Morte Celular Programada

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<p>Morte celular</p><p>CAPÍTULO</p><p>18</p><p>O crescimento, o desenvolvimento e a manutenção de organismos multicelulares de-</p><p>pendem não apenas da produção de células, mas também de mecanismos que as des-</p><p>troem. A manutenção do tamanho do tecido, por exemplo, requer que as células morram</p><p>na mesma taxa em que são produzidas. Durante o desenvolvimento, padrões cuidado-</p><p>samente orquestrados de morte celular ajudam a determinar o tamanho e a forma dos</p><p>membros e de outros tecidos. As células também morrem quando se tornam danificadas</p><p>ou infectadas, que é uma forma de assegurar que elas sejam removidas antes que ame-</p><p>acem a saúde do organismo. Nesses e em muitos outros casos, a morte celular não é um</p><p>processo aleatório, mas ocorre por uma sequência de eventos moleculares programados,</p><p>nos quais a célula se autodestrói sistematicamente e é fagocitada por outras células, não</p><p>deixando traços. Na maioria dos casos, essa morte celular programada ocorre por um</p><p>processo chamado apoptose – do grego, “cair”, como as folhas de uma árvore.</p><p>As células que morrem por apoptose sofrem modificações morfológicas caracte-</p><p>rísticas. Elas se encolhem e condensam, o citoesqueleto colapsa, o envelope nuclear se</p><p>desfaz, e a cromatina nuclear se condensa e se quebra em fragmentos (Figura 18-1A).</p><p>A superfície da célula frequentemente abaula para o exterior e, se a célula for grande,</p><p>rompe-se em fragmentos fechados por uma membrana, chamados corpos apoptóticos.</p><p>A superfície da célula ou dos corpos apoptóticos torna-se quimicamente alterada, sendo</p><p>rapidamente engolfada por uma célula vizinha ou um macrófago (uma célula fagocíti-</p><p>ca especializada, discutida no Capítulo 22), antes que ela possa liberar seus conteúdos</p><p>(Figura 18-1B). Dessa maneira, a célula morre de forma ordenada e é rapidamente eli-</p><p>minada, sem causar uma resposta inflamatória prejudicial. Pelo fato de as células serem</p><p>fagocitadas e digeridas rapidamente, em geral existem poucas células mortas para serem</p><p>vistas, mesmo quando um grande número de células tenha morrido por apoptose. Tal-</p><p>vez tenha sido por isso que os biólogos ignoraram a apoptose por tantos anos e ainda</p><p>podem subestimar sua extensão.</p><p>Ao contrário da apoptose, as células animais que morrem em resposta a um dano</p><p>agudo, como um trauma ou uma falta de suprimento sanguíneo, geralmente morrem</p><p>por um processo chamado de necrose celular. As células necrosadas se expandem e</p><p>explodem, liberando seus conteúdos sobre as células adjacentes e provocando uma</p><p>resposta inflamatória (Figura 18-1C). Em muitos casos, a necrose provavelmente é</p><p>causada pela depleção energética, que leva a defeitos metabólicos e perda de gradien-</p><p>tes iônicos que normalmente ocorrem através da membrana celular. Uma forma de ne-</p><p>crose, chamada necroptose, é uma forma de morte celular programada disparada por</p><p>um sinal regulador específico de outras células, embora estejamos apenas começando</p><p>a entender seus mecanismos básicos.</p><p>Algumas formas de morte celular programada ocorrem em muitos organismos,</p><p>mas a apoptose é encontrada primeiramente em animais. Este capítulo se concentra nas</p><p>principais funções da apoptose, seu mecanismo e regulação, e como a apoptose excessi-</p><p>va ou insuficiente pode contribuir para doenças humanas.</p><p>Apoptose elimina células indesejadas</p><p>A quantidade de morte celular apoptótica que ocorre no desenvolvimento e tecido ani-</p><p>mal adulto é surpreendente. No sistema nervoso de vertebrados em desenvolvimento,</p><p>por exemplo, mais da metade de tipos distintos de células nervosas normalmente mor-</p><p>rem assim que são formados. Parece um grande desperdício que muitas células tenham</p><p>que morrer, especialmente sendo a maioria perfeitamente saudável no momento em</p><p>que se matam. Para que propósito serve essa morte celular massiva?</p><p>1022 PARTE IV Organização interna da célula</p><p>Em alguns casos, a resposta é clara. A morte celular ajuda a esculpir mãos e pés du-</p><p>rante o desenvolvimento embrionário: eles começam como estruturas em forma de pá,</p><p>e os dedos individuais se separam apenas quando as células entre eles morrem, como</p><p>ilustrado para uma pata de camundongo na Figura 18-2. Em outros casos, as células</p><p>morrem quando a estrutura formada por elas não é mais necessária. Quando um girino</p><p>se transforma em rã na metamorfose, as células da cauda morrem, e a cauda, que não é</p><p>necessária para a rã, desaparece. A apoptose também funciona como um processo de</p><p>controle de qualidade no desenvolvimento, eliminando células que são anormais, po-</p><p>sicionadas de forma incorreta, não funcionais ou potencialmente perigosas ao animal.</p><p>Exemplos surpreendentes ocorrem no sistema imune adaptativo de vertebrados, onde a</p><p>apoptose elimina o desenvolvimento de linfócitos T e B que falham tanto em produzir re-</p><p>ceptores antígeno-específicos potencialmente utilizáveis quanto em produzir receptores</p><p>autorreativos que originam células potencialmente perigosas (discutido no Capítulo 24);</p><p>ela também elimina muitos dos linfócitos ativados por uma infecção, depois que tenham</p><p>ajudado a destruir os micróbios responsáveis.</p><p>Em tecidos adultos que não estão crescendo nem condensando, a morte celular e</p><p>a divisão celular devem ser firmemente reguladas para assegurar que estejam em exato</p><p>equilíbrio. Se parte do fígado é removida em um rato adulto, por exemplo, a proliferação</p><p>de células do fígado aumenta para compensar a perda. Ao contrário, se o rato é tratado</p><p>com fenobarbital – que estimula a divisão de células do fígado (e, consequentemente, o</p><p>aumento do fígado) – e então o tratamento é finalizado, a apoptose no fígado aumenta</p><p>bastante até que o fígado tenha retornado ao seu tamanho original, geralmente dentro</p><p>de uma semana. Então, o fígado é mantido em um tamanho constante por meio da regu-</p><p>lação da taxa de morte e de nascimento celular. Os mecanismos de controle responsáveis</p><p>por essa regulação são em grande parte desconhecidos.</p><p>As células animais podem reconhecer dano em suas várias organelas e, se o dano</p><p>for grande o suficiente, elas podem matar a si mesmas entrando em apoptose. Um exem-</p><p>plo importante é o dano no DNA, que pode produzir mutações que promovem câncer</p><p>se não forem reparadas. As células possuem várias vias de detecção de danos no DNA e</p><p>entram em apoptose caso não possam repará-los.</p><p>A apoptose depende de uma cascata proteolítica intracelular</p><p>mediada por caspases</p><p>A apoptose é disparada por membros de uma família de proteases intracelulares espe-</p><p>cializadas, que clivam sequências específicas em numerosas proteínas dentro da célula,</p><p>proporcionando, assim, mudanças dramáticas que levam à morte celular e ao engolfa-</p><p>mento. Essas proteases têm uma cisteína no seu sítio ativo e clivam suas proteínas-alvo</p><p>em ácidos aspárticos específicos; elas são então chamadas de caspases (c para cisteína e</p><p>asp para ácido aspártico). As caspases são sintetizadas na célula como precursores inati-</p><p>vos e são ativadas apenas durante a apoptose. Existem duas principais classes de caspa-</p><p>ses apoptóticas: caspases inciadoras e caspases executoras.</p><p>Figura 18-1 Duas formas distintas de</p><p>morte celular. Essas micrografias eletrô-</p><p>nicas mostram células que morreram por</p><p>apoptose (A e B) ou por necrose (C). As</p><p>células em (A) ou (C) morreram em uma</p><p>placa de cultura, enquanto a célula em (B)</p><p>morreu em um tecido em desenvolvimento</p><p>e foi engolfada por uma célula fagocítica.</p><p>Observe que as células em (A) e (B) estão</p><p>condensadas, mas parecem relativamente</p><p>intactas, enquanto a célula em (C) parece</p><p>ter explodido. Os grandes vacúolos visíveis</p><p>no citoplasma da célula em (A) são uma</p><p>característica variável da apoptose. (Corte-</p><p>sia de Julia Burne.)</p><p>(C)(A)</p><p>10 �m</p><p>(B)</p><p>Célula morta</p><p>engolfada</p><p>Célula fagocítica</p><p>1 mm</p><p>(B)</p><p>(A)</p><p>Figura 18-2 Formação dos dedos na pata</p><p>do camundongo em desenvolvimento</p><p>por apoptose. (A) A pata, nesse feto de</p><p>camundongo, foi marcada com um corante</p><p>que marca especificamente as células que</p><p>sofreram apoptose. As células apoptóticas</p><p>aparecem como pontos verdes brilhantes entre</p><p>os dedos em desenvolvimento. (B) A morte de</p><p>células interdigitais</p><p>eliminou o tecido entre os</p><p>dedos em desenvolvimento, como visto um</p><p>dia mais tarde, quando existem poucas células</p><p>apoptóticas. (De W. Wood et al., Development</p><p>127:5245–5252, 2000. Com permissão de The</p><p>Company of Biologists.)</p><p>CAPÍTULO 18 Morte celular 1023</p><p>As caspases iniciadoras, como indica seu nome, iniciam o processo apoptótico.</p><p>Elas normalmente existem como monômeros solúveis e inativos no citosol. Um sinal</p><p>apoptótico dispara a montagem de grandes plataformas proteicas que congregam múl-</p><p>tiplas caspases iniciadoras em grandes complexos. Dentro desses complexos, pares de</p><p>caspases se associam para formar dímeros, resultando na ativação da protease (Figu-</p><p>ra 18-3). Cada caspase no dímero, então, cliva seu parceiro em um sítio específico no</p><p>domínio de protease, o que estabiliza o complexo ativo e é requerido para o funciona-</p><p>mento apropriado da enzima na célula.</p><p>A principal função das caspases iniciadoras é ativar as caspases executoras.</p><p>Estas normalmente existem como dímeros inativos. Quando são clivadas por uma</p><p>caspase iniciadora no sítio no domínio da protease, o sítio ativo é rearranjado de uma</p><p>conformação inativa para uma ativa. Um complexo de caspase inciadora pode ativar</p><p>muitas capases executoras, resultando em uma amplificação da cascata proteolítica.</p><p>Uma vez ativada, caspases executoras catalisam os diversos eventos de clivagem de</p><p>proteínas que matam a célula.</p><p>Várias abordagens experimentais têm levado à identificação de mais de 1.000</p><p>proteínas que são clivadas por caspases durante a apoptose. Apenas algumas dessas</p><p>proteínas têm sido estudadas em detalhe. Estas incluem as laminas nucleares, cuja</p><p>clivagem provoca a degradação irreversível da lâmina nuclear (discutido no Capítulo</p><p>12). Outro alvo é uma proteína que normalmente detém uma endonuclease que degra-</p><p>da DNA em uma forma inativa; sua clivagem libera a endonuclease para fragmentar o</p><p>DNA no núcleo da célula (Figura 18-4). Outras proteínas-alvo incluem componentes</p><p>do citoesqueleto e proteínas de adesão célula-célula que ligam as células às suas vizi-</p><p>nhas; a clivagem dessas proteínas ajuda a célula apoptótica a arredondar-se e desligar-</p><p>-se das suas vizinhas, tornando mais fácil para uma célula vizinha engolfá-la, ou, no</p><p>caso de uma célula epitelial, para a célula vizinha retirar a célula apoptótica da camada</p><p>celular. A cascata da caspase não é apenas destrutiva e autoamplificável, mas também</p><p>é irreversível; assim, uma vez que a célula começa a via para a destruição, ela não pode</p><p>voltar atrás.</p><p>Como a primeira caspase inciadora é ativada em resposta a um sinal apoptótico?</p><p>Os dois mecanismos de ativação mais bem entendidos em células de mamíferos são cha-</p><p>mados de via extrínseca e via intrínseca ou mitocondrial. Cada uma usa a sua própria</p><p>caspase iniciadora e sistema de ativação, como vamos discutir.</p><p>Figura 18-3 Ativação da caspase du-</p><p>rante a apoptose. Uma caspase iniciado-</p><p>ra contém um domínio de protease na sua</p><p>região carboxiterminal e um pequeno do-</p><p>mínio de interação com uma proteína per-</p><p>to do seu aminoterminal. Os sinais apop-</p><p>tóticos disparam um conjunto de proteínas</p><p>adaptadoras, carregando múltiplos sítios</p><p>de ligação para o domínio aminoterminal</p><p>da caspase. Uma vez que as proteínas</p><p>adaptadoras tenham se ligado, as caspases</p><p>iniciadoras dimerizam e são, desse modo,</p><p>ativadas, levando à clivagem de um sítio</p><p>específico nos seus domínios de protease.</p><p>Cada domínio de protease é assim rear-</p><p>ranjado em uma subunidade maior e uma</p><p>menor. Em alguns casos (não mostrado),</p><p>o domínio de ligação ao adaptador da</p><p>caspase iniciadora é também clivado (ver</p><p>Figura 18-5). As caspases executoras são</p><p>inicialmente formadas como dímeros</p><p>inativos. Após a clivagem em um sítio do</p><p>domínio da protease por uma caspase</p><p>iniciadora, o dímero de caspase executora</p><p>sofre uma mudança conformacional que</p><p>o ativa. Então, a caspase executora cliva</p><p>uma variedade de proteínas-chave, levan-</p><p>do à morte controlada da célula.</p><p>Domínio de</p><p>ligação ao</p><p>adaptador</p><p>Domínio de</p><p>protease</p><p>Sítios de</p><p>clivagem</p><p>Monômeros inativados</p><p>Caspase iniciadora</p><p>(caspases 8, 9)</p><p>Caspase executora</p><p>(caspases 3, 6, 7)</p><p>Sinal</p><p>apoptótico</p><p>Proteínas adaptadoras</p><p>DIMERIZAÇÃO,</p><p>ATIVAÇÃO E</p><p>CLIVAGEM</p><p>ATIVAÇÃO POR</p><p>CLIVAGEM</p><p>Subunidade</p><p>maior</p><p>Subunidade</p><p>menorCaspase</p><p>ativa</p><p>Caspase ativa</p><p>CLIVAGEM DE</p><p>MÚLTIPLOS</p><p>SUBSTRATOS</p><p>APOPTOSE</p><p>1024 PARTE IV Organização interna da célula</p><p>Receptores de morte na superfície celular ativam a via extrínseca</p><p>da apoptose</p><p>A ligação de proteínas de sinalização extracelular a receptores de morte na superfície</p><p>celular dispara a via extrínseca da apoptose. Os receptores de morte são proteínas trans-</p><p>membrana contendo um domínio extracelular de ligação ao ligante, um domínio trans-</p><p>membrana único e um domínio de morte intracelular, o qual é requerido pelos recep-</p><p>tores para ativar o programa apoptótico. Os receptores são homotrímeros e pertencem</p><p>à família de receptores do fator de necrose tumoral (TNF, tumor necrosis factor), o qual</p><p>inclui um receptor para o próprio TNF e o receptor de morte Fas. Os ligantes que ativam</p><p>os receptores de morte também são homotrímeros; eles são estruturalmente relaciona-</p><p>dos e pertencem à família TNF de proteínas sinalizadoras.</p><p>Um exemplo bem entendido de como os receptores de morte disparam a via ex-</p><p>trínseca da apoptose é a ativação de Fas na superfície da célula-alvo pelo ligante Fas</p><p>na superfície de um linfócito (citotóxico) matador. Quando ativado pela ligação do li-</p><p>gante Fas, domínios de morte na cauda citosólica dos receptores de morte Fas, ligam-</p><p>-se a proteínas adaptadoras intracelulares, que, por sua vez, ligam caspases iniciadoras</p><p>(caspase-8 principalmente), formando um complexo de sinalização indutor de morte</p><p>(DISC). Uma vez dimerizada e ativada em DISC, as caspases iniciadoras clivam seus par-</p><p>ceiros e então ativam caspases executoras a jusante (downstream) para induzir apoptose</p><p>(Figura 18-5). Em algumas células a via extrínseca recruta a via apoptótica intrínseca</p><p>para amplificar a cascata da caspase e matar a célula.</p><p>(B)</p><p>(A) (C)</p><p>0 1 3 6 12</p><p>Tempo (h)</p><p>iCAD</p><p>iCAD</p><p>clivada</p><p>Caspase</p><p>executora</p><p>CAD</p><p>inativo</p><p>CAD</p><p>ativa</p><p>DNA fragmentado</p><p>Figura 18-4 Fragmentação do DNA durante a apoptose. (A) Em células saudáveis, a endonuclease CAD se</p><p>associa com seu inibidor, iCAD. A ativação de caspases executoras na célula leva à clivagem de iCAD, que libera a nu-</p><p>clease. CAD ativada corta o DNA cromossômico entre nucleossomos, resultando na produção de fragmentos de DNA</p><p>que formam um padrão em escada (ladder) (veja B) na eletroforese em gel. (B) Os linfócitos de timo de camundongo</p><p>foram tratados com um anticorpo contra o receptor de morte Fas, de superfície celular (discutido no texto), induzin-</p><p>do as células a entrarem em apoptose. O DNA foi extraído nos tempos indicados na figura e os fragmentos foram</p><p>separados por tamanho por eletroforese em gel de agarose e corados com brometo de etídio. Como as clivagens</p><p>ocorrem nas regiões de ligação entre os nucleossomos, os fragmentos se separam em um padrão característico de</p><p>escada no gel. Observe que na eletroforese em gel, pequenas moléculas são mais amplamente separadas na parte de</p><p>baixo do gel, dessa forma a remoção de um único nucleossomo tem um enorme efeito aparente na sua mobilidade</p><p>em gel. (C) Os núcleos apoptóticos podem ser detectados usando uma técnica que adiciona uma marca fluorescente</p><p>nas extremidades do DNA. Na imagem mostrada aqui, essa técnica foi usada em um corte de tecido de um broto de</p><p>perna de pinto em desenvolvimento; esse corte transversal através da pele e do tecido subjacente é de uma região</p><p>entre dois dígitos em desenvolvimento, tal como indicado na ilustração da parte inferior da figura. O procedimento</p><p>é chamado de TUNEL (TdT-mediated dUTP nick end labeling), porque a enzima desoxinucleotidiltransferase terminal</p><p>(TdT) adiciona cadeias do desoxinucleotídeo (dUTP) marcado à terminação 3’-OH do fragmento de DNA. A presença</p><p>de um grande número de fragmentos de DNA resulta, dessa forma, em</p><p>pontos fluorescentes brilhantes em células</p><p>apoptóticas. (B, de D. McIlroy et al., Genes Dev. 14:549–558, 2000. Com permissão de Cold Spring Harbor Labora-</p><p>tory Press; C, de V. Zuzarte-Luís e J.M. Hurlé, Int. J. Dev. Biol. 46:871–876, 2002. Com permissão de UBC Press.)</p><p>CAPÍTULO 18 Morte celular 1025</p><p>Muitas células produzem proteínas inibidoras que agem para controlar a via ex-</p><p>trínseca. Algumas células, por exemplo, produzem a proteína FLIP que se assemelha à</p><p>caspase iniciadora mas não possui atividade de protease, porque falta a cisteína-chave</p><p>no seu sítio ativo. FLIP dimeriza-se com caspase-8 no complexo DISC; embora a caspa-</p><p>se-8 pareça ser ativa nesses heterodímeros, ela não é clivada no sítio requerido para sua</p><p>ativação estável e o sinal apoptótico é bloqueado. Tais mecanismos inibidores ajudam a</p><p>prevenir a ativação inapropriada da via extrínseca da apoptose.</p><p>A via intrínseca da apoptose depende da mitocôndria</p><p>As células podem ativar também seus programas de apoptose de dentro da célula, fre-</p><p>quentemente em resposta ao estresse, tal como o dano do DNA ou em resposta a sinais</p><p>de desenvolvimento. Em células de vertebrados, essas respostas são governadas por vias</p><p>apoptóticas intrínsecas ou mitocondriais, que dependem da liberação de proteínas</p><p>mitocondriais no citosol, que normalmente residem no espaço intermembrana dessas</p><p>organelas (ver Figura 12-19). Algumas das proteínas liberadas ativam a cascata proteolí-</p><p>tica de caspases no citoplasma, levando à apoptose.</p><p>Uma proteína-chave na via intrínseca é o citocromo c, um componente solúvel em</p><p>água da cadeia transportadora de elétrons da mitocôndria. Quando liberada no citosol</p><p>(Figura 18-6), ela assume uma nova função: liga-se a uma proteína adaptadora chama-</p><p>da Apaf1 (fator 1 de ativação da protease apoptótica), promovendo a oligomerização de</p><p>Apaf1 em um heptâmero tipo roda, chamado apoptossomo. Então as proteínas Apaf1</p><p>no apoptossomo recrutam as proteínas caspase-9 inciadoras, que, acredita-se serem ati-</p><p>vadas pela proximidade no apoptossomo, tal como a caspase-8 é ativada em DISC. As</p><p>moléculas caspases-9 ativadas ativam então caspases executoras para induzir apoptose</p><p>(Figura 18-7).</p><p>Proteínas Bcl2 regulam a via intrínseca da apoptose</p><p>A via intrínseca da apoptose é firmemente regulada para assegurar que células cometam</p><p>suicídio apenas quando for apropriado. A principal classe de reguladores intracelulares</p><p>da via intrínseca é a família de proteínas Bcl2, as quais, como a família das caspases, são</p><p>conservadas de vermes a humanos ao longo da evolução; a proteína Bcl2 humana, por</p><p>exemplo, pode suprimir a apoptose quando expressa em vermes Caenorhabditis elegans.</p><p>As proteínas da família Bcl2 de mamíferos regulam a via intrínseca da apoptose,</p><p>principalmente controlando a liberação, no citosol, de citocromo c e de outras proteínas</p><p>mitocondriais intermembrana. Algumas proteínas da família Bcl2 são pro-apoptóticas</p><p>Figura 18-5 A via extrínseca da apop-</p><p>tose ativada por meio de receptores</p><p>de morte Fas. Ligantes triméricos Fas na</p><p>superfície de linfócitos killer interagem</p><p>com receptores Fas triméricos na superfície</p><p>da célula-alvo, levando a um agrupamento</p><p>de muitos receptores triméricos de ligação</p><p>ao ligante (para maior clareza, apenas um</p><p>trímero é mostrado aqui). O agrupamento</p><p>dos receptores ativa domínios de morte</p><p>nas caudas dos receptores, que interagem</p><p>com domínios similares na proteína adap-</p><p>tadora FADD (FADD de domínio de morte</p><p>associado a Fas; do inglês: Fas-associated</p><p>death domain). Então, cada proteína FADD</p><p>recruta uma caspase iniciadora (caspase-8)</p><p>por meio de um domínio efetor de morte</p><p>em ambos, FADD e caspase, formando um</p><p>complexo de sinalização indutor de morte</p><p>(DISC). No DISC, duas caspases iniciadoras</p><p>adjacentes interagem e clivam uma a</p><p>outra para formar um dímero de protease</p><p>ativo, que então se autocliva na região de</p><p>ligação da protease ao domínio efetor de</p><p>morte. Isso estabiliza e libera o dímero ati-</p><p>vo da caspase no citosol, que então ativa</p><p>caspases executoras, clivando-as.</p><p>DISC</p><p>Linfócito matador (killer)</p><p>Domínio de</p><p>morte</p><p>Domínio efetor</p><p>de morte</p><p>Domínio efetor</p><p>de morte</p><p>Proteína</p><p>adapta-</p><p>dora</p><p>FADD</p><p>Caspase-8</p><p>Receptor de morte Fas</p><p>Ligante Fas</p><p>Célula-alvo</p><p>AGRUPAMENTO</p><p>DE DISC</p><p>ATIVAÇÃO E</p><p>CLIVAGEM DE</p><p>CASPASE-8</p><p>Ativação de</p><p>caspases</p><p>executoras</p><p>Célula-alvo apoptótica</p><p>Caspase-8</p><p>ativada</p><p>1026 PARTE IV Organização interna da célula</p><p>e promovem a apoptose através do aumento da libertação, ao passo que outras são an-</p><p>tiapoptóticas e inibem a apoptose através do bloqueio da libertação. As proteínas pró-</p><p>-apoptóticas e antiapoptóticas podem se ligar umas às outras em várias combinações</p><p>para formar heterodímeros, nos quais as duas proteínas inibem as funções umas das</p><p>outras. O balanço entre as atividades dessas duas classes funcionais de proteínas da fa-</p><p>mília Bcl2 determina se células de mamíferos vivem ou morrem pela via intrínseca da</p><p>apoptose.</p><p>Como ilustrado na Figura 18-8, as proteínas antiapoptóticas da família Bcl2, in-</p><p>cluindo a própria Bcl2 (membro fundador da família Bcl2) e BclXL, compartilham quatro</p><p>domínios (BH1-4) homólogos (BH) característicos de Bcl2. As proteínas pró-apoptóticas</p><p>da família Bcl2 consistem em duas subfamílias – as proteínas efetoras da família Bcl2 e as</p><p>proteínas BH3-apenas. As proteínas efetoras principais são Bax e Bak, que são estrutu-</p><p>ralmente similares a Bcl2 sem o domínio BH4. As proteínas BH3–apenas compartilham</p><p>homologia de sequência com Bcl2 somente no domínio BH3.</p><p>Figura 18-6 Liberação do citocromo</p><p>c da mitocôndria na via intrínseca da</p><p>apoptose. Micrografias de fluorescência</p><p>de células de câncer humanas em cultura.</p><p>(A) Células-controle foram transfectadas</p><p>com um gene que codifica uma proteína</p><p>de fusão consistindo no citocromo c ligado</p><p>à proteína verde fluorescente (citocromo</p><p>c-GFP); elas também foram tratadas com</p><p>um corante vermelho que se acumula na</p><p>mitocôndria. A distribuição sobreposta de</p><p>verde e vermelho indica que o citocromo</p><p>c-GFP está localizado na mitocôndria. (B)</p><p>As células que expressam o citocromo c-</p><p>-GFP foram irradiadas com luz ultravioleta</p><p>(UV) para induzir a via intrínseca da apop-</p><p>tose e foram fotografadas 5 horas mais</p><p>tarde. As seis células na metade inferior</p><p>dessa micrografia liberaram seus citocro-</p><p>mos c da mitocôndria no citosol, enquanto</p><p>as células da metade superior da micro-</p><p>grafia ainda não liberaram (Animação</p><p>18.1). (De J.C. Goldstein et al., Nat. Cell</p><p>Biol. 2:156–162, 2000. Com permissão de</p><p>Macmillan Publishers Ltd.)</p><p>Apaf1</p><p>LIBERAÇÃO DO</p><p>CITOCROMO c</p><p>Citocromo c no</p><p>espaço intermembrana</p><p>ATIVAÇÃO DE</p><p>Apaf1 POR</p><p>CITOCROMO c</p><p>AGRUPAMENTO DO</p><p>APOPTOSSOMA</p><p>RECRUTAMENTO</p><p>DE CASPASE-9</p><p>Caspase-9</p><p>Mitocôndria</p><p>CARD</p><p>CARD</p><p>Apoptossoma</p><p>Ativação da caspase-9, que</p><p>cliva e ativa, dessa forma,</p><p>caspases executoras</p><p>CASCATA DAS CASPASES</p><p>LEVANDO À APOPTOSE</p><p>ESTÍMULO</p><p>APOPTÓTICO</p><p>Figura 18-7 A via intrínseca da apoptose. Estímulos apoptóticos intracelulares provocam a liberação do citocromo c na mitocôndria, que interage com</p><p>Apaf1. A ligação do citocromo c induz Apaf1 a se desenovelar parcialmente, expondo um domínio que interage com o mesmo domínio em outras moléculas</p><p>de Apaf1 ativadas. Sete proteínas Apaf1 ativadas formam um grande complexo na forma de um anel chamado apoptossoma. Cada proteína Apaf1 contém um</p><p>domínio de recrutamento da caspase (CARD), e esses são agrupados acima do eixo central do apoptossoma. CARDs ligam-se em domínios similares em múl-</p><p>tiplas moléculas de caspase-9, que são então recrutadas para o apoptossoma e ativadas. O mecanismo de ativação da caspase-9 ainda não é bem entendido:</p><p>provavelmente resulta da dimerização e clivagem de proteínas caspase-9 adjacentes, mas poderia também depender de interações entre caspase-9 e Apaf1.</p><p>Uma vez ativada, a caspase-9 cliva, ativando, dessa forma, as caspases executoras a jusante. Observe que CARD está relacionada em estrutura e função com o</p><p>domínio efetor de morte da caspase-8 (ver Figura 18-5). Alguns cientistas usam</p><p>o termo “apoptossoma” para se referir ao complexo contendo caspase-9.</p><p>25 �m10 �m</p><p>Citocromo-c-GFP Corante mitocondrial Citocromo-c-GFP</p><p>(A) CÉLULAS-CONTROLE (B) CÉLULAS TRATADAS COM UV</p><p>CAPÍTULO 18 Morte celular 1027</p><p>Quando um estímulo apoptótico dispara a via intrínseca, proteínas efetoras da</p><p>família Bcl2 pró-apoptóticas tornam-se ativadas e se agregam para formar oligômeros</p><p>na membrana externa da mitocôndria, induzindo a liberação do citocromo c e outras</p><p>proteínas intermembranas por um mecanismo desconhecido (Figura 18-9). Em célu-</p><p>las de mamíferos, Bax e Bak são as principais proteínas efetoras da família Bcl2, e ao</p><p>menos uma delas é necessária para a via intrínseca de apoptose funcionar: as células</p><p>de camundongo mutantes sem ambas as proteínas são resistentes a todos os sinais pró-</p><p>-apoptóticos que normalmente ativam essa via. Enquanto Bak está ligada à membrana</p><p>externa mitocondrial, mesmo na ausência de um sinal apoptótico, Bax está principal-</p><p>mente localizada no citosol e se transloca para a mitocôndria apenas depois que um</p><p>sinal apoptótico a ativa. Como discutido a seguir, a ativação de Bax e Bak geralmente</p><p>depende de proteínas pró-apoptóticas BH3-apenas ativadas.</p><p>As proteínas da família Bcl2 antiapoptóticas, como Bcl2 e BclXL, também estão</p><p>localizadas na superfície citosólica da membrana mitocondrial externa, onde ajudam a</p><p>impedir a liberação inapropriada de proteínas intermembrana. As proteínas da família</p><p>Bcl2 antiapoptóticas inibem a apoptose principalmente pela ligação e inibição de proteí-</p><p>nas da família Bcl2 pró-apoptóticas – tanto na membrana mitocondrial como no citosol.</p><p>Na membrana mitocondrial externa, por exemplo, elas ligam-se a Bak e impedem a sua</p><p>oligomerização, consequentemente inibindo a liberação de citocromo c e outras proteí-</p><p>nas intermembranas. Existem ao menos cinco proteínas da família Bcl2 antiapoptóticas</p><p>em mamíferos, e cada célula de mamífero requer ao menos uma para sobreviver. En-</p><p>tretanto, um número dessas proteínas deve ser inibido para que a via intrínseca induza</p><p>apoptose; as proteínas BH3-apenas fazem a mediação da inibição.</p><p>As proteínas BH3-apenas são a maior subclasse de proteínas da família Bcl2.</p><p>A célula tanto as produz como as ativa em resposta a um estímulo apoptótico, e elas</p><p>são conhecidas por promoverem a apoptose principalmente pela inibição de proteínas</p><p>antiapoptóticas. Seus domínios BH3 ligam-se a uma fenda hidrofóbica longa nas pro-</p><p>teínas da família Bcl2 antiapoptóticas, neutralizando sua atividade. Essa ligação e a ini-</p><p>bição permitem o agregamento de Bax e Bak na superfície da mitocôndria, a qual dis-</p><p>para a liberação de proteínas mitocondriais intermembranas que induzem a apoptose</p><p>Figura 18-8 As três classes de proteí-</p><p>nas da família Bcl2. Observe que o do-</p><p>mínio BH3 é o único domínio BH compar-</p><p>tilhado por todos os membros da família</p><p>Bcl2; ele medeia interações diretas entre</p><p>membros das famílias pró-apoptótica e</p><p>antiapoptótica.</p><p>Proteína</p><p>antiapoptótica</p><p>da família Bcl2</p><p>(ex., Bcl2, BclXL)</p><p>Proteína efetora</p><p>pró-apoptótica</p><p>da família Bcl2</p><p>(ex., Bax, Bak)</p><p>Proteína</p><p>pró-apoptótica</p><p>BH3-apenas</p><p>(ex., Bad, Bim,</p><p>Bid, Puma, Noxa)</p><p>BH4 BH3 BH1 BH2</p><p>Figura 18-9 O papel de proteínas</p><p>efetoras pró-apoptóticas da família</p><p>Bcl2 (principalmente Bax e Bak) na</p><p>liberação de proteínas intermembra-</p><p>na mitocondriais na via intrínseca</p><p>da apoptose. Quando ativadas por um</p><p>estímulo apoptótico, as proteínas efetoras</p><p>da família Bcl2 se agregam na membrana</p><p>externa mitocondrial e liberam citocromo</p><p>c e outras proteínas do espaço intermem-</p><p>branas para o citosol, por um mecanismo</p><p>desconhecido.</p><p>ESTÍMULO</p><p>APOPTÓTICOProteína efetora</p><p>inativa da família Bcl2</p><p>Espaço</p><p>intermembrana</p><p>Agregado de</p><p>proteínas efetoras</p><p>ativas da família Bcl2</p><p>Citocromo c</p><p>Outras proteínas no</p><p>espaço intermembranas</p><p>1028 PARTE IV Organização interna da célula</p><p>(Figura 18-10). Algumas proteínas BH3-apenas podem ligar-se diretamente a Bax e Bak</p><p>para ajudar a estimular sua agregação.</p><p>As proteínas BH3-apenas proporcionam a ligação crucial entre estímulos apoptó-</p><p>ticos e a via intrínseca da apoptose, com diferentes estímulos ativando diferentes proteí-</p><p>nas BH3-apenas. Alguns sinais de sobrevivência extracelulares, por exemplo, impedem</p><p>a apoptose pela inibição da síntese ou atividade de certas proteínas BH3-apenas (ver</p><p>Figura 18-12B). Similarmente, em resposta ao dano do DNA que não pode ser reparado,</p><p>as proteínas p53 supressoras de tumor se acumulam (discutido nos Capítulos 17 e 20) e</p><p>ativam a transcrição de genes que codificam proteínas BH3-apenas Puma e Noxa. Essas</p><p>proteínas BH3-apenas disparam a via intrínseca, eliminando, desse modo, uma célula</p><p>potencialmente perigosa, que, caso contrário, poderia se tornar cancerosa.</p><p>Como mencionado anteriormente, em algumas células, a via apoptótica extrínse-</p><p>ca recruta a via intrínseca para amplificar a cascata de caspase para matar a célula. A</p><p>proteína BH3-apenas Bid é a conexão entre as duas vias. Bid está normalmente inativa.</p><p>Contudo, quando receptores de morte ativam a via extrínseca em algumas células, a cas-</p><p>pase iniciadora, caspase-8, cliva Bid, produzindo uma forma ativa de Bid que se trans-</p><p>loca para a membrana externa mitocondrial e inibe proteínas antiapoptóticas da família</p><p>Bcl2, amplificando assim o sinal de morte.</p><p>IAPs ajudam no controle das caspases</p><p>Pelo fato de a ativação da cascata de caspases causar morte certa, as células empregam</p><p>múltiplos mecanismos robustos para assegurar que essas proteases sejam ativadas</p><p>apenas quando necessário. Uma linha de defesa é fornecida por uma família de pro-</p><p>Figura 18-10 Como as proteínas da</p><p>família Bcl2 antiapoptóticas e BH3-</p><p>-apenas pró-apoptóticas regulam a via</p><p>intrínseca da apoptose. (A) Na ausência</p><p>de estímulos apoptóticos, as proteínas</p><p>antiapoptóticas da família Bcl2 se ligam e</p><p>inibem proteínas efetoras da família Bcl2</p><p>na membrana externa mitocondrial (e no</p><p>citosol – não mostrado). (B) Na presença</p><p>de estímulos apoptóticos, as proteínas</p><p>BH3-apenas são ativadas e se ligam a</p><p>proteínas antiapoptóticas da família Bcl2,</p><p>assim elas já não podem inibir proteínas</p><p>efetoras da família Bcl2; essas últimas</p><p>tornam-se ativadas, agregam-se na mem-</p><p>brana externa da mitocôndria e promovem</p><p>a liberação de proteínas intermembranas</p><p>mitocondriais para o citosol. Algumas</p><p>proteínas BH3-apenas ativadas podem</p><p>estimular a liberação de proteínas mito-</p><p>condriais de modo indireto por meio da</p><p>ligação e ativação de proteínas efetoras da</p><p>família Bcl2. Apesar de não mostrado, as</p><p>proteínas antiapoptóticas da família Bcl2</p><p>estão ligadas à superfície mitocondrial.</p><p>Proteína efetora</p><p>inativa da família Bcl2</p><p>Citocromo c</p><p>Outras proteínas no</p><p>espaço intermembrana</p><p>ESTÍMULO</p><p>APOPTÓTICO</p><p>Proteínas efetoras</p><p>ativas da família Bcl2</p><p>agregadas</p><p>Citocromo c</p><p>Proteína</p><p>BH3-apenas</p><p>ativada</p><p>(A) VIA INTRÍNSECA INATIVA</p><p>(B) ATIVAÇÃO DA VIA INTRÍNSECA</p><p>Proteína antiapoptótica</p><p>ativa da família Bcl2</p><p>Proteína antiapoptótica</p><p>inativada da família Bcl2</p><p>Proteínas</p><p>intermembrana liberadas</p><p>CAPÍTULO 18 Morte celular 1029</p><p>teínas chamadas inibidores de apoptose (IAPs). Essas proteínas foram inicialmente</p><p>identificadas em certos vírus de insetos (baculovírus), que codificam as proteínas IAP</p><p>para evitar que a célula hospedeira infectada pelo vírus cometa suicídio por apoptose.</p><p>Sabe-se atualmente que muitas células animais também produzem proteínas IAP.</p><p>Todas IAPs têm um ou mais domínios BIR (repetições IAP de baculovírus, de bacu-</p><p>lovirus IAP repeat), que permitem a elas ligarem-se e inibirem caspases ativadas. Algu-</p><p>mas IAPs também fazem a poliubiquitinação das caspases, marcando as caspases para</p><p>destruição pelos proteassomos. Dessa maneira, as IAPs estabelecem um limiar inibidor</p><p>que caspases devem cruzar para disparar a apoptose.</p><p>Ao menos na Drosophila, a barreira inibidora proporcionada pelas IAPs pode ser</p><p>neutralizada por proteínas anti-IAP, as quais são produzidas em resposta a vários estí-</p><p>mulos apoptóticos. Existem numerosos anti-IAPs em moscas, incluindo Reaper,</p><p>Grim e</p><p>Hid, e sua única semelhança estrutural é o motivo pequeno, N-terminal de ligação a IAP,</p><p>o qual liga o domínio BIR de IAPs, impedindo o domínio de se ligar a uma caspase. A</p><p>deleção dos três genes que codificam Reaper, Grim e Hid bloqueia a apoptose em mos-</p><p>cas. Inversamente, a inativação de um dos dois genes que codificam IAPs em Drosophila</p><p>faz todas as células do embrião da mosca em desenvolvimento entrarem em apoptose.</p><p>Claramente, o balanço entre IAPs e anti-IAPs é firmemente regulado, sendo crucial para</p><p>o controle da apoptose em moscas.</p><p>O papel das proteínas IAP e anti-IAP na apoptose é menos claro. As anti-IAPs são</p><p>liberadas do espaço intermembrana mitocondrial quando a via intrínseca da apoptose</p><p>é ativada, bloqueando IAPs no citosol e, dessa maneira, promovendo a apoptose. Con-</p><p>tudo, camundongos parecem se desenvolver normalmente caso percam a principal IAP</p><p>de mamíferos (chamado XIAP) ou as duas anti-IAPs de mamíferos conhecidas (chama-</p><p>das de Smac/Diablo e Omi). Vermes nem sempre contêm uma proteína IAP inibidora de</p><p>caspase. Aparentemente, o firme controle da atividade da caspase é feito por distintos</p><p>mecanismos em diferentes animais.</p><p>Fatores de sobrevivência extracelulares inibem a apoptose de</p><p>vários modos</p><p>Sinais intercelulares regulam muitas atividades em células animais, incluindo a apop-</p><p>tose. Esses sinais extracelulares fazem parte dos controles “sociais” normais que asse-</p><p>guram que células individuais se comportem para o bem do organismo como um todo</p><p>– e, nesse caso, pela sobrevivência quando são necessárias e se matando quando não</p><p>são necessárias. Algumas moléculas de sinalização extracelular estimulam a apoptose,</p><p>enquanto outras a inibem. Apresentamos proteínas-sinal como o ligante Fas que ativam</p><p>receptores de morte e então disparam a via extrínseca da apoptose. Outras moléculas</p><p>de sinalização extracelular que estimulam a apoptose são especialmente importantes</p><p>durante o desenvolvimento de vertebrados: um pico do hormônio da tireoide no sangue,</p><p>por exemplo, sinaliza células da cauda de girinos a entrarem em apoptose na metamor-</p><p>fose. Em camundongos, as proteínas sinalizadoras produzidas localmente estimulam</p><p>células entre os dedos da mão e do pé a se matarem (ver Figura 18-2). Aqui, entretanto,</p><p>enfocamos moléculas de sinalização extracelular que inibem a apoptose, que, juntas, são</p><p>chamadas de fatores de sobrevivência.</p><p>Muitas células animais requerem sinalização contínua de outras células para evi-</p><p>tar a apoptose. Essa surpreendente combinação aparentemente ajuda a assegurar que</p><p>células sobrevivam apenas quando e onde são necessárias. As células nervosas, por</p><p>exemplo, são produzidas em excesso no desenvolvimento do sistema nervoso e então</p><p>competem por quantidades limitadas de fatores de sobrevivência que são secretados</p><p>pelas células-alvo às quais elas normalmente se conectam (ver Figura 21-81). As célu-</p><p>las nervosas que recebem sinais de sobrevivência suficientes vivem, enquanto as outras</p><p>morrem. Dessa maneira, o número de neurônios sobreviventes é automaticamente ajus-</p><p>tado, sendo apropriado para o número de células-alvo conectadas (Figura 18-11). Uma</p><p>competição similar por quantidades limitadas de fatores de sobrevivência produzidos</p><p>por células vizinhas é conhecida por controlar o número celular em outros tecidos du-</p><p>rante o desenvolvimento e a idade adulta.</p><p>1030 PARTE IV Organização interna da célula</p><p>Os fatores de sobrevivência geralmente se ligam a receptores da superfície celu-</p><p>lar, que ativam vias de sinalização intracelulares que suprimem o programa apoptótico,</p><p>frequentemente por meio da regulação de proteínas da família Bcl2. Alguns fatores de</p><p>sobrevivência, por exemplo, estimulam a síntese de proteínas antiapoptóticas da famí-</p><p>lia Bcl2, tal como a própria Bcl2 ou BclXL (Figura 18-12A). Outros agem por inibição</p><p>da função de proteínas pró-apoptóticas BH3-apenas, como Bad (Figura 18-12B). Em</p><p>Drosophila, alguns fatores de sobrevivência agem fosforilando e inativando proteínas</p><p>anti-IAP tal como Hid, permitindo assim que proteínas IAP suprimam apoptose (Figura</p><p>18-12C). Alguns neurônios em desenvolvimento, como aqueles ilustrados na Figura 18-</p><p>11, usam uma abordagem alternativa engenhosa: receptores de fatores de sobrevivência</p><p>estimulam apoptose – por um mecanismo desconhecido – quando não estão ocupados</p><p>e, então, param de promover a morte quando fatores de sobrevivência estão ligados. O</p><p>resultado em todos esses casos é o mesmo: a sobrevivência celular depende da ligação</p><p>do fator de sobrevivência.</p><p>Fagócitos removem células apoptóticas</p><p>A morte da célula por apoptose é um processo extraordinariamente organizado: a célu-</p><p>la apoptótica e seus fragmentos não se rompem e liberam seus conteúdos, mas em vez</p><p>disso, permanecem intactas para serem eficientemente comidas – ou fagocitadas – por</p><p>células vizinhas, não deixando traços e, portanto, sem disparar nenhuma resposta infla-</p><p>matória (ver Figura 18-1B e Animação 13.5). Esse processo de engolfamento depende</p><p>de modificações químicas na superfície das células apoptóticas, que disparam sinais de</p><p>recrutamento de células fagocíticas. Uma modificação especialmente importante ocorre</p><p>na distribuição de fosfolipídeos fosfatidilserina carregados negativamente na superfície</p><p>celular. Esse fosfolipídeo normalmente está localizado exclusivamente na folha interna</p><p>da bicamada lipídica da membrana plasmática (ver Figura 10-15), mas ele vira para a</p><p>folha externa em células apoptóticas. O mecanismo subjacente é pobremente entendi-</p><p>Figura 18-11 O papel dos fatores de</p><p>sobrevivência e morte celular no ajus-</p><p>te do número de células nervosas em</p><p>desenvolvimento para a quantidade</p><p>de tecido-alvo. Mais células nervosas são</p><p>produzidas do que podem ser mantidas</p><p>pela quantidade limitada de fatores de</p><p>sobrevivência liberados por células-alvo.</p><p>Por conseguinte, algumas células nervosas</p><p>recebem uma quantidade insuficiente</p><p>de fatores de sobrevivência para evitar a</p><p>apoptose. Essa estratégia de superprodu-</p><p>ção seguida por seleção ajuda a assegurar</p><p>que todas as células-alvo sejam contata-</p><p>das por células nervosas e que as células</p><p>nervosas extras sejam automaticamente</p><p>eliminadas.</p><p>Células nervosas</p><p>Células nervosas</p><p>apoptóticas</p><p>Corpo da</p><p>célula</p><p>nervosa</p><p>Axônio da</p><p>célula</p><p>nervosa</p><p>Células-alvo</p><p>MORTE CELULAR</p><p>AJUSTA NÚMERO</p><p>DE CÉLULAS</p><p>NERVOSAS AO</p><p>TAMANHO DO ALVO</p><p>Fator de sobrevivência</p><p>liberado por células-alvo</p><p>Figura 18-12 Três maneiras pelas quais</p><p>os fatores de sobrevivência extrace-</p><p>lulares podem inibir a apoptose. (A)</p><p>Alguns fatores de sobrevivência suprimem</p><p>a apoptose estimulando a transcrição de</p><p>genes que codificam proteínas antiapop-</p><p>tóticas da família Bcl2, tal como a própria</p><p>Bcl2 ou BclXL. (B) Muitos outros ativam</p><p>a proteína serina/treonina-cinase Akt,</p><p>que, entre muitos outros alvos, fosforila e</p><p>inativa Bad, uma proteína pró-apoptótica</p><p>BH3-apenas, (ver Figura 15-53). Quando</p><p>não fosforilada, Bad promove a apoptose,</p><p>ligando-se e inibindo Bcl2; uma vez fosfo-</p><p>rilada, Bad dissocia-se, liberando Bcl2 para</p><p>suprimir a apoptose. A Akt também supri-</p><p>me a apoptose fosforilando e inativando</p><p>proteínas reguladoras de transcrição que</p><p>estimulam a transcrição de genes que co-</p><p>dificam proteínas que promovem a apop-</p><p>tose (não mostrado). (C) Em Drosophila,</p><p>alguns fatores de sobrevivência inibem a</p><p>apoptose estimulando a fosforilação da</p><p>proteína anti-IAP Hid. Quando não fosfori-</p><p>lada, Hid promove a morte celular inibindo</p><p>IAPs. Uma vez fosforilada, Hid não mais</p><p>inibe as IAPs, que se tornam ativas e blo-</p><p>queiam a apoptose. MAP-cinase (proteína-</p><p>-cinase ativada por mitógenos)</p><p>Fator de sobrevivência</p><p>MAP-cinase</p><p>Fator de sobrevivência</p><p>Receptor</p><p>ativado</p><p>Regulador da</p><p>transcrição</p><p>ativado</p><p>Receptor</p><p>ativado</p><p>Fator de sobrevivência</p><p>Receptor</p><p>ativado</p><p>NÚCLEO</p><p>RNA</p><p>Proteína Bcl2</p><p>APOPTOSE BLOQUEADA APOPTOSE BLOQUEADA APOPTOSE BLOQUEADA</p><p>Cinase</p><p>Akt ativA</p><p>Hid ativa Hid inativa</p><p>Bcl2</p><p>ativa</p><p>Bcl2</p><p>inativa</p><p>Bad</p><p>ativa</p><p>Bad</p><p>inativa</p><p>IAPs</p><p>Aumento da produção de</p><p>proteínas antiapoptóticas</p><p>da família</p><p>Bcl2</p><p>(A) (B) (C)Inativação de proteínas</p><p>pró-apoptóticas BH3-apenas</p><p>Inativação de anti-IAPs</p><p>P</p><p>PP</p><p>P</p><p>CAPÍTULO 18 Morte celular 1031</p><p>do, mas a exposição externa da fosfatidilserina provavelmente depende da clivagem pela</p><p>caspase de algumas proteínas envolvidas na distribuição de fosfolipídeos na membrana.</p><p>Uma variedade de proteínas “de ponte” solúveis interagem com fosfatidilserinas expos-</p><p>tas em células apoptóticas. Essas proteínas de ponte também interagem com receptores</p><p>específicos na superfície de células da vizinhança ou macrófagos, disparando modifica-</p><p>ções do citoesqueleto e outras mais que iniciam o processo de engolfamento.</p><p>Os macrófagos não fagocitam células saudáveis no animal – apesar do fato de cé-</p><p>lulas saudáveis normalmente exporem algumas fosfatidilserinas na sua superfície. As</p><p>células saudáveis expressam proteínas-sinal na sua superfície, as quais interagem com</p><p>receptores inibitórios nos macrófagos que bloqueiam a fagocitose. Assim, além de ex-</p><p>pressar sinais na superfície celular, tal como as fosfatidilserinas que estimulam a fago-</p><p>citose, células apoptóticas devem perder ou inativar o sinal de “não me coma” que blo-</p><p>queia a fagocitose.</p><p>Apoptose excessiva ou insuficiente pode contribuir para doenças</p><p>Existem muitas doenças humanas nas quais o número excessivo de células que entram</p><p>em apoptose contribuem para o dano no tecido. Dentre os exemplos mais dramáticos</p><p>estão os ataques do coração e derrames. Nessas condições agudas, muitas células mor-</p><p>rem por necrose como resultado de isquemia (suprimento inadequado de sangue), mas</p><p>algumas das células menos afetadas morrem por apoptose. Espera-se que, no futuro,</p><p>drogas que bloqueiam a apoptose – como inibidores específicos de caspases – mostrem</p><p>sua utilidade poupando tais células.</p><p>Existem outras circunstâncias onde poucas células morrem por apoptose. As mu-</p><p>tações em camundongos e humanos, por exemplo, que inativam genes que codificam</p><p>o receptor de morte Fas ou o ligante Fas, impedem a morte normal de alguns linfóci-</p><p>tos, causando o acúmulo excessivo dessas células no baço e nas glândulas linfáticas. Em</p><p>muitos casos, isso leva à doença autoimune, na qual os linfócitos reagem contra tecidos</p><p>do próprio indivíduo.</p><p>A apoptose diminuída também faz uma importante contribuição a muitos tumo-</p><p>res, visto que as células de câncer frequentemente regulam o programa apoptótico anor-</p><p>malmente. O gene Bcl2, por exemplo, foi primeiramente identificado em uma forma co-</p><p>mum de linfócitos de câncer em humanos, onde uma translocação cromossômica causa</p><p>uma produção excessiva da proteína Bcl2; de fato, Bcl2 recebeu seu nome desse linfoma</p><p>de célula B. O alto nível da proteína Bcl2 em linfócitos que carregam a translocação pro-</p><p>move o desenvolvimento de câncer pela inibição da apoptose, prolongando a sobrevi-</p><p>vência de linfócitos e aumentando o seu número; isso também diminui a sensibilidade</p><p>dessas células a fármacos anticâncer, que comumente funcionam levando as células de</p><p>câncer a entrarem em apoptose.</p><p>Similarmente, o gene que codifica a proteína supressora de tumor p53 é mutado</p><p>em cerca de 50% dos cânceres humanos, sendo que isso não promove mais a apoptose</p><p>ou a parada do ciclo celular em resposta ao dano no DNA. A falta da função de p53 per-</p><p>mite que a célula cancerosa sobreviva e prolifere mesmo quando seu DNA está danifica-</p><p>do; dessa maneira, as células acumulam mais mutações, algumas das quais produzem</p><p>câncer mais maligno (discutido no Capítulo 20). Como muitos fármacos anticâncer in-</p><p>duzem a apoptose (e a parada do ciclo celular) por um mecanismo dependente de p53</p><p>(discutido nos Capítulos 17 e 20), a perda da função de p53 também produz células de</p><p>câncer menos sensíveis a esses fármacos.</p><p>Se a diminuição da apoptose contribui para muitos cânceres, então se poderia</p><p>tratar esses cânceres com drogas que estimulam a apoptose. Essa linha de pensamento</p><p>recentemente levou ao desenvolvimento de pequenos produtos químicos que interfe-</p><p>rem na função de proteínas antiapoptóticas da família Bcl2, tais como Bcl2 e BclXL. Esses</p><p>agentes químicos ligam-se com alta afinidade à fenda hidrofóbica de proteínas antia-</p><p>poptóticas da família Bcl2, bloqueando sua função, usando essencialmente a mesma via</p><p>que proteínas BH3-apenas (Figura 18-13). A via intrínseca da apoptose é, então, estimu-</p><p>lada, o que em certos tumores aumenta a quantidade de células mortas.</p><p>Muitos cânceres humanos surgem em tecidos epiteliais como no pulmão, no tra-</p><p>to intestinal, na mama e na próstata. Tais células cancerosas exibem muitas anorma-</p><p>lidades em seu comportamento, incluindo uma diminuição na habilidade de aderir</p><p>1032 PARTE IV Organização interna da célula</p><p>à matriz extracelular e umas às outras nas junções especializadas entre as células. No</p><p>próximo capítulo, discutiremos notáveis estruturas e funções da matriz extracelular e</p><p>das junções celulares.</p><p>Resumo</p><p>As células animais podem ativar um programa de morte celular e matar a si próprias em</p><p>uma via controlada quando são irreversivelmente danificadas, não mais necessárias ou</p><p>são uma ameaça para o organismo. Em muitos casos, essas mortes ocorrem por apoptose:</p><p>a células se contraem, condensam-se, frequentemente se fragmentam, e células vizinhas</p><p>ou macrófagos rapidamente fagocitam essas células ou fragmentos antes do vazamento</p><p>do conteúdo citoplasmático. A apoptose é mediada por enzimas proteolíticas chamadas</p><p>caspases, que clivam proteínas intracelulares específicas para ajudar a matar a célula. As</p><p>caspases estão presentes em todas as células animais nucleadas como precursores inativos.</p><p>As caspases iniciadoras são ativadas quando trazidas em proximidade a complexos de</p><p>ativação: uma vez ativadas, elas clivam e, assim, ativam caspases executoras subsequentes</p><p>na cascata, que então clivam várias proteínas-alvo na célula, produzindo e amplificando</p><p>irreversivelmente a cascata proteolítica.</p><p>As células usam ao menos duas vias distintas para ativar caspases iniciadoras e dis-</p><p>parar a cascata de caspase levando à apoptose: a via extrínseca é ativada pela ligação</p><p>de ligantes extracelulares a receptores de morte na superfície celular; a via intrínseca é</p><p>ativada por sinais intracelulares gerados quando as células são estressadas. Cada via usa</p><p>suas próprias caspases iniciadoras, que são ativadas em complexos de ativação distintos:</p><p>na via extrínseca, os receptores de morte recrutam caspase-8 via proteínas adaptadoras</p><p>para formar DISC; na via intrínseca, o citocromo c liberado do espaço intermembrana</p><p>de mitocôndrias, ativa Apaf1 que se agrupa em apoptossomas e recruta e ativa caspase-9.</p><p>As proteínas intracelulares da família Bcl2 e as proteínas IAPs regulam firmemente</p><p>o programa apoptótico para assegurar que células cometam suicídio apenas quando isso</p><p>beneficiar o animal. Tanto as proteínas da família Bcl2 antiapoptóticas quanto as pró-</p><p>-apoptóticas regulam a via intrínseca controlando a liberação de proteínas intermembra-</p><p>nas mitocondriais, enquanto as proteínas IAP inibem caspases ativadas e promovem sua</p><p>degradação.</p><p>Figura 18-13 Como o produto químico</p><p>ABT-737 inibe proteínas antiapoptóti-</p><p>cas da família Bcl2. Como mostrado na</p><p>Figura 18-10B, um sinal apoptótico resulta</p><p>na ativação de proteínas BH3-apenas, as</p><p>quais interagem com uma longa fenda</p><p>hidrofóbica em proteínas antiapoptóticas</p><p>da família Bcl2, evitando, assim, que elas</p><p>bloqueiem a apoptose. Usando a estrutura</p><p>em cristal da fenda, a droga mostrada em</p><p>(A), chamada ABT-737, foi desenhada e</p><p>sintetizada para se ligar firmemente na</p><p>fenda, como mostrado para proteínas an-</p><p>tiapoptóticas da família Bcl2, as BclXL, em</p><p>(B). Por inibição da atividade dessas pro-</p><p>teínas, a droga promove a apoptose em</p><p>qualquer célula que dependa delas para a</p><p>sobrevivência. (Código PDB: 2YXJ.)</p><p>N</p><p>N</p><p>O</p><p>O O</p><p>OO</p><p>N</p><p>H</p><p>S</p><p>NN</p><p>N</p><p>H</p><p>H</p><p>S</p><p>(B)</p><p>Cl</p><p>(A)</p><p>O QUE NÃO SABEMOS</p><p>• Quantas formas de morte celular</p><p>programada existem? Quais são</p><p>os mecanismos fundamentais e os</p><p>benefícios de cada uma?</p><p>• Milhares de substratos de caspases</p><p>têm sido identificados.</p><p>Quais são</p><p>as proteínas críticas que devem ser</p><p>clivadas para disparar os principais</p><p>eventos de remodelagem celular</p><p>inerentes da apoptose?</p><p>• Como a via intrínseca da apoptose</p><p>evoluiu e qual a vantagem de ter</p><p>mitocôndrias desempenhando um</p><p>papel tão central na regulação da</p><p>apoptose?</p><p>• Como os sinais “não me coma”</p><p>são eliminados ou inativados du-</p><p>rante a apoptose para permitir</p><p>que células sejam fagocitadas?</p>