LES 4 & 5: Cell death and Cancer (Prof. Tom Vanden Berghe)
1. How can we discriminate necrosis from apoptosis? Briefly mention 3 major differences.
Apoptose is gereguleerde celdood, necrose is niet gereguleerd in theorie, maar dit klopt niet
helemaal. Apoptose is belangrijk in de ontwikkeling, in embryologie en in homeostase (cellen
vernieuwen). Ons immuunsysteem weet dat niet, reageert hier niet op, anders ontstaat er
inflammatie. Bij de defensie tegen pathogenen spelen zowel apoptose als necrose een rol, bij ziekte
is necrose een belangrijke speler maar in praktijk is dit niet allemaal zo zwart wit. Eigenlijk moet er
gewoon gesproken worden van celdood. Er zijn veel verschillende mechanisme om een cel te doen
sterven.
Bij apoptose: caspasen geactiveerd, apoptotische blebbing => celmembraan blijft intact, wordt in
kleine pakketjes afgesnoerd (apoptotische blebs) deze worden opgenomen door naburige cellen of
fagocyten, de inhoud van de cel gaat niet lekken, zo wordt homeostase behouden. Diezelfde
caspasen kunnen ook GSDME verknippen => necrose. Als apoptosische blebs niet opgenomen
worden gaat de cel wel lekken => GSDME verknipt, cel lekt, secundaire necrose. Apoptose is dus een
vorm van necrose, maar in normale staat is er nooit necrose, enkel bij abnormale situatie of teveel
apoptose. Bij necroptose zijn kinases belangrijk die ook bij pore vorming en lekking van de cel
belangrijk zijn.
Bij necrose is er vrijstelling van DAMPs, dit induceert inflammatie => verschillende aandoeningen
gelinkt aan te veel aan celdood. Als er een infectie bijkomt, kan sepsis optreden, PAMPs komen vrij.
3 grote verschillen:
- Membraanintegriteit: bij apoptose blijft de celmembraan intact, bij necrose is er
membraanschade en lekkage van intracellulaire inhoude
- Inflammatie: apoptose is niet-inflammatoir; necrose leidt tot ontstekingsreacties door
vrijkomende DAMPs
- Energieafhankelijkheid: apoptose is een actief, energie-afhankelijk proces; necrose gebeurt
vaak passief bij energietekort
2. Why is it important to know how cells die? Give 2 reasons and briefly explain.
Plasmamembraan wordt permeabel, waardoor het functioneren van de cel verstoord wordt en de
cel zal sterven. Mitochondriën zullen het begeven. Wanneer het celmembraan kapot is, lekt de cel.
Dit kan op verschillende manieren: aquaporines gaan water in en uit de cel brengen, ionenkanalen
kunnen dit ook. Gasdermine poriën, dit zijn grote eiwit kanalen, deze zijn belangrijk bij de laatste
stap van celdood om het celmembraan permeabel te maken, waardoor de inhoud van de cel naar
buiten kan lekken. Lipide peroxidatie door oxidatieve stress kan ook zorgen voor permeabiliteit.
2 redenen:
- Kankerontwikkeling: defecten in geprogrammeerde celdood kunnen leiden tot tumorgroei
en therapieresistentie
- Therapiedoelen: inzicht in celdoodmechanismen laat toe om gerichte kankertherapieën te
ontwikkelen die specifieke doodsmechanismen activeren
1
, 3. Briefly explain the composition and action mechanism of the necrosome. Include how it can be
activated and how it is negatively regulated.
Samenstelling: RIPK1, RIPK3 en MLKL
Werkingsmechanisme:
Dit complex is in normale condities niet
gevormd, geen celdood maar genactivering
en inflammatie. Indien dit onderbroken
wordt, door translatie inhibitie,
genactivering tegenhouden, wel dit
complex gevormd, ook wanneer de IAPs de
TAKs of ITKs inhibeert of uitknockt.
Complex II induceert celdood. SMAC
mimetics zijn hier belangrijk. Inactiveren
IAPs en zorgen dat celdood geïnduceerd
wordt. IIa en IIb: één verschil: TRADD heeft
adaptor meer, bij IIb is TRADD niet
aanwezig en RIPK1 belangrijk, ander
verschil is dat de kinase activiteit van RIPK1
in b is anders dan RIPK1 in a. Normaal
caspase 8 dat RIPK1 en RIPK3 verknipt =>
apoptose inductie, als caspase 8 geïnhibeerd wordt, krijg je back- up systeem en necroptose
inductie. Apoptose is eerste bescherming tegen pathogenen. Als de cel in apoptose gaat kan het
virus niet verspreiden, maar als het virus een caspase 8 analoog heeft, kan caspase 8 geblokkeerd
worden, maar via RIPK1 kan necrosoom gevormd worden, dit bestaat uit RIPK3 je krijgt lange B
amyloid structuren, gaat MLKL fosforyleren, gaat in de membraan een porie vormen. RIPK blokkeren
blokkeert necroptose. Pathway B is later ontdekt.
4. Briefly explain the composition and action mechanism of the apoptosome. Include how it can be
activated and how it is negatively regulated.
Samenstelling: cytochroom c, APAF1 en caspase 9
Werkingsmechanisme:
Mitochondriën die cytochroom C vrijstellen waardoor
een apoptosoom gevormd wordt en inductie van
apoptose geïnitieerd wordt.
De effectors BAX, BAK en BOK zorgen voor de pore in het
mitochondriaal membraam => start van apoptose
inductie. Door pore vorming is er cytochroom C release,
cytC zorgt voor shuttling elektronen over de membraan.
cytC gaat samen met adaptor APAF1, caspase 9 in het
apoptosoom activeren, hierdoor is er activering van
effector caspases 3,6,7 en inductie van apoptose. BAX en
BAK zijn goed gereguleerd, ze mogen niet spontaan
dimeriseren en voor apoptose zorgen. Dit is
gecontroleerd door BCL2 pro survival eiwitten. BCL2
zorgt ervoor dat apoptose niet gebeurd, in
kankercontext gaat BCL2 in hoge concentratie
voorkomen, overexpressie BCL2.
2
1. How can we discriminate necrosis from apoptosis? Briefly mention 3 major differences.
Apoptose is gereguleerde celdood, necrose is niet gereguleerd in theorie, maar dit klopt niet
helemaal. Apoptose is belangrijk in de ontwikkeling, in embryologie en in homeostase (cellen
vernieuwen). Ons immuunsysteem weet dat niet, reageert hier niet op, anders ontstaat er
inflammatie. Bij de defensie tegen pathogenen spelen zowel apoptose als necrose een rol, bij ziekte
is necrose een belangrijke speler maar in praktijk is dit niet allemaal zo zwart wit. Eigenlijk moet er
gewoon gesproken worden van celdood. Er zijn veel verschillende mechanisme om een cel te doen
sterven.
Bij apoptose: caspasen geactiveerd, apoptotische blebbing => celmembraan blijft intact, wordt in
kleine pakketjes afgesnoerd (apoptotische blebs) deze worden opgenomen door naburige cellen of
fagocyten, de inhoud van de cel gaat niet lekken, zo wordt homeostase behouden. Diezelfde
caspasen kunnen ook GSDME verknippen => necrose. Als apoptosische blebs niet opgenomen
worden gaat de cel wel lekken => GSDME verknipt, cel lekt, secundaire necrose. Apoptose is dus een
vorm van necrose, maar in normale staat is er nooit necrose, enkel bij abnormale situatie of teveel
apoptose. Bij necroptose zijn kinases belangrijk die ook bij pore vorming en lekking van de cel
belangrijk zijn.
Bij necrose is er vrijstelling van DAMPs, dit induceert inflammatie => verschillende aandoeningen
gelinkt aan te veel aan celdood. Als er een infectie bijkomt, kan sepsis optreden, PAMPs komen vrij.
3 grote verschillen:
- Membraanintegriteit: bij apoptose blijft de celmembraan intact, bij necrose is er
membraanschade en lekkage van intracellulaire inhoude
- Inflammatie: apoptose is niet-inflammatoir; necrose leidt tot ontstekingsreacties door
vrijkomende DAMPs
- Energieafhankelijkheid: apoptose is een actief, energie-afhankelijk proces; necrose gebeurt
vaak passief bij energietekort
2. Why is it important to know how cells die? Give 2 reasons and briefly explain.
Plasmamembraan wordt permeabel, waardoor het functioneren van de cel verstoord wordt en de
cel zal sterven. Mitochondriën zullen het begeven. Wanneer het celmembraan kapot is, lekt de cel.
Dit kan op verschillende manieren: aquaporines gaan water in en uit de cel brengen, ionenkanalen
kunnen dit ook. Gasdermine poriën, dit zijn grote eiwit kanalen, deze zijn belangrijk bij de laatste
stap van celdood om het celmembraan permeabel te maken, waardoor de inhoud van de cel naar
buiten kan lekken. Lipide peroxidatie door oxidatieve stress kan ook zorgen voor permeabiliteit.
2 redenen:
- Kankerontwikkeling: defecten in geprogrammeerde celdood kunnen leiden tot tumorgroei
en therapieresistentie
- Therapiedoelen: inzicht in celdoodmechanismen laat toe om gerichte kankertherapieën te
ontwikkelen die specifieke doodsmechanismen activeren
1
, 3. Briefly explain the composition and action mechanism of the necrosome. Include how it can be
activated and how it is negatively regulated.
Samenstelling: RIPK1, RIPK3 en MLKL
Werkingsmechanisme:
Dit complex is in normale condities niet
gevormd, geen celdood maar genactivering
en inflammatie. Indien dit onderbroken
wordt, door translatie inhibitie,
genactivering tegenhouden, wel dit
complex gevormd, ook wanneer de IAPs de
TAKs of ITKs inhibeert of uitknockt.
Complex II induceert celdood. SMAC
mimetics zijn hier belangrijk. Inactiveren
IAPs en zorgen dat celdood geïnduceerd
wordt. IIa en IIb: één verschil: TRADD heeft
adaptor meer, bij IIb is TRADD niet
aanwezig en RIPK1 belangrijk, ander
verschil is dat de kinase activiteit van RIPK1
in b is anders dan RIPK1 in a. Normaal
caspase 8 dat RIPK1 en RIPK3 verknipt =>
apoptose inductie, als caspase 8 geïnhibeerd wordt, krijg je back- up systeem en necroptose
inductie. Apoptose is eerste bescherming tegen pathogenen. Als de cel in apoptose gaat kan het
virus niet verspreiden, maar als het virus een caspase 8 analoog heeft, kan caspase 8 geblokkeerd
worden, maar via RIPK1 kan necrosoom gevormd worden, dit bestaat uit RIPK3 je krijgt lange B
amyloid structuren, gaat MLKL fosforyleren, gaat in de membraan een porie vormen. RIPK blokkeren
blokkeert necroptose. Pathway B is later ontdekt.
4. Briefly explain the composition and action mechanism of the apoptosome. Include how it can be
activated and how it is negatively regulated.
Samenstelling: cytochroom c, APAF1 en caspase 9
Werkingsmechanisme:
Mitochondriën die cytochroom C vrijstellen waardoor
een apoptosoom gevormd wordt en inductie van
apoptose geïnitieerd wordt.
De effectors BAX, BAK en BOK zorgen voor de pore in het
mitochondriaal membraam => start van apoptose
inductie. Door pore vorming is er cytochroom C release,
cytC zorgt voor shuttling elektronen over de membraan.
cytC gaat samen met adaptor APAF1, caspase 9 in het
apoptosoom activeren, hierdoor is er activering van
effector caspases 3,6,7 en inductie van apoptose. BAX en
BAK zijn goed gereguleerd, ze mogen niet spontaan
dimeriseren en voor apoptose zorgen. Dit is
gecontroleerd door BCL2 pro survival eiwitten. BCL2
zorgt ervoor dat apoptose niet gebeurd, in
kankercontext gaat BCL2 in hoge concentratie
voorkomen, overexpressie BCL2.
2
