Apoptose: Morte Programada da Célula

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Apoptose
BCM 2
Definição de Apoptose
- Morte programada da célula
- Apoptose (origem latim = queda, cair) como as folhas que caem das árvores
Funções da Apoptose
Manutenção do organismo multicelular
- Crescimento, desenvolvimento e manutenção do organismo multicelular: produção de células e também destruição das mesmas
- Tamanho e forma de tecidos e membro
Ex.: rato laboratório 1 (remoção de parte do fígado) e rato laboratório 2 (tratamento que aumente a proliferação de hepatócitos e depois o tratamento cessa)
- Os mecanismos de controle responsáveis pela regulação da proliferação celular e apoptose são em grande parte desconhecidos
Remoção de células danificadas ou não desejáveis (CONTROLE DE QUALIDADE)
- Posicionadas de forma incorreta
- Não funcionais
- Potencialmente perigosas (cancerígenas). Danos do DNA (mutações que promovem câncer). Se não reparar, entra em apoptose
Remoção de células saudáveis
- Remodelamento / esculpir o corpo
- Quando não são mais necessárias
Situações que induzem a apoptose
Inflamação
Desenvolvimento embrionário
Substituição de células velhas 
Glândula mamaria
Menstruação descamamento da camada do endométrio
Como ocorre a morte celular programada?
1. Sinal apoptótico ativa proteínas adaptadoras que possuem sítios de ligação para as caspases iniciadoras 8 e 9)
2. Proteínas adaptadoras ligam duas caspases iniciadoras, formando dímeros 
3. Uma caspase cliva sua parceira, deixando a enzima funcional
4. Caspase iniciadora cliva as caspases executoras 3,6,7 (dímero inativo), ativando-a
5. Caspase executora cliva proteínaschave na célula, induzindo a morte celular (apoptose)
A importância das caspases na apoptose
- A morte celular programa (apoptose) ocorre através da cascata proteolítica intracelular mediada por caspases, mediante um sinal apoptótico
- O que são Caspases? Enzimas proteolíticas – proteases
-O que significa Caspase? 
C(cisteína)ASP(aspártico)ASE(enzima). Resíduo de cisteína no sítio ativo e que clivam proteínas em sítios com resíduos de ácido aspártico.
- Função das caspases? Clivar proteínas intracelulares específicas para ajudar a matar a célula
- Caspases são sintetizadas como precursoras inativas e ativadas somente na apoptose
- Dois tipos de caspases apoptóticas: iniciadora e executora
Caspases iniciadoras
- Inicia o processo apoptótico. Monômeros solúveis e inativos no citosol. Sinal apoptótico induz congregação de muitas caspases. Pares de caspases se associam e formam dímeros. Cada caspase no dímero cliva seu parceiro em um sítio
específico no domínio da protease o que estabiliza o complexo ativo e é requerido para o funcionamento apropriado da enzima na célula
- Principal função: ativa a caspase executora
Caspases executoras
- Dímeros inativos. Clivada por caspases iniciadoras no sítio no domínio da protease. Rearranjo do sítio de conformação inativa para ativa. Catalisam os eventos de clivagem de proteínas que matam a célula
- Proteínas clivadas? Mais de 1.000! Proteínas estudadas em detalhe? Lamina nuclear, proteínas do citoesqueleto, proteínas de adesão célula-célula
- Um complexo de caspase iniciadora pode ativar muitas caspases executoras (amplificação da cascata proteolítica)
Como a caspase iniciadora pode ser ativada?
Por duas vias:
Extrínseca Presença de receptores: Faz e TNF
Intrínsecas reguladoras não permitem que o citocromo C saia da mitocôndria.. 
linfócito T citotóxico induz apoptose na célula infectada por SARS-CoV-2 pela via extrínseca da apoptose Fas/FasL
Ocorre antes de ativar o receptor FAS da célula infectada.
Via extrínseca da apoptose.
Os receptores de morte ativados iniciam uma via de sinalização intracelular que leva à apoptose.
O ligante Fas na superfície de um linfócito killer ativa os receptores Fas na célula-alvo.
Isso aciona a associação de um conjunto de proteínas intracelulares em um complexo de sinalização indutor da morte (DISC, do inglês death-inducing signaling complex), que inclui uma pró-caspase iniciadora específica (pró-caspase-8 ou 10). 
As pró-caspases clivam e ativam umas às outras, e as caspases ativas resultantes então ativam as pró-caspases executoras no citosol, levando a uma cascata proteolítica de caspases e apoptose
Via extrínseca da apoptose (forma de ativação)
- Sinal apoptótico? Proteína de sinalização extracelular (ex.: Ligante “Fas”)
- Proteína de sinalização extracelular (ex.: “Fas ligante” presente no linfócito T citotóxico) se liga ao receptor de morte (ex.: “Fas” presente na superfície da célula alvo) e dispara a via extrínseca da apoptose
- Ligação “Fas ligante” e “Fas” ativa domínios de morte na cauda do receptor “Fas”
- Cauda do receptor “Fas” interage com domínios similares na proteína adaptadora FADD (Fasassociated death domain)
- FADD recruta uma caspase iniciadora (caspase-8) por meio de um domínio efetor de morte
- Caspase iniciadora 8 leva à formação do complexo de sinalização indutor de morte (DISC)
- No DISC, duas caspases iniciadoras adjacentes formam dímero e o restante da história você já conhece... dímero ativa a caspase executora, clivando-as. Essa, por sua vez, cliva proteínas intracelulares para ajudar a matar a célula
- Em algumas células, a via extrínseca recruta a via apoptótica intrínseca para amplificar a cascata da caspase e matar a célula
Via intrínseca da apoptose ou mitocondrial
- Sinal apoptótico? Estresse, dano DNA
- Liberação do citocromo C e outras moléculas (presente na mitocôndria) no citosol
- 
Citocromo C liga-se a proteína adaptadora Apaf1 (Fator 1 de ativação da protease apoptótica)
- Oligomerização de Apaf1 em um heptâmero tipo roda (apoptossomo)
- Proteínas Apaf1 no apoptossomo recrutam caspases iniciadoras (caspases 9) 
Via intrínseca deve ser bem regulada para que a célula não cometa suicídio de forma inapropriada. Quem regula?
- Proteínas antiapoptóticas e pró-apoptóticas controlam a liberação de citocromo c e de outras proteínas mitocondriais intermembranas no citosol
- O balanço entre as atividades dessas duas classes funcionais de proteínas da família Bcl2 determina se células vivem ou morrem pela via intrínseca da apoptose
Como as proteínas da família Bcl2 atuam?
1. Função das proteínas antiapoptóticas Bcl2 e BclX
2. Função das proteínas pró-apoptóticas BH3 apenas (Bad, Bid): inibe bcl2 e bcl x para a BAX e BAK atuar
3. Função das proteínas efetoras pró-apoptóticas Bax e Bak: liberar citocromo c?
Regulação da via intrínseca da apoptose e o papel das proteínas da família Bcl2
Domínios BH3 ligam-se e neutralizam as proteínas da família Bcl2 antiapoptóticas. Essa ligação e a inibição permitem a agregação de Bax e Bak na superfície da mitocôndria.
Apoptose e a morfologia da célula
Mudanças morfológicas nas células que sofrem apoptose
- Célula encolhe e condensa
- Citoesqueleto colapsa
- Envoltório nuclear se desfaz
- Cromatina nuclear condensa e se quebra em fragmentos
- Se a célula for grande, rompe em fragmentos fechados por uma membrana denominada corpo apoptótico
- Superfície celular ou do corpo apoptótico se alteram quimicamente (exposição externa do fosfolipídeo fosfatidilserina) que atrai macrófagos que englobam a célula antes dela derramar seu conteúdo
- Remoção rápida pelo macrófago evita a ativação do processo inflamatório
Apoptose e Necrose
Apoptose e câncer
Se essa célula não entra em morte essa célula vai se proliferar.
Muitos tumores possuem mutação na proteína P53
Muitos tumores possuem mutação nas proteínas da família Bcl2
Questões norteadoras
1. Defina apoptose e Moleculares II
2. Quais são as funções da apoptose?
3. Como ocorre a apoptose
4. O que são caspases e qual sua importância da apoptose
5. Explique a via extrínseca da apoptose
6. Explique a via instrínseca da apoptose
7. Quais proteínas controlam a via instrínseca da apoptose
8. Qual é a relação da apoptose e o câncer?
9. Diferencie apoptose e necrose
Caso clinico integrador 1
PERGUNTAS
Com o infarto, ocorre morte de cardiomiocitos devido a perda de fluxo sanguíneo na área infartada. Caracterize esta morte celular. A redução dosníveis de ATP é a causa fundamental da morte celular por necrose, mas também ocorre apoptose
As células que morrem por apoptose podem se valer de duas vias de ativação. Explique como se dá a ativação destas vias no infarto. Via intrínseca ativa a caspase iniciadora 9 e extrínseca ativa a capspase iniciadora 8. Ambas ativam as capazes executoras 3,6,7. 
TEXTO 1
Preparando-se para a lactação, a glândula mamária sofre várias modificações estruturais e funcionais. Após a amamentação, com a estase do leite e a queda hormonal (hormônios esteróides, progesterona, prolactina), a mama tende a voltar ao seu estágio anterior à gestação. Esta involução mamária envolve remodelação da matriz extracelular (MEC) e morte de células que não desencadeia processo inflamatório.
TEXTO 2
A fasciíte necrosante ou doença da bactéria devoradora de carne é uma infecção extremamente agressiva. Essas bactérias não comem literalmente a carne, mas suas toxinas causam um grande processo de morte celular, danificando as membranas celulares. Isso significa que elas destroem rapidamente e progressivamente o tecido subcutâneo e a fáscia superficial, que é um tecido que separa os músculos da pele.
TEXTO 3
Uma célula importante para destruir células infectadas pelo SARS-CoV-2 é o linfócito TCD8. A célula infectada pelo vírus, apresenta o antígeno, via MHC de classe I ao linfócito TCD8, que se diferencia em linfócito T citotóxico e induz morte celular nesta célula infectada, que se encolhe, mas mantém a membrana plasmática intacta.
APÓS LEITURA DOS TEXTOS, RESPONDA AS QUESTÕES
1. Classifique o tipo de morte celular nos textos em apoptose e necrose
Texto 1: apoptose; texto 2: necrose; texto 3: apoptose
2. Diferencie apoptose de necrose
Apoptose é o processo de morte programa da célula, o qual não causa inflamação. Já a necrose é a morte celular ocasionada por algum agente externo e causa inflamação
3. Qual é a função da apoptose nos textos identificados com esse tipo de morte celular
Remoção de células que não são mais necessárias. Destruir um patógeno.
4. A apoptose é caracterizada por uma cascata proteolítica. Qual enzima importante atua na cascata proteolítica?
Caspase
5. A apoptose possui duas vias de ativação: extrínseca e intrínseca. Explique, de forma sucinta, cada uma dessas vias
A via extrínseca é desencadeada pela ligação de ligantes específicos a um grupo de receptores de membrana da superfamília dos receptores de fatores de necrose tumoral (rTNF). Os receptores de morte celular reconhecem um ligante específico, os seus domínios de morte interagem com moléculas conhecidas como FADD/ MORT-1. Essas moléculas têm a capacidade de recrutarem a caspase-8 que irá ativar a caspase-3, executando a morte por apoptose
A via intrínseca é ativada por estresse intracelular ou extracelular como a deprivação de fatores de crescimento, danos no DNA, hipóxia ou ativação de oncogenes. A mitocôndria integra os estímulos de morte celular, induzindo a permeabilização mitocondrial e conseqüente liberação de moléculas pró-apoptóticas nela presentes
6. Relacione as proteínas da família Bcl2 com a apoptose
Controlam a via intrínseca da apoptose, sendo atiapoptocias ou proapopitoticas.
7. Relacione a proteína P53 com a apoptose
Inibe o ciclo 
A proteína p53 atua, normalmente, como parte de uma resposta aos danos no DNA que faz as células com DNA danificado pararem de se dividir ou morrerem por apoptose. 
Quebras cromossômicas, por exemplo, se não corrigidas, em geral causarão o suicídio celular, mas se a célula possui um defeito em p53, ela pode sobreviver e se dividir, criando células-filhas anormais com potencial para mais danos
Se o dano ao DNA for muito severo para ser reparado, p53 pode induzir a célula a iniciar o processo de morte celular programada, chamado de apoptose.
Caso p53 não esteja presente ou esteja defeituosa, a replicação do DNA danificado conduz a uma alta taxa de mutações e à produção de células que tendem a se tornar cancerosas. Mutações no gene p53 são encontradas em cerca da metade de todos os cânceres humano