Celldeath and cancer – deel 1
1. Celdood in ontwikkeling, homeostase en ziekte
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 (zoals bij auto immuunziekten, antigenen die eigen zijn waarop immuunsysteem
reageert). 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.
2. Hoe gaan wij celdood definiëren?
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.
3. Verschillende soorten celdood en betrokken
eiwitten
Parenchymale cellen zijn structurele
cellen, deze hebben vooral necroptose,
ferroptose en apoptose. Netose en
pyroptose komen vooral voor bij
immuuncellen, maar kan ook door
apoptose, ferroptose en necroptose. Het
celmembraan lekt en DAMPS komen vrij
bij alle vormen celdood (behalve
apoptose?), dit heeft een effect op het
immuunsysteem. 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.
1
,2
, 4. Intrinsieke en extrinsieke apoptose
4.1. Caspases
Caspasen hebben een andere structuur naar gelang hun functie. Caspasen met een DEDD domein zijn
initiërend, caspasen met een CARD domein ook. Caspasen zonder pro domein zijn uitvoerend.
Caspasen gaan knippen na een aspartaat. Ze zijn cysteïne afhankelijk, deze zijn dus heel belangrijk
voor de knip procedure.
4.2. Capsase signalisering
4.2.1. Activatie mechanisme
Caspasen komen voor in provorm, ze zijn niet actief, moeten geactiveerd worden door proteolytische
activering, door verknipping van het pro-domein en verknippen tussen kleine en grote subunit.
Katalytische dyad zit in het groot domein. Bij initiators zal het pro-domein dimeriseren, hierdoor
komen 2 caspasen bij elkaar = proximity induced activation, er is verknipping waardoor een
heterodimeer actief caspase verkregen wordt. Het verschil met effector caspasen is dat deze geen
pro- domein hebben. Hier is cleavage nodig. Meestal gebeurd dit door initiator caspasen. Initiator
caspases komen in lagere concentratie voor in de cel, als de concentratie te hoog is, is er auto
activatie, waardoor er spontane
dimerisatie is en activatie, daarom is er
een lage concentratie in de cel. Effector
caspasen komen voor in hoge
concentratie in de cel, deze kunnen niet
spontaan activeren. Dit komt omdat
een paar initiator caspasen dimeriseren
zorgt dat de effector caspases die in
hoge concentratie aanwezig zijn
geactiveerd worden, die andere
effectors kunnen activeren =>
amplificatie loop. Bescherming voor
spontane activatie en zorgt terwijl ook
voor snelle amplificatie, waardoor snel
apoptose bereikt wordt.
3
, 4.2.2. Structuur en functie
Structuur: heterodimeer, twee p10 en twee p20 die gespiegeld tegenover van elkaar heterodimeer
vormen. In p10 is er een gat waarin substraat bindt en kan verknipt worden. Cysteïne zit in dit gat, dit
is een belangrijk aminozuur om cleavage event te initiëren. Endopeptidasen die random proteasen of
AZ kunnen afknippen, caspasen hebben door het gat een substraat specificiteit, elke andere caspase
andere sequentie, type van sequentie bepaald specificiteit.
4.2.3. Katalytisch mechanisme
4.2.4. Substraat specificiteit
4.3. Death receptor signalisatie
Panel A: death receptoren: verschillende types,
TNFR1 gaat typisch genactivering induceren. TNF
stimuleren => NF-kB geactiveerd en hierdoor
activatie van vele genen, inflammatie en survival
genen. Indien er geen primair signaal is, bv
tegengehouden door pathogenen, (epi)genetische of
chemische factoren (panel C) is er een secundair
signaal => cel dood => bescherming.
Panel B: Fas en TRAIL1/2: hoofdfunctie is cell death,
geeft receptor gebonden complex 1. Indien dit
verstoord wordt door pathogenen, (epi)genetische of
chemische factoren (panel D), is er een back-up
systeem en is er genactivatie zodat het
immuunsysteem weet dat er iets mis is.
4
1. Celdood in ontwikkeling, homeostase en ziekte
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 (zoals bij auto immuunziekten, antigenen die eigen zijn waarop immuunsysteem
reageert). 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.
2. Hoe gaan wij celdood definiëren?
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.
3. Verschillende soorten celdood en betrokken
eiwitten
Parenchymale cellen zijn structurele
cellen, deze hebben vooral necroptose,
ferroptose en apoptose. Netose en
pyroptose komen vooral voor bij
immuuncellen, maar kan ook door
apoptose, ferroptose en necroptose. Het
celmembraan lekt en DAMPS komen vrij
bij alle vormen celdood (behalve
apoptose?), dit heeft een effect op het
immuunsysteem. 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.
1
,2
, 4. Intrinsieke en extrinsieke apoptose
4.1. Caspases
Caspasen hebben een andere structuur naar gelang hun functie. Caspasen met een DEDD domein zijn
initiërend, caspasen met een CARD domein ook. Caspasen zonder pro domein zijn uitvoerend.
Caspasen gaan knippen na een aspartaat. Ze zijn cysteïne afhankelijk, deze zijn dus heel belangrijk
voor de knip procedure.
4.2. Capsase signalisering
4.2.1. Activatie mechanisme
Caspasen komen voor in provorm, ze zijn niet actief, moeten geactiveerd worden door proteolytische
activering, door verknipping van het pro-domein en verknippen tussen kleine en grote subunit.
Katalytische dyad zit in het groot domein. Bij initiators zal het pro-domein dimeriseren, hierdoor
komen 2 caspasen bij elkaar = proximity induced activation, er is verknipping waardoor een
heterodimeer actief caspase verkregen wordt. Het verschil met effector caspasen is dat deze geen
pro- domein hebben. Hier is cleavage nodig. Meestal gebeurd dit door initiator caspasen. Initiator
caspases komen in lagere concentratie voor in de cel, als de concentratie te hoog is, is er auto
activatie, waardoor er spontane
dimerisatie is en activatie, daarom is er
een lage concentratie in de cel. Effector
caspasen komen voor in hoge
concentratie in de cel, deze kunnen niet
spontaan activeren. Dit komt omdat
een paar initiator caspasen dimeriseren
zorgt dat de effector caspases die in
hoge concentratie aanwezig zijn
geactiveerd worden, die andere
effectors kunnen activeren =>
amplificatie loop. Bescherming voor
spontane activatie en zorgt terwijl ook
voor snelle amplificatie, waardoor snel
apoptose bereikt wordt.
3
, 4.2.2. Structuur en functie
Structuur: heterodimeer, twee p10 en twee p20 die gespiegeld tegenover van elkaar heterodimeer
vormen. In p10 is er een gat waarin substraat bindt en kan verknipt worden. Cysteïne zit in dit gat, dit
is een belangrijk aminozuur om cleavage event te initiëren. Endopeptidasen die random proteasen of
AZ kunnen afknippen, caspasen hebben door het gat een substraat specificiteit, elke andere caspase
andere sequentie, type van sequentie bepaald specificiteit.
4.2.3. Katalytisch mechanisme
4.2.4. Substraat specificiteit
4.3. Death receptor signalisatie
Panel A: death receptoren: verschillende types,
TNFR1 gaat typisch genactivering induceren. TNF
stimuleren => NF-kB geactiveerd en hierdoor
activatie van vele genen, inflammatie en survival
genen. Indien er geen primair signaal is, bv
tegengehouden door pathogenen, (epi)genetische of
chemische factoren (panel C) is er een secundair
signaal => cel dood => bescherming.
Panel B: Fas en TRAIL1/2: hoofdfunctie is cell death,
geeft receptor gebonden complex 1. Indien dit
verstoord wordt door pathogenen, (epi)genetische of
chemische factoren (panel D), is er een back-up
systeem en is er genactivatie zodat het
immuunsysteem weet dat er iets mis is.
4
