Aula 13 - A célula apoptóptica
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Aula 13 - A célula apoptóptica

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especiais (adaptadoras) irão relacionar o sinal

pró-apoptose (estímulo) a uma via de sinalização. E, fi nalmente, estes

adaptadores irão ativar os efetores, uma classe de enzimas responsáveis

pelo fenótipo de morte celular (Figura 13.4.a).

Na via externa de apoptose, após a ligação Fas/Fas ligante, uma

molécula adaptadora intracelular conhecida por FADD (do inglês, Fas-

associated protein with a death domain) irá se ligar à cauda citoplasmática

do receptor Fas em uma região conhecida por domínio de morte (ou DD),

presente no receptor Fas e no adaptador FADD. Por sua vez, FADD

também possui um outro domínio, conhecido por DED (do inglês death

effector domain), que irá se ligar a uma enzima da classe das caspases

(que possui este domínio DED) e continuará a via (Figura 13.5).

Ufa! Tanta informação deve ter deixado você cansado! Faça uma

pausa, relaxe por uns minutos antes de continuar com esta aula. Afi nal,

você merece!

Figura 13.5: Na via externa, a proteína adaptadora FADD se liga, por um lado, à
proteína Fas; pelo outro, a uma pró-caspase.

REGULAÇÃO, ATIVAÇÃO E AÇÃO DOS EFETORES DA
APOPTOSE: AS CASPASES

A célula recebeu o estímulo para morrer, transformou este

estímulo molecularmente e agora ocorrerá a ativação de enzimas, que

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CASPASES

E eu tenho isso? Tem
sim, e ao contrário do

que o nome sugere,
elas não são proteínas

“cabeludas”.
O nome caspase vem
de cysteine-protease

with aspartate
specifi city, ou seja,
é uma protease que

possui o aminoácido
cisteína em seu sítio
ativo, e apresenta a

capacidade de clivar
proteínas nas regiões

que o aminoácido
ácido aspártico.

As caspases atuam
na degradação de

proteínas, como as
laminas nucleares,

na ativação da
DNAse, (ativando

a degradação do
DNA), de proteínas

citoplasmáticas
e outros eventos

relacionados à morte
celular programada.

Figura 13.6: (a) Ativação das caspases: cada enzima é fabricada como uma proenzima inativa (procaspase) que
será ativada por clivagem feita por outra caspase. Uma caspase ativa é composta por dois fragmentos clivados
da procaspase. (b) Cascata das caspases: uma caspase ativa é capaz de ativar diversas outras caspases, que por
sua vez podem ativar muito mais caspases. Além disso, estas enzimas estarão degradando substratos celulares.

a

b

literalmente irão destruir a célula por dentro. Estas são as caspases,

uma classe de enzimas fundamentais para a apoptose. As caspases são

proteases (mais de 12 já foram identifi cadas) que possuem duas formas:

uma ativa (caspase) e uma inativa (procaspase). O que diferencia estas

formas é a presença de uma região regulatória que precisa ser retirada

para a enzima fi car ativa. Quem retira? Uma outra caspase ativa! Nesta

região regulatória estão contidos os domínios que vão se ligar às proteínas

adaptadoras, como o DED. Veja na Figura 13.6.a como as caspases se

ativam. Além de se ativarem umas as outras, as caspases são responsáveis

pela clivagem das proteínas dos componentes do citoplasma e do núcleo

(Figura 13.6.b).

Biologia Celular II | A célula apoptóptica

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A VIA EXTERNA DE ESTIMULAÇÃO

Sabendo como as caspases se ativam, podemos agora continuar

a nossa história das vias de apoptose. Na via externa, a proteína

adaptadora FADD, que se conectou à cauda citoplasmática do receptor

Fas, está conectada também (via domínio DED) à procaspase-8, como

um sanduíche (Figura 13.5). Esta ligação libera caspase-8 no citoplasma.

A região regulatória (que ligava a enzima ao adaptador) permanece presa

ao adaptador, já sem função, e a caspase-8 irá ativar a procaspase-3,

clivando seu domínio regulador. A caspase-3 ativa é conhecida como

caspase efetora, porque será ela a responsável pela clivagem de diversas

proteínas celulares que resultarão no fenótipo clássico da célula

apoptótica, além de ativar outras caspases, criando a cascata das caspases

que levam à morte celular (Figura 13.7).

Figura 13.7: O estímulo externo ativa, via FADD, a caspase 8 que, por sua vez, ativará a caspase 3, ou caspase
efetora. A partir daí, cada caspase é capaz de ativar diversas outras, gerando uma reação em cascata que
se amplifi ca rapidamente. Além disso, estas enzimas estarão degradando substratos celulares.

A VIA EXTERNA DE ESTIMULAÇÃO: PAPEL DA
MITOCÔNDRIA NA APOPTOSE

Na apoptose ativada por estímulos internos (condições de

estresse), outros adaptadores serão utilizados. Estes estímulos ativarão

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moléculas pró-apoptose – como as proteínas Bax e Bid – que irão

ligar-se às mitocôndrias, inibindo especificamente a Bcl-2, uma

proteína antiapoptose. Este processo resulta na formação de um poro

na membrana mitocondrial, liberando, no citoplasma, citocromo c e

outras moléculas (Figura 13.8). O citocromo c, um dos transportadores

de elétrons da cadeia respiratória (Aula 27 de Biologia Celular I) irá

se associar a uma proteína adaptadora (Apaf-1) que permitirá sua

ligação a uma procaspase, formando um complexo molecular chamado

apoptossomo, que levará a célula ao fenótipo apoptótico.

Resumimos, em um esquema simplifi cado (Figura 13.9), as duas

vias possíveis de apoptose.

AS VIAS INTERNA E EXTERNA SE CONECTAM

Um fato muito curioso é que as duas vias de apoptose (a de estímulo

externo e interno) podem conectar-se. É isso mesmo! Caspase-8 ativa

(da via externa) pode ativar a proteína pró-apoptose Bid que ativa a via

mitocondrial de morte celular (Figura 13.10).

Figura 13.8: Ao se ligarem às mitocôndrias de uma célula pré-apoptótica, as proteínas
Bax ou Bid inativam a proteína mitocondrial Bcl-2, o que resulta no extravasamento
de citocromo c para o citoplasma. O complexo molecular formado pelo citocromo c,
ATP, Apaf-1 e mais uma procaspase é o apoptossomo.

Biologia Celular II | A célula apoptóptica

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UMA VEZ INICIADA, A CASCATA APOPTÓTICA É
IRREVERSÍVEL

Muito bem! A primeira caspase efetora está ativa. E agora?

A ativação em cascata das outras caspases resultará na clivagem de

várias proteínas. Que proteínas são estas? Muitas já estudamos em Biologia

Celular I: proteínas do citoesqueleto, proteínas relacionadas ao reparo e à

integridade do DNA, e outras (algumas destas proteínas estão relacionadas

no Boxe de atenção a seguir). A degradação enzimática dessas moléculas-alvo

é responsável pelas características típicas da apoptose, resumidas aqui:

Figura 13.9: Esquema simplifi cado das duas possíveis vias de apoptose.

a) Ativação da apoptose pela via externa

b) Ativação da apoptose a partir do meio intracelular

Linfócito assassino
Fas ligante

Proteína
fas

Proteína
adaptadora

Procaspase-8
inativaCélula-alvo

Agregação
e clivagem de
moléculas de
procaspase-8

Cascata de
caspases

Caspase-8
ativada

Célula-alvo
apoptótica

Citocromo c no
espaço intermembranas

Proteína
adaptadora (APaf-1)

Liberação de
citocromo c
e ligação a

Apaf-1
Mitocôndria

rompida

Agregação de Apaf-1
e ligação procaspase-9

Procaspase-9
inativa

Ativação do
procaspase-9

Caspase-9
ativada

Cascata de
caspases

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• fragmentação nuclear (devido à degradação das laminas
 nucleares)

• degradação do DNA genômico (resultado da ação de
 DNAase)

 fragmentação de pedaços celulares envoltos por membrana

 (blebbing), devido à despolimerização de proteínas do

 citoesqueleto

 externalização de fosfatidilserina na membrana plasmática

 (pela inativação de enzimas que as mantém viradas para o

 folheto interno da membrana).

Figura 13.10: A via externa de indução de apoptose converge para ativação da proteína Bid, um dos componentes
da via interna de estimulação.

Listamos abaixo algumas das proteínas clivadas na cascata apoptótica:
- GELSOLINA: proteína que se liga a microfi lamentos, responsável pela estabilização
destes fi lamentos.
- FODRINA: proteína