Apoptose und programmierter Zelltod

Apoptose ist eine geordnete, genetisch kontrollierte Form des Zelltods, die eine Zelle sauber zerlegt, ein Prozess, der für die Gewebeformung und die Entfernung unerwünschter Zellen unerlässlich ist.

Definition

Apoptose ist eine regulierte Form des programmierten Zelltods, bei der eine Zelle ein internes proteolytisches Programm aktiviert, das sie in membranumhüllte Fragmente zerlegt, um eine saubere Entfernung zu ermöglichen.

Scope

Dieses Thema behandelt die Morphologie und den Zweck der Apoptose, die sie ausführenden Caspase-Proteasen, die intrinsischen mitochondrialen und extrinsischen Todesrezeptor-Signalwege, die diese aktivieren, die regulatorische Bcl-2-Proteinfamilie und die Beseitigung apoptotischer Zellen.

Core questions

• Was unterscheidet Apoptose von akzidentellem Zelltod?
• Welche Rolle spielen Caspasen bei der Ausführung der Apoptose?
• Wie lösen der intrinsische und der extrinsische Signalweg Apoptose aus?
• Wie wird die Entscheidung über Leben oder Tod durch die Bcl-2-Familie reguliert?

Key theories

Apoptose als reguliertes Programm

Kerr, Wyllie und Currie identifizierten Apoptose als eine eigenständige, kontrollierte Form des Zelltods mit charakteristischer Morphologie, getrennt von passiver Nekrose.

Genetische Kontrolle des programmierten Zelltods

Die genetische Analyse im Nematoden enthüllte definierte Gene, die den programmierten Zelltod steuern, wodurch eine konservierte molekulare Maschinerie, die der Apoptose zugrunde liegt, etabliert wurde.

Mechanisms

Die Apoptose wird durch Caspasen ausgeführt, Proteasen, die als inaktive Vorläufer existieren und, sobald sie aktiviert sind, viele zelluläre Zielstrukturen spalten, um die Zelle zu zerlegen, während die Membranintegrität erhalten bleibt. Der intrinsische Signalweg reagiert auf internen Stress, indem er Mitochondrien permeabilisiert, um Faktoren freizusetzen, die Caspasen aktivieren, gesteuert durch das Gleichgewicht von pro- und anti-apoptotischen Bcl-2-Familienproteinen. Der extrinsische Signalweg wird durch Todesrezeptor-Liganden an der Zelloberfläche ausgelöst. Die resultierenden apoptotischen Körper werden von benachbarten Zellen erkannt und phagozytiert, wodurch Entzündungen vermieden werden.

Clinical relevance

Apoptose formt sich entwickelnde Gewebe, entfernt überschüssige oder geschädigte Zellen und gleicht die Zellproduktion aus, was sie zu einer grundlegenden Voraussetzung für Entwicklung und Homöostase macht. Die hier gegebene Behandlung ist deskriptiv und nicht präskriptiv.

History

Die Beschreibung der Apoptose durch Kerr, Wyllie und Currie im Jahr 1972 definierte sie morphologisch; Horvitz, der im von Brenner etablierten Nematodenmodell arbeitete, identifizierte die Gene, die den programmierten Tod steuern, und zeigte deren Konservierung auf.

Key figures

• John Kerr
• Andrew Wyllie
• Robert Horvitz
• Sydney Brenner

Seminal works

• kerr1972
• horvitz1986

Frequently asked questions

Was sind Caspasen?

Caspasen sind Proteasen, die die Apoptose ausführen; sie werden als inaktive Formen hergestellt und spalten, sobald sie aktiviert sind, spezifische zelluläre Proteine, um die Zelle auf kontrollierte Weise zu zerlegen.

Warum ist Apoptose während der Entwicklung wichtig?

Der programmierte Zelltod entfernt Zellen, die nicht mehr benötigt werden, und hilft so, Strukturen wie Finger und Zehen zu formen und überschüssige Zellen zu eliminieren, was für die normale Entwicklung unerlässlich ist.