ayırır.
iii) ANT (Adenine nucleotide transporter): Mitokondriyal iç yapraktan serbestleşir ve PT porlarının alt yapısında yer alan bir öğe görevini yapar.
iv) Endonükleaz G (Endo-G): Mitokondriyal PT porlarından salınır, hücre nükleusuna transloke olur, tek sarmallı DNA’ları parçalar.
v) Smac/DIABLO (Second mitochondrial activator of caspase/Direct IAP binding protein with low pl): Bu protein mitokondriyal PT porlarından salgılanır; IAP’yi (Inhibitors of Apoptosis Proteins) inhibe eder. Böylece, apoptozu hızlandırır. IAP ilk defa Baculovirus’larda bulunmuştur. Memelilerin 1-3 BIR domenlerine tekabül eder. IAP’nin ortamda bulunması caspase 3 ve 8’i inhibe eder. Bu şekilde viral replikasyon güçlenir.
vi) VDAC (Voltage dependent anion channel): Mitokondriyal membranda bulunur ve PT porunun altyapısının oluşmasında rol alır.
vii) Mitokondriyal ya da periferal benzodiazepin (MBR ya da PBR): Bu protein mitokondriyal dış membranda yer alarak PT porunun yapısına girer.
viii) Mitokondriyal permeabilite geçiş poru (PT pore): PBR, ANT ve VDAC’den oluşur. PT porunun açılmasıyla AIF, endonükleaz G ve Smac/DIABLO sitoplasma içine salınarak apoptozu hızlandırır (sekonder mitokondriyal yol).
Kaspazlar (Cysteinyl aspartate-specific proteases)
Gerek ölüm reseptörleri yolu gerekse mitokondriyal apoptozda rol alırlar. Kaspazların günümüze dek 14 izoformu keşfedilmiştir. İlk keşfedilen kaspaz C. elegans’ın ced-3’ü olup memelilerde interleukin-1 beta dönüştürücü enzim (ICE) ile denktir. Daha sonraları kaspaz-1 olarak adlandırılmıştır.
Kaspazlar üç kategoride incelenir:
a) Başlatıcı kaspazlar (kaspaz-8, 9)
b) Etkileyici kaspazlar (kaspaz-3, 7)
c) İnflamatuvar kaspazlar (diğerleri)
Kaspaz aktivitesi proteolitik kaskad yoluyla olmaktadır (Şekil 2). Kaspazlar inaktif iki prokaspazın hidrolizi, yani uzun ve kısa bacakların kendi aralarında yan yana gelmesiyle aktive olurlar. DED ve CARD inhibitör prodomenini içeren uzun kollar yarılarak ortamdan uzaklaşır. Asıl aktif kısım yan yana bir arada bulunan iki kısa koldur. Başlatıcı kaspazlar oto-aktivasyonla, etkileyici kaspazlar ise transaktivasyon yoluyla otokatalitik olarak aktive olmaktadırlar.
Büyük bir protein ailesi olup, genelde anti-apoptotiktir. Küçük bir bölümü pro-apoptotiktir. Üç alt aile grubu içerir:
Bcl-2: Bcl-2, Bcl-xl ve Bcl-w gibi üç tipi vardır.BH1’den BH4’e kadar tüm domenleri içerir, apoptozu önlemeye ve hücre sağkalımını devam ettirmeye çalışır. Bcl-xl kristal yapıda olup, bakteriyel toksinlerin por içeren toksinlerine benzer etki gösterir. Bu özelliğiyle “mitokondriyal PT” por oluşumunu sağlar ve iyon kanallarını açar.[5] Bcl-2 Burkitt lenfomasında ilk defa keşfedilmiş ve bütün aileye adını vermiştir.
Bax: Bax, Bak ve BAD olmak üzere üç altgrubu vardır. BH4 domenini içermez, bunların hepsi pro-apoptotiktir.
Bid: Sadece BH3 domenini içerir, pro-apoptotiktir.
Protein kompleksleri
Apoptozom: Sitokrom-C, prokaspaz-9, yapısı bilinmeyen APAF-1’den (apoptosis activating factor-1) oluşur. Apoptozom teşekkülü sitokrom-C tarafından yönetilir. APAF-1’de CARD domeni olduğu için CARD domeni olan prokaspaz-9 ile kombinasyona girer ve aktif kaspaz-9’un ortaya çıkmasına neden olur.[6]
APAF-1: CARD domeni içeren bir adaptör protein olup, apaptozom oluşumunda kombinasyona girer.
DISC (Death-inducing signalling complex): Ölüm reseptör ligandları, ölüm reseptörleri ve FADD, TRADO gibi adaptör proteinlerin kombinasyonundan oluşur.
Apoptoz mekanizmaları (Şekil 3, 4)
Fas ligandı tarafından indüklenen apoptoz
Fas ligandı trimerler halinde bulunur, kendi reseptörlerine bağlanarak aktive eder ve böylece reseptör trimerizasyonunu oluşturur. Aktive olmuş reseptörler FADD adaptör molekülü ile birleşir, inaktif prokaspazların uzun ve kısa kollarını birbirinden ayırarak aktif kaspaz-8’i oluşturur (DISC sinyalizasyonu). Aktive kaspaz-8, kaspaz 3’ü iki yolla aktive eder.[7]
a) Doğrudan (kısa) yol: Kaspaz-8 prokaspaz 3’ü direkt olarak parçalar ve aktif hale getirir. Kaspaz-3 DNA fragmantasyon faktörü 45’i (DFF 45), DFF 40’a oligomere çevirir. DFF 40 DNaz aktivitesine sahiptir. DFF 40 oligomeri internükleozomal DNA fragmantasyonuna neden olur. Böylece, DFF 40 oligomeri nükleusta apoptotik kromatin kondansasyonunu meydana getirir.
b) Dolaylı yol: Kaspaz-8 sitokrom-C serbestleşmesi için Bcl-2 proteinini Bid ve onun terminal kısmına ayırır. Bid ve tBid mitokondriye transloke olur. Bu şekilde mitokondriyal porlar açılır. Serbestleşen sitokrom-C + APAF-1 + dATP + prokaspaz-9 aynı domenleriyle bir araya gelerek apaptozomu oluşturur ve kaspaz-9’u etkin hale getirir (primer mitokondriyal yol). Kaspaz-9 da prokaspaz-3’ü eşit olmayan parçalara bölerek aktif kaspaz-3’ü meydana getirir (Tüm yollar Roma’ya gider deyimi gibi, yani kaspaz-3’e çıkar.). Bundan sonraki ardışık olaylar doğrudan yolda olduğu gibidir. Sonuç olarak genomik DNA fragmantasyonu ile olaylar zinciri son bulur.
Kaspaz-8 konsantrasyonu 30’un üzerinde ise doğrudan yol, 30’un altında ise mitokondriyal yol kullanılmaktadır. Aktive olan kaspazlar diğer pro-kaspazları aktive ederek, kanın pıhtılaşmasındaki olaylar zincirine benzer şekilde, protoelitik bir kaskad tetiklenir ve ICAD aktive edilerek DNA fragmantasyonu gerçekleşir. Kromozomlar merdivenvari inter-nükleozomal fragmantasyona uğrar (DNA hasarı). Diğer taraftan da, görevini tamamlayan kaspazlar (PKB/Akt ve MAPK hücre sağkalım aktivasyon yollarıyla) deaktive olurlar. Kaspazların iki kolu (subunit) vardır. Uzun kol 20 kDa’dır. Kısa kol ise 10 kDa’dır. Kaspazların aktif kısmı bu küçük altbirimdedir. DED ve CARD içeren kısım inhibitör prodomen olarak kabul edilir. İnisiyatör kaspazler otoaktivasyonla etkinleşirler. Bunun için prokaspazlar uç kısımlarını birbirine yakınlaştırırlar. Bu şekilde prokaspaz-8 DISC’e inkorpore olur.
Aktif kaspazların hücresel prosesler üzerinde birçok etkileri vardır.
a) Aktif kaspaz-9: Kaspaz-3 ve kaspaz-7’nin nükleusa girebilmeleri için nükleer porları harab eder veya genişletir.
b) Nükleus içine giren kaspaz-3 ICAD’yi iki yerinden ayırarak, inhibitör altbirimini bozar ve nükleozomlar arasındaki DNA’yı bölerek CAD/DFF-40’ı serbestleştirir.
c) Kaspazların aktivitesi fagositozda rol oynayan sinyallerin ortaya çıkmasına neden olur. Bunu da, kaspazlar normalde hücre membranının iç yüzünde bulunan PS’yi (phosphatidyl-serine) hücre dışına eksterne ederek yapar. Fagositler kendi CD14’ünü kullanarak, kendilerini PS’ye bağlarlar.[4,8]
d) Kaspaz-3 hücre membranına yönelir. Hücre membranını idame ettiren gelsolini parçalar. Bu parçalanmayla hücre içinde aktin flamentleri oluşur ve hücre zarında mememsi çıkıntılar meydana gelir (blebbing). Diğer taraftan kaspaz-3 PDK-2’yi (p21-activated kinase-2) aktive eder. Bu şekilde, hücre iskeleti bozularak hücre apoptotik cisimlere parçalanır.
Biyokimya
-
Serum Enzimlerini Tayin Yöntemleri
-
Fosfatazlar (Alkali fosfataz= ALP)
-
Transferazlar
-
Transaminazlar
-
Enzimlerin Görev, İşlev ve Özellikleri - Enzimlerin İsimlendirilmesi
-
Kanda Bilirubin
-
Serum Proteinleri
-
Fosfolipidler
-
Trigliseridler
-
Kolesterol Nedir?
-
Kan Lipitleri Nelerdir?
-
Kan Şekeri Nedir?
-
Araşidonik Asit (ARA) Nedir?
-
Lizozim enzimleri
-
Lizozim: İlk Antibiyotik