La caída de las hojas, la desaparición de las colas de los renacuajos durante su transformación en ranas: estos fenómenos naturales aparentemente ordinarios están íntimamente ligados a un fenómeno celular conocido como "apoptosis celular". ¿Qué es exactamente la "apoptosis celular" y cómo ocurre?
Este artículo tiene como objetivo resumir de manera concisa los puntos clave que rodean la apoptosis celular.
▇ Definición y significado de la apoptosis celular
La apoptosis se refiere a un proceso bioquímico caracterizado por la transmisión programada de señales que inducen la muerte a través de la interacción de proteínas específicas, lo que conduce a la degradación celular. Está ampliamente presente en organismos multicelulares y es un proceso fisiológico esencial para el desarrollo embrionario, la homeostasis de los tejidos y la estabilidad del organismo. Las características morfológicas de la apoptosis incluyen la condensación de la cromatina y la fragmentación del ADN nuclear, lo que finalmente resulta en la eliminación por parte de los macrófagos.
La apoptosis es una forma de muerte celular programada que no induce una respuesta inflamatoria. Es un mecanismo autorregulado que elimina células no deseadas (como las que sufren necrosis tumoral o linfocitos autorreactivos) para mantener el equilibrio dentro del cuerpo.
El estudio de la apoptosis ayuda a dilucidar los mecanismos detrás de diversas enfermedades, incluidos trastornos autoinmunes, enfermedades neurodegenerativas, infecciones bacterianas y virales, enfermedades cardíacas y cáncer. Por tanto, la investigación clínica sobre apoptosis está estrechamente ligada al abordaje de múltiples enfermedades.
▇ El proceso de apoptosis celular
La apoptosis celular generalmente incluye 3 etapas:
1. Etapa de iniciación: la célula objetivo recibe una señal de muerte y comienza la muerte celular programada.
2. Etapa de ejecución: Dentro de la célula ocurren una serie de cambios morfológicos y bioquímicos, como condensación nuclear, contracción celular, ampollas en la membrana, pérdida de microvellosidades, degradación del ADN cromosómico y formación de fragmentos de ADN organizados en unidades nucleosomales.
3. Etapa fagocítica: los cuerpos apoptóticos son fagocitados y digeridos por las células fagocíticas circundantes, completando el proceso de apoptosis.
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▇ Factores clave relacionados con la apoptosis
Varios genes y proteínas desempeñan papeles cruciales en el proceso de apoptosis. En experimentos como Western Blot (WB), inmunohistoquímica (IHC) e inmunofluorescencia (IF), se utilizan los anticuerpos correspondientes para establecer una conexión con las proteínas que se estudian, proporcionando así información sobre la localización de la expresión de proteínas y los niveles de expresión relativos.
1. Familia Bcl-2
Desde el descubrimiento del gen del linfoma de células B-2 (Bcl-2) en 1985, se han identificado otras moléculas altamente homólogas, todas clasificadas como proteínas de la familia Bcl-2. Bcl-2 ha sido aprobado por la Administración de Alimentos y Medicamentos de EE. UU. como objetivo para medicamentos contra el cáncer, lo que destaca el importante potencial de las proteínas de la familia Bcl-2 en la investigación de la apoptosis.
La familia Bcl-2 es un grupo importante de proteínas que regulan la apoptosis y comprende tanto proteínas proapoptóticas (como BH3-solo, Bax, Bak y Bok) como proteínas antiapoptóticas (como Bcl -2 y Bcl-w). Estas dos clases de proteínas se coordinan entre sí durante la apoptosis, determinando conjuntamente si una célula entrará en el programa apoptótico mediando señales a través de la vía mitocondrial.
2. Familia Caspasa
La familia de las caspasas está formada por genes que codifican las principales enzimas que promueven la apoptosis. Las caspasas apoptóticas se pueden clasificar en dos categorías: caspasas iniciadoras (caspasas 8, 9 y 10) y caspasas ejecutoras (caspasas 3, 6 y 7). Entre estos, Caspasa 8 y Caspasa 10 son iniciadores de la apoptosis extrínseca, mientras que Caspasa 9 inicia la apoptosis intrínseca.
Clasificación de funciones y estructura de dominio de caspasas en ratones y humanos
(Imagen de la referencia 2)
3. Citocromo C
El citocromo C es una proteína que pertenece a la Clase 1 de la familia de los citocromos de tipo C. Desempeña un papel crucial en la apoptosis. Una vez liberado en el citosol, el citocromo C se une a Apaf-1, activando la pro-Caspasa 9 y desencadenando una cascada de enzimas relacionadas con la apoptosis.
4. Apaf-1
El factor 1 activador de proteasa apoptótica (Apaf-1) normalmente existe en una forma monomérica inactiva. Apaf-1 es un componente posterior de p53 en la apoptosis de células tumorales y participa en la vía de apoptosis mediada por mitocondrias. Tras el inicio de señales apoptóticas, Apaf-1 se activa y se ensambla con otras proteínas para formar el apoptosoma. El apoptosoma activa la caspasa-9, que a su vez activa otras caspasas, lo que en última instancia conduce a la apoptosis celular.
5. FIA
El factor inductor de apoptosis (AIF) es una proteína que normalmente reside entre las membranas interna y externa de las mitocondrias, con su extremo N anclado a la membrana interna y su extremo C libre en el espacio intermembrana. El AIF desempeña un papel en el mantenimiento de la estructura mitocondrial y la estabilización de la cadena respiratoria. Tras la estimulación apoptótica, el extremo N del AIF se escinde, lo que permite que el AIF se libere de las mitocondrias al citosol y posteriormente entre al núcleo. En el núcleo, el AIF recluta proteasas y nucleasas, lo que lleva a la degradación de la cromatina y el ADN, lo que finalmente resulta en la apoptosis celular.
6. XIAP y Smac/DIABLO
El inhibidor de la apoptosis ligado al cromosoma X (XIAP) es un miembro de la familia de proteínas inhibidoras de la apoptosis, capaz de bloquear la apoptosis inducida por caspasa.
El segundo activador de caspasa derivado de mitocondrias (Smac), también conocido como DIABLO (proteína de unión directa a IAP con punto isoeléctrico bajo), es una proteína proapoptótica mitocondrial endógena. Smac/DIABLO inhibe la liberación de proteínas inhibidoras de la apoptosis (IAP). Con una liberación reducida de IAP, esto promueve la activación de las proteínas apoptóticas caspasa-3, -6 y -7, lo que lleva a la apoptosis.
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