25.+Preguntas+guia+apoptosis

1. Compare and contrast necrosis with apoptosis. 2. What is the role of apoptosis in animals? 3. Describe the biochemical and morphological characteristics of an apopotic cell. 4. What are pro-caspases, how they become active? 5. Compare and contrast initiator caspases with effector caspases. Give examples of each. 6. Explain the steps that occur during the extrinsic pathway that activate apoptosis in cells. 7. Explain the steps that occur during the intrinsic pathway that activate apoptosis in cells. 8. Explain how survival factors inhibit apoptosis. 9. Describe how cancer cells escape apoptosis.

1.   Necrosis y Apoptosis En ambos procesos podemos ver la muerte de una celula, pero se pueden diferenciar por la forma en que la muerte ocurre y como afectan al organismo. Ambas pasan por dos procesos diferentes. Necrosis es la muerte de una célula causada por un accidente. Esta “bota” todos sus contenidos hacia sus vecinos causando respuestas inflamatorias peligrosas. Es la muerte de tejido corporal que puede ocurrir cuando no está llegando la sangre debida al tejido, por causa de alguna lesión, radiación o alguna sustancia química, siendo esta irreversible.

Por otro lado, una célula que pasa por apoptosis, muere sin hacerle ningún efecto a sus vecinos. Esta deja de funcionar por una muerte programada que es genéticamente definida.

2. Cuerpos Apoptóticos Las funciones principales de la apoptosis en el cuerpo humano son: a. a. Moldear estructuras y apéndices, como por ejemplo la formación de los dedos b. b. Eliminar estructuras no necesarias, como la cola de los renacuajos al convertirse en sapos c. c. Eliminar estructuras o células no funcionales, como aquellas infectadas por virus o con daños en el DNA

3. Describe the biochemical and morphological characteristics of an apopotic cell.
 * El DNA es fragmentado por endonucleasas y estos fragmentos se pueden distinguir claramente en patrones de bandas al llevar a cabo análisis por electrophoresis.
 * La porción polar de phosphatidylserine (PS) que se encuentra en condiciones normales en la membrana interna, se exponen a la parte externa de la membrana donde su carga negativa sirve como un marcador de la célula para que se activen los mecanismos de apoptosis. Esto cambio también produce señales dirigidas a otras células y promueve que los macrófagos fagociten la célula sin que se activen los mecanismos de inflamación.
 * Ocurre una variación en el potencial eléctrico de la membrana
 * El mecanismo general de apoptosis incluye: Inicialmente unas señales de la muerte inhiben proteínas anti-apoptóticas (Bcl-2 en humanos) o también por medio de otros factores de inactivación a través de BAD. La inhibición de Bcl-2 por cualquiera de los métodos da inicio a los pasos subsiguientes de apoptosis que envuelven a Apf-1 y finalmente las caspasas.

4. What are pro-caspases, how they become active? Las pro-caspasas son precursores inactivos de caspasas y son activadas por rompimiento (cleavage) proteolítico. El rompimiento de las procaspasas ocurre en uno o dos ácidos aspártico específicos y es catalizado por otras caspasas que ya están activadas. La procaspasa se divide en una subunidad grande y una subunidad pequeña para formar un heterodímero, y los dos dímeros se ensamblan para obtener un tetrámero activo. Una vez activados, las caspasas rompen otras pro-caspasas activándolas y amplificando la cascada proteolítica. Las primeras procaspasas activadas son llamadas procaspasas iniciadoras, las que luego parten y activan otras procaspasas ejecutoras, produciendo una reacción en cadena amplificada, la cascada de caspasa proteolítica. Las caspasas ejecutoras rompen una variedad de proteínas importantes en la célula, incluyendo proteínas cistólicas específicas y láminas nucleares que controlan la muerte celular. Las procaspasas iniciadoras son activadas por proteínas adaptadoras que juntan las procaspasas en un complejo de activación. Aunque las procaspasas iniciadoras se rompen unas a otras cuando están en el complejo, el rompimiento es solo para estabilizar la proteasa activa.

5. Compare and contrast initiator caspases with effector caspases. Give examples of each. Las procaspasas que comienzan la cascada proteolítica que provoca apoptosis son las procaspasas iniciadoras. Una vez estas se activan, rompen y activan procaspasas ejecutoras downstream. Estas a su vez parten y activan otras procaspasas ejecutoras al igual que a otras células blanco especificas en la célula. Existen varias caspasas envueltas en la apoptosis: Caspasas iniciadoras: Caspasas 2, 8, 9, 10 Caspasas ejecutoras: Caspasas 3, 6, 7

La trayectoria extrinsica se basa en los **receptores de muerte** que son proteinas transmembranales que contienen un dominio que los enlaza con ligandos en su superficie extracelular y un dominio transmembranal sencillo (o dominio de muerte) el cual media que los receptores puedan cumplir con el fin de activar la apoptosis. La cascada en si comienza cuando **Fas death receptor** se activa en la superficie del target cell, mediado por el lingando **Fas** en la superficie del linfocito asesino (citotoxico). Luego los dominios de muerte en las colas de los receptores de muerte Fas reclutan las proteínas adaptadoras quienes reclutan las pro-caspasas iniciadoras (**proscapasa-8, proscapasa-10** o ambas) formando un complejo de señal de muerte inducida **(DISC** = death-inducing signaling complex). Una vez el mismo esta activado, las caspasas iniciadoras activan la cadena de la cascada de proscapasas ejecutorias.
 * 6. Explain the steps that occur during the extrinsic pathway that activates apoptosis in cells.**

Se debe se~alar que muchas celulas producen proteínas inhibitorias que pueden actuar intracelular o extracelularmente. Las mismas dominan el pathway extrínsico y previenen la activación inapropiada de trayectoria extrínsica. Los **receptores decoy**: tienen un dominio de "ligand-binding" pero no un dominio de muerte. Pueden enlazar el ligando de muerte pero no llevar a cabo apoptosis.Estos inhiben los receptores de muerte y **FLIP**: proteínas intracelulares bloqueadoras. Parecidas a las proscapasas inciadoras pero no tienen dominio proteolítico.


 * 7.Explain the steps that occur during the intrinsic pathway that activates apoptosis in cells.**

La trayectoria intrinsica por el contrario depende de la mitocondria. Se activa la apoptosis desde el __interior__ de la célula como respuesta a un insulto que podria ser daño en el DNA, falta de oxígeno, nutrientes, o señales se sobrevivencia extracelular. Depende de la liberación hacia el citosol de proteínas mitocondriales que normalmente residen en el espacio intermembranal. Algunas de las proteínas liberadas activan la cascada proteolítica en el citoplasma, haciendo que surja la apoptosis. Un ejemplo de dichas proteinas es **citocromo c:** un componente de la cadena de transpote mitocondrial, soluble en agua. Cuando es liberada al citosol se enlaza a las proteínas adaptadoras que activan proscapasa o sea a **Apaf1** (apoptotic protease activating factor1) causando que esta última se oligomerice formando un apoptosoma. Luego las proteínas Apaf1 en el apoptosoma reclutan a las proteínas proscapasas iniciadoras (proscapasa 9). La apoptosis comienza realmente cuando la mitocondria libera citocromo C por un estimulo apoptótico. Al interacuar con Apaf1, esta cambia de conformación, exhibiendo el CARD domain y aceptando el enlace de citocromo C. Para esto se requirió hidrólisis de dATP a dADP. Una vez el CARD domain dentro del Aparf1 y como consecuencia el dominio CARD expuesto. Se forma la figura del apostosoma gatillada por la liberación de dADP en intercambio para dATP. Este complejo recluta y activan procaspasa-9 que se une al apostosoma porque tambien posee un CARD Domain. Se rompe caspasa-9 y activa a las proscapasas ejecutoras, entonces se comienza la cascada apoptotica en si.

Los factores de sobrevivencia son señales moleculares extracelulares que inhiben la apoptosis en las células. Los factores de sobrevivencia usualmente se enlazan a receptores en las superficies de las células, lo que causa que se activen señales intracelular que inhiben el programa apoptótico. Esto lo hacen usualmente al regular miembros de la familia de proteínas Bcl2. Algunos factores de sobrevivencia estimulan la producción de proteínas anti apoptóticas como Bcl2 o Bcl-XL. Otras actúan inhibiendo la función de proteínas pro-apoptóticas Bcl2 (BH3 only) como //Bad// y otras inactivando los anti- IAPS al fosforilarlos, permitiendo la función de IAP para suprimir la apoptosis. En el caso de mamíferos, en ausencia de los factores de sobrevivencia, las células cometen suicidio al producir y activar proteínas pro-apoptoticas (BH3 only), las cuales activan la trayectoria intrínseca de apoptosis.
 * 8. Explica como los factores de sobrevivencia inhiben la apoptosis: **


 * 9. Describe how cancer cells escape apoptosis.**

Las celulas cancerosas deben adquirir un rango de propiedades aberrantes con nuevas habilidades durante su evulucion para poder iniciar el cancer en primera instancia. Los diferentes tipos de cancer deben tener diferentes combinaciones de dichas habilidades para poder sobrevivir. Entre estas estan: 1- Pérdida de inhibición por contacto- células cancerosas no paran de dividirse cuando entran en contacto con una célula vecina. (Esto en un Petridish donde las células están propagadas) 2- Independencia de anclaje- células cancerosas en un cultivo no necesitan adherirse a un sustrato físico para poder crecer. 3- Inmortalidad- células cancerosas no detienen el proceso de división después de un el numero predeterminado de generaciones para la misma. 4- Perfil kariotipico anormal- células cancerosas a menudo pueden presentar aberraciones cromosómicas, incluyendo cambios en número de cromosomas y en estructura. Pero mas que nada su 5- evasión de apoptosis- ruta de muerte celular es inactivada y las señales de anti-muerte celular son activadas.

Las celulas cancerosas adquieren la habilidad de evadir la apoptosis al mutar los genes supresores de tumores. Los mismos son genes que al mutar pierden su funcion regular en la celula que por lo general es regular el ciclo celular y su integridad genomica. Cabe se~alar que usualmente se requiere que ambos alelos, el del padre y la madre, sean afectados para que ocurra cancer. Pero el gen supresor principal, del que depende esta evasion de apoptosis es p53. Dicho gen esta relacionado al signaling pathway por el cual la celula induce apoptosis. Por lo que la perdida de funcion obstruye el mecanismo de defensa que la celula usualmente utiliza (apoptosis).