Apoptosis sự chết của tế bào

h hiệu. Những cơ chất này được phân loại thành protein bào tương (actin, gelsolin, αfodin: spectrin không hồng cầu , adherin, thành phần kết nối βcatenin (junction components β catenin), plakoglobin, protein sợi trung gian keratin 18, rabaptin5: proteinhợp nhất thể nội bào, serpin: chất hoạt hoá ức chế plasminogen 2), các protein nhân (laminA, B; thụ thể lamin B, protein bộ máy nguyên phân nhân: NuMA, protein bám RNA và protein liên hệ với ribonucleoprotein, protein liên kết khung chromosome), protein chuyển hoá và sửa chữa DNA (PARP, DNAPKcs, protein sao chép DNA, DNAtopoisomerases, RNA- polymerase), protein kinases (PKC và các đồng phân của nó; MAPK, ERK, Akt, Wee1), protein lộ trình truyền tín hiệu (prointerleukin cytokines, phospholipases), protein chu kỳ tế bào và tăng sinh tế bào (p21, p27, pRB, proteins được gắn với ubiquitin), protein liên quan với bệnh di truyền người,các proteins liên quan với apoptosis khác. Rõ ràng là những cơ chất này đại diện cho một nhóm các proteins mà chỉ một subset tương đối nhỏ cơ chất caspase là “những kẻ ngoài cuộc vô tội (innocent bystander)” và sự ly giải chúng đóng góp rất nhỏ vào quá trình. Vì lý do này, hệ quả của nhiều sự kiện chia tách cơ chất diễn ra trong quá trình apoptosis vẫn là chủ đề nóng hiện nay. Ngoài ra, các bộ các caspases khác nhau được hoạt hoá cắt đứt những cơ chất khác nhau trong những tế bào khác nhau dựa trên hậu quả sinh lý khác nhau giữa các tế bào, các caspases và loại stress. Thật thú vị là các cơ chất caspase ở động vật có vú rất giống các cơ chất đặc trưng ở các 17 loài động vật có xương sống khác. Cơ chế điều hòa Vai trò then chốt của sự hoạt hoá caspase trong những sự kiện chết gần hết tế bào cho thấy nên có những cơ chế để phòng ngừa hay giảm thiểu sự hoạt hoá của chúng. Thật vậy, ở những tế bào bình thường, sự biểu hiện, xử lý, hoạt hoá và bất hoạt các caspases được điều khiển một cách chính xác bởi những cơ chế khác nhau bởi những chất ức chế hoặc chất hoạt hoá khác nhau. Ở những động vật có vú, sự điều hoà giải mã và sau dịch mã của những genes tiền caspase thay đổi tuỳ theo loại tế bào khác nhau. Tuy nhiên, những nghiên cứu chi tiết vẫn còn rất ít. Ngược lại, sự điều hoà hoạt động của các caspases thì được nghiên cứu nhiều. Hoạt động của các caspases được điều hoà ở nhiều mức độ bao gồm ngăn chặn hoạt hoá caspases tại DISC cũng như ức chế hoạt động enzyme của caspase. Có ít nhất 3 loại chất điều hoà caspases khác nhau tên là IAPs, FLIP và calpain đã được xác định. Protein ức chế apoptosis (inhibitor of apoptosis proteins, IAPs) là họ của proteins tế bào được tìm thấy lần đầu trong các tế bào côn trùng bị nhiễm baculovirus. IAPs gồm có 8 thành viên được tìm thấy ở động vật có vú với những mô hình được bảo tồn cao và biểu hiện phân biệt trong các mô khác nhau. Ở người, đã có 6 IAP được xác định như NAIP (protein ức chế apoptosis trong tế bào thần kinh, c- IAP1/HIAP2, cIAP2/HIAP1, XIAP/hILP (protein liên kết với NST X ở động vật có vú, ức chế apoptosis), survivin và BRUCE (một protein màng ngoại vi được bảo tồn 528kDa của mạng lưới giữa các Golgi). Một đặc điểm của IAP là sự hiện diện của 13 bản sao vùng mới gồm 7080 amino acids được gọi là chuỗi lặp lại IAP baculovirus (baculovirus IAP repeat BIR), cho thấy một liên kết chặt với kẽm có thể bám vào bề mặt các caspases, ngăn chặn rãnh xúc tác của các enzymes này. Vài IAPs của động vật hữu nhũ không những có vùngs BIR mà còn có một cấu trúc dạng vòng ởđầu tận C liên quan đến hoạt động của ubiquitinligase. Vùng nối tiếp giữa vùngs BIR1 và BIR2 đích có chọn lọc hướng đến caspases 3 và 7, trong khi vùng BIR thứ 3 (BIR3) liên kết với caspase 9. Do đó IAPs ức chế chuyên biệt hoạt động của những caspase tác động 3 và 7 cũng như caspase khởi phát 9. IAPs không gắn hay ức chế caspase 8, nhưng chúng vẫn gắn và ức chế procaspase 3 là cơ chất của nó, vì vậy IAP có vai trò bảo vệ tế bào khỏi apoptosis gây ra bởi Fas/caspase 8. Trong lộ trình ty thể, sự bất hoạt caspase được điều hoà bởi XIAP, cIAP1 và cIAP2 gắn trực tiếp với procaspase 9, ức chế sự xử lý và hoạt hoá bởi cytochrome c. Sự biểu hiện quá mức của proteins IAP ức chế apoptosis gây ra bởi Bax và những protein tiền apoptosis thuộc họ Bcl2. Không phải tất cả protein chứa BIR đều là chất ức chế caspase hay apoptosis. Survivin chỉ chứa 1 vùng BIR có thể hoạt động như một chất điều hoà nguyên phân hơn là apoptosis. Hơn nữa, vùngs BIR cũng là những vị trí làm các protein của apoptosis ( như các protein xuất phát từ ty thể Smac/DIABLO và HtrA2/Omi) tập trung, tác động đối kháng lại chức năng chống apoptosis của IAPs. IAPs không phải là chất ức chế tự nhiên duy nhất của caspases, và FLIP, p35 của baculovirus, calpain, hay Ca2+ là những chất điều hoà khác. Protein FLIP là những đồng đẳng caspase không hoạt động có vị trí xúc tác của chúng bị làm hư hại và là những chất điều biến ưu thế âm của dòng thác caspase. Có 2 nhóm FLIP chính: FLIP của virus (vFLIP) được mã hoá bởi virus gamma herpes, và FLIP của loài có vú hay FLIP tế bào (cFLIP). Cả v và c FLIPs đều có 2 DEDs sóng đôi tại đầu tận N tạo thuận lợi cho việc tuyển chọn chúng cho DISC. Dưới điều kiệu biểu hiện quá mức, tất cả đồng phân ức chế sự hoạt hoá procaspase 8 tại DISC bằng cách ngăn chặn quá trình xử lý của chúng. Cùng lúc đó, tại DISC, nồng độ thấp của đồng phân cFLIP tạo thuận lợi cho sự cắt đứt procaspase 8 bằng cách tạo thành heterodimer với tiền caspase này. 18 Protein p53 của baculovirus là một chất ức chếcaspase, nó nhắm đến phần lớn caspases bằng cách tạo thành một phức hợp ức chế cùng với chúng. p35 của baculovirus là một chất ức chế hiệu quả caspase. Một chất ức chế pancaspase khác là serpin CrmA, có nguồn gốc từ virus đậu bò. Protein này liên kết hoá trị với trung tâm hoạt động của các caspases. Nó là chất ức chế mạnh caspase 1 và 8, và là một chất ức chế yếu caspase 3 và 6. Tuy nhiên, cơ chế mà những thành viên của họ caspase tác động lẫn nhau và tác động đến những factor tiền apoptosis và chống apoptosis khác vẫn còn chưa được biết rõ. Calpain là một dạng protease cyteine phụ thuộc Ca2+. Calpain và caspase 3 có chung nhiều cơ chất bao gồm fodrin, một protein kinase phụ thuộc Ca2+, và ADP ribosyltransferase/PARP. Trong cái chế tế bào gây ra bởi stress của lưới nội bào (ER), vai trò của calpain đặc biệt quan trọng vì cân bằng nội môi Ca2+ bị đảo lộn. Trong những tế bào não của chuột cống bị thiếu máu cục bộ một bên do giảm oxy, đầu tiên, mcalpain phân cắt procaspase 3 thành những phân đoạn 29kDa, tạo điều kiện cho sự phân cắt và hoạt hoá hơn nữa của nó. Cisplatin, một dạng tác nhân chống ung thư, có thể gây stress ER và apoptosis. Trong suốt quá trình này, sự hoạt hoá procaspase 12 bởi cisplatin phụ thuộc vào Ca2+ và calpain. Calpain cũng phân cắt BclxL để chuyển đổi một phân tử tiền apoptosis thành một phân tử chống apoptsis. Thụ thể chết Các thụ thể chết là những thụ thể cytokine ở bề mặt tế bào thuộc siêu yếu tố hoại tử khối u/ yếu tố tăng trưởng dây thần kinh (TNF/NGF). Những thụ thể này truyền các tín hiệu apotosis được khởi phát bởi các ligand chết (death ligand), hoạt hoá dòng thác caspase trong vài giây. Chúng là những protein xuyên màng với đuôi tận C nằm trong tế bào, khung màng tế bào, và một vùng đầu N ngoài tế bào gắn với ligand. Các thụ thể chết được đặc trưng bởi sự tương đồng đáng kể trong một vùng có chứa 1 đến 5 đoạn lặp lại giàu cysteine trong vùng ngoại bào của chúng, và trong chuỗi 6080 amino acids tế bào chất được gọi là vùng chết (DD), nó tuyển lựa các protein xuôi dòng apoptosis. Truyền tín hiệu bởi những thụ thể chết được khởi phát bởi sự trimer hoá thụ thể này, được kích hoạt khi các vùng nội bào kề nhau, theo sau sự tham gia của ligand đến vùng ngoại bào của thụ thể. Sự kiện này dẫn đến sự tuyển chọn những protein thích ứng khác nhau, cung cấp cầu nối giữa thụ thể của các caspase tác hiệu của tế bào(ví dụ caspase 8 và caspase 10). Các protein thích ứng (adapter protein) thường không có hoạt động enzyme của chính mình, nhưng có thể liên hệ với những thụ thể thông qua các liên kết với các kháng nguyên chuyên biệt của DD thụ thể và một DD tương tự trên chính protein thích ứng đó. Các proteins thích ứng có thể chứa một vùng tác động đến cái chết (death effector domain, DED) làm trung gian cho sự lựa chọn caspase thông qua kết hợp với một DED tương ứng trên vùng tuyển lựa caspase (CARD) trong tiền vùng của các caspase khởi phát không hoạt động. Phức hợp cuối cùng được gọi là phức hợp truyền tín hiệu gây chết (death inducing signaling complex, DISC). Sự gần nhau của một số phân tử caspase được tuyển chọn vào các thụ thể đưa đến quá trình tự xử lý và hoạt hoá caspase, thông qua hoạt động ly giải protein nhẹ của bản thân procaspase. Caspase khởi phát được hoạt hoá này sau đó khởi động một dòng thác hoạt hoá caspase bằng cách hoạt hoá các caspases tác động (ví dụ caspase 3, caspase 6 và caspase 7), trực tiếp hay gián tiếp chịu trách nhiệm cho sự thực hiện cái chết tế bào. Ngoài ra, caspase khởi phát có thể cắt ngững cơ chất khác gây ra sự huỷ hoại chức năng của ty thể (ví dụ sự phân cắt Bid), và hoạt hoá những caspase tác động thông qua việc phóng thích những yếu tố tiền apoptosis của ty thể. Sau khi tín hiệu apoptosis được kích hoạt, DISC được tiếp nhận ở nơi chúng phân tách (nơi có pH thấp). Vì vậy các thụ thể chết có thể hoạt động như những kíp nổ của những hộp thuốc nổ gắn vào màng bào tương và bùng nổ do những kết hợp chính xác các ligands chuyên biệt ngoại bào của chúng. 19 Hiện nay những thụ thể chết được mô tả bao gồm Fas (còn gọi là CD05, APO1), TNFR1 (còn gọi là p55, CD120a), DR3 (còn gọi là APO3, WSL1, TRAMP, LARD), DR4 (TRAILR1), DR5 (APO2, TRAILR2, chất huỷ diệt), và thụ thể chết 6 (DR6). Những dòng thác truyền tinthì hơi khác, nhưng người ta vẫn chưa hiểu rõ về những lộ trình phức tạp này. Cơ chế truyền tín hiệu của Fas Hình 15: Fas & Fas ligand và lộ trình tín hiệu của nó. Fas hay CD5 là một protein 4554 kDa được glycosyl hoá ở bề mặt tế bào và được tìm thấy ở rất nhiều mô khác nhau, đặc biệt có nhiều trong tuyến ức, gan, tim, thận và các tế bào lympho trưởng thành được hoạt hoá và những tế bào lympho bị virus biến đổi. Đa số Fas được tìm thấy ở dạng gắn với màng hơn là dạng hòa tan. Tác động chống apoptosis của những dạng thụ thể hoà tan này đã được xác định, nó có thể trung hòa tính gây độc tế bào qua trung gian Fasbằng cách gắn và bất hoạt Fas ligand (FasL). Hơn nữa, Fas ở trong bào chất, đặc biệt là trong bộ Golgi và mạng lưới giữa các Golgi với nhau.Quá trình chuyển những túi chứa Fas đến bề mặt tế bào đã được hiểu rõ. Đó một cơ chế hiệu quả để điều hoà mật độ màng bào tương của thụ thể chết và tránh sự hoạt hoá tự phát. Apoptosis qua trung gian Fas có thể cũng được điều biến bằng cách glycosyl hoá thụ thểnày hay ở mức độ dịch mã, quá trình được điều hòa bằng cách điều hoà trực tiếp sự biều hiện của nó. Một vị trí gắn cho yếu tố dịch mã NF κ B đã được xác định, và yếu tố đáp ứng với p53 cũng được định vị trong gene Fas. FasL là một protein 40kDa xuyên màng với cấu trúc homotrimer được biểu hiện trên bề mặt của những tế bào T được hoạt hoá vào tế bào diệt tự nhiên. Nó đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì cân bằng nội môi tế bào T và B ngoại biên, và trong việc giết những tế bào gây hại như những tế bào bị nhiễm virus hay tế bào ung thư và giết những tế bào viêm tại những vị trí ưu tiên cho miễn dịch như mắt. Sự tham gia của Fas với ligand của nó (hoặc với kháng thể Fas đơn dòng) dẫn đến sự trimer hoá của thụ thể được theo sau bởi sự tuyển chọn phân tử thích ứng FADD (protein liên quan đến Fas với vùng chết). FADD là một protein nặng 28kDa trong bào chất được biểu hiện phổ biến với vùng chết ở đầu tận C và một DED tại đầu tận N. FADD liên hệ với thụ thể Das thông qua DD của nó, trong khi DED cần trong sự liên hệ của chính nó với procaspase 8. Sự tuyển chọn và tích luỹ procaspae 8 tại DISC dẫn đến sự hoạt hoá tự phát caspase này thông qua quá trình ly giải tự phân cắt và khởi phát tín hiệu apoptisis. Procaspase 10 cũng được tuyển lựa và hoạt hóa tại Fas DISC với động học tương tự như procaspase 8. Cả hai enzyme có thể khởi phát apoptosis độc lập lẫn nhau. 20 Hạ nguồn tín hiệu của sự hình thành DISC khác nhau giữa các loại tế bào. Trong những tế bào loại I, lượng lớn caspase 8 được hoạt hoá tại DISC và sau đó các caspase nàyđược phân cắt nhanh. Quá biểu hiện protein Bcl2 chống apoptosis hoặc BcxL không ngăn ngừa được sự hoạt hoá caspase 8 hoặc caspase 3 trong những tế bào này, và cũng không ức chế apoptosis. Điều này cho thấy sự hoạt hoá độc lập ty thể của dòng thác caspase. Ngược lại, thành lập DISC trong những tế bào loại II bị giảm thiểu mạnh và hoạt hoá caspases, bao gồm caspase 8, xảy ra chủ yếu ở hạ nguồn ty thể vì cả quá trình hoạt hoá caspase và apoptosis có thể bị ngăn chặn bởi sự biểu hiện quá mức Bcl2 hoặc BclxL. Đáng chú ý là Fas kích hoạt sự hoạt hoá ty thể ở cả loại tế bào I và II, và trong cả 2 loại, hoạt động sinh apoptosis của ty thể bị ngăn chặn bởi sự biểu hiện quá mức của Bcl2 hoặc BclxL. Tuy nhiên, chỉ trong tế bào loại II mà không phải trong tế bào loại I, sự biểu hiện quá mức Bcl2 hoặc BclxL ngăn apoptosis xảy ra. Vì vậy chỉ trong tế bào loại II, ty thể cần thiết cho sự thực hiện chương trình apoptosis, trong khi ở tế bào loại I, rối loạn chức năng ty thể có thể là sự khuếch đại tín hiệu apoptosis. Sự điều hoà tốt truyền tín hiệu Fas là cần thiết để tránh kích hoạt chết tế bào không cần thiết và để đảm bảo hoạt động chính xác của cỗ máy apoptosis. FLIP là những protein chứa DED, điều hoà apoptosis qua trung gian Fas. DED của FLIP gắn với phức hợp FasFADD và ức chế sự lựa chọn và hoạt hoá procaspase 8 qua đó đóng vai trò như là một phân tử chống apoptosis. Cơ chế truyền tín hiệu bằng yếu tố hoại tử u (TNF) Hệ thống truyền tín hiệu TNF/ thụ thể TNF gồm có 2 thụ thể khác nhau, TNFR1 và TNFR2, và 3 ligands: TNFα gắn với màng, TNFα hoà tan và TNFβ hoà tan có nguồn gốc từ tế bào lympho. TNF đều là những protein xuyên màng với những đặc tính cấu trúc tương tự nhau, bao gồm vùng ngoại bào đầu tận N giàu disulfur nhận ra TNF, một vòng xoắn xuyên màng và một đuôi trong tế bào chất. Tuy nhiên chỉ TNFR1 có DD nội bào (TNFR2 không có), và vì vậy nó có thể là một chất trung gian duy nhất của tín hiệu apoptosis trong hầu hết các loại tế bào, cũng như trong các nghiên cứu trong cơ thể con người(in vivo). Những tín hiệu nội bào xuất phát từ TNFR1 rất phức tạp và có thể dẫn đến những đáp ứng tế bào đa dạng, thậm chí là trái ngược từ quá trình tăng sinh tế bào đến quá trình viêm và cuối cùng đến chết tế bào. Hầu hết các tế bào đều được tiếp xúc với TNFα, tuy nhiên apoptosis xảy ra trừ phi protein tổng hợp RNA bị ngăn chặn. Điều này cho thấy ưu thế những tín hiệu sống còn cao hơn những tín hiệu chết trong điều kiện bình thường, và cần có sự tổng hợp protein mới để kềm lại kích thích apoptosis. Sự biểu hiện của những protein chống apoptosis này có thể được điều khiển bởi hoạt động của yếu tố dịch mã NFκB. Sự tham gia của TNFR1 bởi TNFα dẫn đến sự trimer hoá và những thay đồi hình dạng trong vùng nội bào của thụ thể, dẫn đến sự tuyển chọn nhanh va nhiều loại proteins thích ứng trong tế bào chất chứa DD, và một lần nữa thông qua liên kết phân cực với DD của thụ thể. TNFR1 không được kích thích liên kết với SODD (silencer of death domain) mới được phân lập, ngăn ngừa hiệu quả sự tự tổng hợp DD và khởi phát tự ý sự truyền tín hiệu. Khi được kích hoạt, SODD tách khỏi TNFR1 để protein thích ứng protein liên quan với TNF với vùng chết (TNFRassociated protein with death domain, TRADD) gắn với thụ thể DD bị gom lại. TRADD hoạt động như là một protein neo, lựa chọn nhiều phân tử truyền tin để hoạt hoá thụ thể như FADD, TRAF2 (yếu tố liên hệ TNF2), RIP (protein liên kết với thụ thể) và RAIDD (protein đồng đẳng ICH1/CED3 liên hệ RIP với vùng chết). Những protein này không có hoạt động enzyme, ngoại trừ RIP,enzyme này có hoạt tính serinethreonine kinase. Vai trò của kinase này trong apoptosis vẫn chưa được biết nhưng chúng có vai trò làm trung gian chết tế bào gây ra bởi thụ thể chết không phải apoptosis. FADD gắn và hoạt hoá caspase, thúc đẩy apoptosis thông qua 21 một lộ trình tương tự giống như lộ trình được kích hoạt bởi Fas. RIP gắn với RAIDD, tham gia lộ trình gây chết bằng cách tuyển chọn caspase 2 thông qua liên kết phân cực giữa những trình tự đồng dạng trong vùng tận cùng là amino và pro vùng của caspase 2. RIP cũng liên hệ với TRAF2, khởi phát những lộ trình tiềnsống sót và điều hoà đáp ứng miễn dịch. Lộ trình apoptosis này được điều khiển của những sản phẩm từ gene. Apoptosis được điều biến thông qua FADD bản thân FADD lại được điều hoà bởi FLIP (protein ức chế Flice, casper: CASH, MRIT) và ức chế caspase khởi phát. FLIP cũng ức chế tín hiệu chết bởi TNFR1 thông qua những liên kết với DED của FADD. Những nghiên cứu gần đây đã cho ta biết rằng FLIP cũng ức chế apoptosis bằng cách hoạt hoá những tín hiệu sống còn. Những bản báo cáo cho thấy TNFR2 thiếu một vùng chết trong tế bào chất, thay vào đó là liên kết giữa TNFα và TNFR2 dẫn đến sự gắn kết TRAF 1 và TRAF2 vào thành phần TNFR2 trong tế bào chất. TNFR2 tạo điều kiện cho apoptosis được ra bởi TNFα bằng cách trở thành bẫy ái lực cao với TNFα và phân phối chúng cho TNFR1. Cơ chế truyền tín hiệu bởi thụ thể TRAIL Từ khi phát hiện những thành viên mới của họ TNF, ligand gây ra apoptosis liên quan với TNF, TRAIL (cũng được gọi là APO2L), đã có 5 thụ thể cùng nguồn gốc khác nhau gắn với nó. Hai trong số đó, TRAILR1 (còn gọi là DR4) và TRAILR2 (còn gọi là DR5 hay Killer hay TRICK2) được xem là những thụ thể chết thật sự vì chúng tham gia với TRAIL gây ra apoptosis. Cấu trúc của TRAILR1 và TRAILR2 phù hợp với cấu trúc của những thụ thể chết với DD cần thiết để truyền tín hiệu apoptosis. TRAILR1 được tìm thấy ở phần lớn các mô của con người, bao gồm lách, tuyến ức, gan, bạch cầu trong máu ngọai biên, những tế bào T được hoạt hoá, ruột non và vài dòng tế bào ung thư.TRAILR2 được tìm thấy ở cả mô lành và những dòng tế bao ung thư, nhưng đặc biệt nhiều trong lách, bạch cầu máu ngoại biên và bạch cầu được hoạt hoá. 2 loại thụ thể TRAIL khác là TRAILR3 (còn gọi là DcR1 hay TRID hay LIT) và TRAILR4 (DcR2/TRUNDD) cũng được gọi là những thụ thể mồi. Mạc dù khá giống với TRAILR1 và TRAILR2 ở vùng ngoại bào vào xuyên màng, TRAILR3 và TRAILR4 thiếu vùng chết hoặc có một vùng chết không chức năng. Vì vậy mà sự gắn kết của TRAIL với các thụ thể không kích hoạt apoptosis được. Bản dịch mã TRAILR3 và TRAILR4 được tìm thấy trong những mô lành của người mà không có trong phần lớn các dòng tế bào ung thư.Tuy nhiên, những nghiên cứu gần đây cho rằng điều hoà nội bào sự truyền tín hiệu TRAIL gây ra tính kháng apoptosis qua trung gian TRAIL của các tế bào bình thường nhiều hơn là do mật độ bề mặt của những thụ thể mồi. 50 thụ thể của TRAIL được tìm ra là thụ thể hoà tan osteoprotegerin (OPG). OPG cũng có thể hoạt động như là một thụ thể mồi vì nó gắn hiệu quả với TRAIL nhưng không tạo ra apoptosis. Giống những ligands khác của họ TNF, TRAIL cũnglà những protein xuyên màng. Đầu tận Cngoại bào của nó cho thấy sự tương đồng đặc biệt với những thành viên khác cùng họ. Tuy nhiên, đầu tận Nnằm trong tế bào chất ngắn hơn đáng kể và không được bảo tồn ở các loài. Dạng hoạt động sinh học của TRAIL là một homotrimer. TRAIL dường như kích hoạt apoptosis chuyên biệt ở những dòng tế bào ung thư hơn là những tế bào lành, mặc dù vậy ý kiến này vẫn chưa được giải thích cặn kẽ. Giống như Fas, TRAILR1 và TRAILR2 được hoạt hoá để lựa chọn FADD, caspase 8 và caspase 10 cho DICSs riêng của chúng, và chúng kích hoạt apoptosis thông qua một lộ trình được kích hoạt giống Fas. Giống như Fas, apoptosis do TRAIL bị ức chế mạnh bởi sự biểu hiện nhiều FLIP, đó là yếu tố chính để xác định mức độ nhạy của tế bào với apoptosis do TRAIL. Nhiều nghiên cứu cũng cho thấy TRAIL gây ra chết tế bào, thúc đẩy hoạt hoá NF κB thông qua TRAF2 và JNK bằng những lộ trình khác biệt và độc lập. Vì TRAF2 không liên hệ trực tiếp với bất kỳ thụ thể TRAIL nào, có thể nhận thấy rằng lộ trình này cần một protein chuyển đổi hơn là TRADD hay FADD. 22 Truyền tín hiệu qua thụ thể chết 3 và 6 Hình 16:Thụ thể chết (death receptor) và lộ trình tín hiệu. Thụ thể chết 3 (DR3) có sự tương đồng cao với TNFR1, đặc biệt ở DD (death domain) của nó. Ligand tự nhiên của DR3 đã được xác định và đặt tên là ApoL3. Những đáp ứng và tín hiệu được kích hoạt bởi sự hiện diện quá mức DR3 hoặc khi gắn DR3 với ApoL3(tương tự như những đáp ứng và tín hiệu đó qua trung gian TNFR1). Dù có sự giống nhau trong cơ chế truyền tin nhưng dựa vào sự biểu hiện khác nhau của các ligands và thụ thể, DR3 và TNFR1 có thể có những vai trò sinh học khác nhau. Thụ thể chết 6 (DR6) đã được xác định là một thụ thể chết mới dựa vào vùng ngoại bào giàu cysteine và DD nội bào của nó. Tuy nhiên, không giống những thụ thể chết khác, DD không khu trú ở đầu C mà nó ở sát vùng xuyên màng. DR6 được tìm thấy nhiều ở tuyến ức, lách và tế bào giống lympho. DR6 tham gia lộ trình chết tế bào ở những tế bào động vật hữu nhũ khác nhau bởi những thụ thể được khởi phát bởi những thụ thể chết khác vì có vẻ như nó không liên hệ với những phân tử chuyển đổi chứa DD như TRADD, FADD, RAIDD hay RIP. Khi DR6 hiện diện với số lượng nhiều chúng có vai trò như một chất có hiệu lực gây hoạt hoá JNK và NF κB. Khả năng hoạt hoá lộ trình JNK và việc DR6 có nhiều trong những cơ quan lympho cho thấy DR6 có vai trò trong hệ miễn dịch. Protein Bcl2 Cấu trúc và sự hoạt hoá Một trong những tính năng chính của họ protein Bcl2 là thành viên của nó có chung trình tự tương đồng trong 4 vùng(ví dụ:vùng BH1, 2, 3 và 4), tuy nhiên không phải tất cả các thành viên đều có tất cả vùng. Những nghiên cứu gây đột biến đã cho thấy những vùng này quan trọng cho nhữngchức năng phân tử và cho liên kết protein giữa các thành viên họ. Vùng BH1 và BH2 cần thiết cho chức năng kìm hãm cái chết của những phân tử chống apoptosis, trong khi vùng BH3 cần cho chức năng thúc đẩy cái chết của các phân tử. Thêm vào đó, vùng BH4, hiện diện trong những phân tử chống apoptosis, cũng có chức năng quan trọng là ức chế cái chết. Vì vậy những protein chống apoptosis Bcl2 chứa vùng BH 14, trong khi những phân tử trước chết có thể chia thành các phân tử chỉ cóvùng BH3 và những phân tử cóvùng BH13. Có vẻ như những phân tử “chỉ có BH3” như Bid, Bim và Bad là những cảm ứng với tín hiệu chết từ phía bên ngoài và có thể hoạt hoá những phân tử đao phủ “đa vùng” Bx hay Bak. Tiến trình này giống dòng thác caspase ở vài điểm ở đó các caspase khởi phát hoạt hoá những caspase tác động. Ở động vật có vú, ít nhất 12 protein chính thuộc họ Bcl2 đã được xác định dựa trên sự giống nhau về cấu trúc 3D (cấu trúc ước đoán thứ cấp). Thêm vào đó, ngoài Bid ra, các cấu trúc ước đoán toàn diện 23 của các protein chỉ có vùng BH3 dường như không liên quan và có lẽ thiếu mối quan hệ gầngũi về mặt tiến hoá với những thành viên chính của họ Bcl2. Tuy nhiên tất cả các protein chỉ có vùng BH3 tương tác và điều hoà những protein chính của họ Bsl2 để thúc đẩy apoptosis. Những thành viên chống apoptosis của họ protein Bcl2 là Bcl2, BclxL, Bclw, (gene liên quan Bcl2, đồng phân dài), A1 và Mcl1 (Bệnh bạch cầu dòng tuỷ1). Những thành viên tiền apoptosis là những phân tử tác động Bak (Bcl2 antagonist killer 1, chất diệt đối vận Bcl2 1) và Bax (Bcl2 associated x protein, protein Bcl2 liên quan NST X). Những protein chỉ có BH3 là Bad (Bcl2 antagonist ofcell death, đối vận Bcl2 của chết tế bào), Bid (Bcl2 interacting domain death agonist, đối vận Bcl2 tương tác thụ thể chết), Bik (Bcl2 interacting killer, chất diệt tương tác với Bcl2), Bim(Bcl2 interacting mediator of cell death, chất trung gian tương tác với Bcl2 của chết tế bào), Bmf (Bcl2 modifying factor, yếu tố bổ nghĩa Bcl2), bNIP3 (BCL2/adenovirus E1B 19KD protein interacting protein 3, protein tương tác với protein BCL2/adenovirus E1B 19kD 3), HRK (Harakiri), Noxa và Puma (p53- unregulated modulator of apoptosis, chất điều biến apoptosis được p53 điều hoà). Nhiều protein trên đã được loại bỏ ở chuột để bộc lộ những vai trò sinh lý, sự dư thừa và tương tác của chúng trong cơ thể. Những nghiên cứu sinh lý di truyền toàn diện của họ Bcl2 đã tạo ra những hiểu biết quan trọng về nguồn gốc của những thành viên họ Bcl2 và protein chỉ có vùng BH3 và nêu lên rằng rất nhiều protein hiệnnay có thể có những hoạt động vượt xa sự điều hoà chết tế bào. Hình 17: cấu trúc phân tử của Bcl2 Cấu trúc 3D của những 7 phân tử chính của họ protein Bcl2 (như Bcl2, BclxL, Mcl1, Bax, Bak và Bid) chưa đủ làm sáng tỏ sự khác nhau nổi bật giữa các thành viên chống apoptosis (như Mcl1) và các thành viên tiền apoptosis (như Bx và Bid). Tất cả 7 protein này là những bó xoắn ốc với một vòng kẹp kỵ nước xoắn từng vòng một trên cả 2 mặt theo từng đôi xoắn phân cực. Chúng có những domains đầu tận C neo vào màng tế bào. Hơn nữa, Bid tiền apoptosis có vẻ như được myristoylated để điều biến cho sự neo đậu vào màng này. Ngoài ra, 3 proteins (Bax, BclW và Mcl1) có mỏ neo đầu tận C vừa với một túi kỵ nước được tạo ra bởi vùng BH1, 2 và 3. Một túi tương tự cô lập neo đầu tận C có thể cũng gắn kết với những peptides của các chuỗi domain BH3 của Bak, Bad và Bim. Điều này cho thấy nó cũng có chức năng trong sự dimer hoá với các protein chỉ có BH3 và/hoặc các thành viên của họ Bcl2 chứa nhiều domain BH. Sự hoạt hoá các protein chỉ có vùng BH3 xảy ra để đáp ứng với những kích thích khác nhau đặc hiệu cho từng thành viên của họ này và vì vậy những chất điều hoà của chúng đóng vai trò là những chất cảm biến đầu tiên cho stress tế bào. Sự biểu hiện protein chỉ có BH3 có thể được gây ra bởi những yếu tố dịch mã. Ví dụ như Noxa và Puma được tạo ra bởi chất ức chế tạo khối u p53 để đáp ứng lại với sự hư hại DNA và Bim được tạo ra trong đáp ứng với sự thiếu hụt yếu tố tăng trưởng và bởi nhiều yếu tố dịch mã để đáp ứng với stress lưới nội bào (ER). Những protein chỉ có BH3 cũng có thể được hoạt hoá sau dịch mã, ví dụ Bad được hoạt hoá vì không được phosphoryl hoá trong đáp ứng với sự thiếu hụt yếu tố tăng trưởng. Bid được hoạt hoá khi bị caspase 8, granzyme B phân cắt. Ngoài ra, sự phân cắt yếu hơn bởi caspase 2, 3 dẫn đến đoạn tận cùng 24 N bị cắt cụt (tBid) chúng tham gia vào đáp ứng tương ứng với kích thích tử thụ thể, quá trình tiêu diệt tế bào lympho T gây độc tế bào và choáng tim. Bim được giữ ở dạng bất hoạt trong tế bào thông qua việc gắn kết với phức hợp dynein vận động và được hoạt hoá khi được phóng thích từ bộ khung tế bào hay mất sự phosphoryl hoá qua trung gian kinase ngoại bào được điều hoà bởi tín hiệu (ERK). Bmf được hoạt hoá khi được phóng thích từ những phức hợp vận động actinmyosin; và Bik được hoạt hoá bởi cơ chế chưa rõ để đáp ứng với sự ức chế sinh tổng hợp protein. Sự điều hoà các mức độ biểu hiện của những protein tiền apoptosis của họ Bcl2 là một con đường khác. Trong đó, tế bào có thể điều hòa apoptosis. Ví dụ, BclxL có thể gây dịch mã bởi những yếu tố tăng trưởng để thúc đẩy sự sống sót của tế bào. Mcl1 bị thoái giáng nhanh chóng bởi lộ trình ubiquitinproteasome để đáp ứng với sự thiếu hụt cytokine hoặc những kích thích gây chết khác (như bức xạ tia cực tím UV) và có thể được điều hoà lên hậu địch mã để chống apoptosis bằnng việc ức chế tần suất thoái giáng. Sự điều hoà các mức độ biểu hiện của protien tiền apoptosis Bx và Bak thì khó thấy hơn và các protein có vẻ như được biểu hiện ở những mức nhiều hay ít hằng định hơn. Bx và Bak được điều hoà nguyên phát hậu dịch mã bởi những thành viên của họ Bcl2. Cơ chế hoạt động Hình 18: lộ trình tín hiệu của BH3 và death receptor. Những sự tương tác protein giữa các thành viên Bcl2 là những bước quan trọng cho sự hoạt hoá và cơ chế hoạt động của chúng. Dựa vào những nghiên cứu trong ống nghiệm và cả trong cơ thể sinh vật, nhiều dạng tương tác có thể được xác định. Dạng thông dụng nhất là tương tác giữa những thàhn viên chống và tiền cái chết, như Bcl2 với Bax hay Bid. Sự tương tác này có thể dẫn đến hoạt động đối vận của 2 loại phân tử và vì vậy có thể thiết lập một sự điều khiển biến trở của chương trình chết. Thật thú vị là không phải tất cả các phân tử chống cái chết có thể tương tác với tất cả các phân tử tiền cái chết. Dường như một vài thành viên của nhóm này sẽ gắn kết ưu thế hơn với một vài thành viên khác của nhóm kia. Ví dụ, Bok tiền chết gắn kết với Mcl1 nhưng không gắn với Bcl2, BclXl, hoặc Bclw. Một cách tương ứng, những phân tử này có thể chỉ đối kháng chức năng của những phân tử mà chúng gắn kết. Dạng chọn lọc này cho thất những amino acids đặc hiệu là cần thiết cho sự tương tác đặc biệt chỉ tồn tại trong một vài thành viên chứ không phải toàn thể họ protein này. Hơn nữa, điều này cũng cho thấy ràng ở những mô nhất định và cho những kích thích chết nhất định, một bộ các proteins đặc hiệu thuộc họ Bcl2 có liên quan rất lớn. Dạng tương tác thứ 2 xảy ra giửa hai thành viên tiền chết, thường là một phân tử chỉ có BH3 và một phân tử đa domain như Bid đến Bax hay Bak; và Bim đến Bax. Nhữnng sự tương tác như vậy quan trọng cho sự hoạt hoá những phân tử đao phủ đa domain, Bax hay Bak, bởi những phân tử cảm biến chỉ có BH3. 25 Dạng thứ ba là oligomer hoá của cùng một phân tử. Dạng này được quan sát thấy trong những phân tử chống cái chết như Bcl2 hay BclxL và những phân tử tiền chết như Bax và Bak chẳng hạn. Khả năng oligomer hoá của Bax và Bak đã được xem xét và là yếu tố quan trọng trong vai trò như là một kênh ti thể để phóng thích các yếu tố apoptosis của ti thể từ khoảng gian màng. Mặc dù đã được nhận ra từ lâu rằng khả năng tham gia của những thành viên khác nhau thuộc họ Bcl2 trong tương tác chọn lọc proteinprotein với những thành viên khác là cần thiết cho những chức năng chống và tiền cái chết, bản chất chính xác của những tương tác này vẫn còn gây tranh cãi nhiều trong lĩnh vực apoptosis. Giả thuyết đầu tiên giải thích cơ chế hoạt động của các phân tử Bcl2 trong apoptosis cho rằng quyết định của tế bào đi đến cái chết tuỳ thuộc vào cán cân giữa sự biểu hiện tổng cộng của họ Bcl2 và vị trí chống apoptosis (hay tiền sống sót) đến tiền apoptosis. Giả thuyết này được chấp nhận rộng rãi vì cùng một lúc nó được ủng hộ bởi nhiều nghiên cứu (Chipuk và Green 2008). Mô hình biến trở này miêu tả ràng stoichiometry giữa các protein Bcl2 tiền và chống apoptosis làm theo cam kết của tế bào đi đến apoptosis. Mô hình biến trở trở thành nền tảng cho sự hiểu biết về chức năng của họ protein Bcl2 của động vật có vú và trong vài khía cạnh nó tiếp tục được thời gian kiểm chứng. Tuy nhiên, nó không giải thích được sự phức tạp mới được phát hiện gần đây trong họ bcl2. Ví dụ, bằng cách nào tế bào chịu được những mức độ cao tương ứng của sự biểu hiện Bax và/hoặc Bak mà những protein này không gắn kết với những thành viên chống apoptosis? Bằng cách nào những protein nhất định chỉ có BH3 tham gia hoạt hoá Bax và/hoặc Bak và quá trình thấm hoá màng ngoài ti thể mà trong khi những protein không có? Những vấn đề này tiếp tục châm ngòi cho những tranh cãi và chúng là cố lõi cho những giả thuyết cạnh tranh khác về sự hoạt hoá Bax và Bak. Một trong những mô hình này được biết đến là mô hình trung hoà protein chống apoptosis, hay mô hình “gián tiếp”. Mô hình này cho rằng những protein chống apoptosis phải liên tục ức chế hoạt động của Bax và Bak để đảm bảo cho sự sống sót và tính toàn vẹn của ti thể. Tín hiệu cho tính thấm màng ngoài ti thể là lúc tất cả các protein chống apoptosis bị trung hoà tác dụng (ví dụ rãnh gắn kết kỵ nước của protein chống apoptosis bị chiếm giữ bởi domain BH3 của protein chỉ có BH3) bởi những protein chỉ có BH3 bị hoạt hoá (dịch mã hoặc hậu dịch mã). Điều này thúc đẩy giải phóng Bx và/hoặc Bak, quá trình oligomer hoá tương đồng thành những lỗ proteolipid, và phóng thích cytochrome c. Vì khả năng hạn chế của mỗi protein chỉ có BH3 chỉ gắn kết với những protein chống apoptosis nhất định, bằng cách xác định tương đồng về cấu trúc của những peptides domain BH3 cho những protein Bcl2 chống apoptosis, người ta giả định rằng tổ hợp các protein chỉ có BH3 nào cần để hoàn tất việc trung hoà những protein tiền apoptosis và tính thấm hoá của ti thể. Trong tất cả trường hợp, ngỵ ý rằng các protein chống apoptosis đều ức chế Bax và Bak như nhau và trung hoà một phụ nhóm các protein chống apoptosis gây ra những chất tác động mới được giải phhóng ra để nhanh chóng bị ức chế bởi bất kỳ protein chống apoptosis có sẵn nào. 26 Hình 19: Cơ chế apoptosis và hoạt động của ti thể (chi tiết đọc trong phần nội dung) Mô hình trung hoà protein chống apoptosis là một bản dịch hiện đại hơn của mô hình biến trở vì nó dưa vào giả thuyết rằng protein tiền apoptosis vượt qua sự ức chế bởi những protein chống apoptosis. Một điều đáng chú ý của giả thuyết này là không phải tấ cả các phân tử tác động nội sinh đều được cô lập chủ động bởi những protein chống apoptosis. Hơn nữa, đa số cá dữ liệu về những tương tác giữa protein chỉ có BH3 và các chất chống apoptosis được dựa trên sự tổng hợp các peptides domain BH3 và sự tương tác của chúng với những protein bất động, tái tổ hợp chống apoptosis. Ngoài ra, vài bằng chứng cho tàng các protein chỉ có BH3 hiếm khi gắn kết protein tác động khi không có môi trường lipid và bề mặt gắn kết độc đáo đó được tạo ra bởi sự tương tác giữa những protein chống và tiền apoptosis. Thật ra nhiều ví dụ gợi ý rằng ái lực in vitro đo được giữa 2 protein Bcl2 không trực tiếp chuển thành hoạt động vì cả môi trường (ví dụ tế bào chất với màng kỵ nước) và các thành phần đều ra lệnh đáp ứng tế bào. Trong mô hình hoạt hoá trực tiếp. Sự kiện chính để tạo tính thấm của màng ngoài ti thể là tương tác giữa chấto hạt hoá trực tiếp protein chỉ có BH3 và những phân tử tác động (ví dụ Bid hoặc Bim tương tác với Bax hay Bak) tại màng ngoài ti thể. Ngăn chặn tương tác này là cần thiết cho sự toàn vẹn của ti thể và sự sống sót của tế bào vì phục hồi sau thấm hoá ti thể là không thường xảy ra. Để đảm bảo sự hoạt hoá Bax và/hoặc Bak chỉ xảy ra khi thích hợp, tế bào biểu hiện nhiều protein Bcl2 chống apoptosis để cô lập những phân tử Bid hay Bim được hoạt hoá ngẫu nhiên. Dưới điều kiện stress tế bào và biến tính, những protein hoạt hoá trực tiếp được tạo ra để tham gia hoạt hoá Bax và/hoặc Bak. Nhưng một tế bào cố thể vượt qua tín hiệu chết bằng cách cô lập những phân tử hoạt hoá trực tiếp chỉ có BH3 vào kho các phân tử Bcl2 chống apoptosis của nó. Mặc dù điều này mang tính tạm thời để bảo vệ tế bào, nó cho thấy tế bào có nhiệm vụ gia tăng những protein chống apoptosis để chống lại sự biểu hiện các protein chỉ có protein BH3 hoạt hoá trực tiếp đối với stress trong tương lai – thử thách này của được gọi là “sự nghiện Bcl2” và xảy ra trong quá trình khởi phát bướu Đáng chú ý là sự hợp tác giữa các phân tử tác động và các protein chỉ có BH3 hoạt hoá trực tiếp đã được mô tả nhưng ái lực này dường như yếu và không dễ phát hiện ngay. Tuy nhiên sự kết hợp yếu giữa các chất hoạt hoá chỉ có BH3 và các chất tác động dẫn đến suy đoán rằng sự tương tác này không cần thiếp cho apoptosis tiếp diễn và những bước quan trọng đến thám hoá màng ngoài ti thể thật sự là tương tác giữa những protein chỉ có BH3 và các protein chống apoptosis. Tựu trung lại, có nhiều điểm cho sự cân nhắc này. Đầu tiên là mặc dù tương tác giữa những phân tử tác động và những chất hoạt hoá trực tiếp có thể yếu trong ống nghiệm vì điều kiện nó xảy ra trong tế bào không được hiểu cặn kẽ và ái lực của chúng có thể cao hơn trong cơ thể. Điều này dẫn đến câu hỏi rằng thành phần cấu trúc và 27 tế bào nào cần thiết cho sự liên kết chất tác động và chất hoạt hoá chỉ có BH3; ví dụ, có lẽ thành phần (số ít hay số nhiều) của màng ngoài ti thể. Rõ ràng rằng 2 mô hinh khác nhau chủ yếu ở việc Bax/Bak là hoạt động hay cần sự hoạt hoá và tương tác nào là quan trọng đối với chức năng chống apoptosis. Tuy nhiên có sự trùng lặp đáng chú ý giữa 2 mô hình này, đó là cả 2 đều gắn kết trực tiếp với BclxL và ức chế protein tiền apoptosis thuuộc họ Bcl- 2 liên quan trực tiếp đến sự thấm hoá màng, trong khi những protein tiền apoptosis thuộc họ Bcl2 khác gián tiếp gây ra apoptosis bằng cách gắn kết và ngăn chặn điều này. Thêm nữa vài tác giả mặc nhận ràng cả 2 mô hình có thể đúng ở vài loại tế bào khác nhau hoặc trong một loại tế bào dưới những điều kiện khác nhau (ví dụ lành và ác). Trên nên tảng những nghiên cứu gần đây chứng minh tầm quan trọng của những tương tác động của những thành viên họ Bcl2 với các màng, một mô hình thứ ba gọi là “gắn với nhau” đã được đề xuất. Trong mô hình này, tươgn tác của các protein Bcl2 với nhau thay đổi sau khi gắn kết với màng vì điều này gây ra những biến đổi hình thể làm thay đổi và/hoặc phơi bày những bề mặt gắn kết mới. Trong mô hình này không phải các chất chống apoptosis (BclxL) và tiền apoptosis (Bax) gắn với màng riêng lẻ. Tuy nhiên, điều kiện tBid tuyển lựa một trong 2 loại protein quá nhiều cho màng, điều này cho thấy là tBid hoạt hoá các protein tiền và chống apoptosis của họ Bcl2. BclxL cạnh tranh với Bac để hoạt hoá monomer Bax hoà tan thông qua tương tác với màng, tBid hoặc Bax được tBid hoạt hoá, vì vậy ức chế việc Bax gắn với màng, sự oligomer hoá và sự thấm hoá màng. Những thí nghiệm ở đó các tương tác riêng lẻ được loại bỏ bởi đột biến cho thấy ràng cả sự gắn kết BclxLtBid và BclxLBax đề uđóng góp vào chức năng chống apoptosis của BclxL. Bằng cách cạnh tranh Bax cho những tương tác dẫn đến sự thấm hoá màng, BclxL ràng buộc cả tBid và Bax vào những tương tác không hiệu quả và ức chế Bax gắn với màng. Vì BclxL không oligomer hoá và tạo thành những lỗ, nó ức chế apoptosis bằng cách hoạt động như thể nó là một phiên bản tái tổ hợp âm của Bax trong tiến trình thấm hoá màng. Vì vậy, trái ngược với những mô hình khác, mô hình này cung cấp bằng chứng mạnh nhất đến giờ, sử dũng đa cơ chế để trung hoà sự hoạt hoá Bax chức năng. Gần như chắc chắn, một con đường lý thú để nghiên cứu thêm sẽ là sự phát triển của những thử nghiệm hệ thống được tổ chức lại cho phép phát hiện và theo dõi những tương tác động (hơn là tĩnh) giữa những thành viên chuyên biệt tiền và chống apoptosis của họ Bcl2 và những protein tế bào trong màng. Tuy nhiên, cơ chế sinh hoá chính xác dẫn đến hoạt hoá Bax và Bak vẫn còn là đeều bí ẩn và tạo nên “chén thánh” của nghiên cứu apoptosis. Bên cạnh những quan tâm từ trướccủa khoa học, tầm quan trọng của việc giải mã những cơ chế hoạt động của họ protein Bcl2 đóng vai trò trong ứng dụng lâm sàng. Xem xét triển vọng sử dụng các thuốc BH3 minetic trong điều trị khối tân sinh, sự khác biệt có thể có kết cục sống và chết. Vì vậy, nếu apoptosis và sự sống sót tế bào dựa trên những khía cạnh mà các thành viên Bcl2 chống apoptosis bị trung hoà thì những tế bào ung thư trở nên kháng với những thuốc như vậy hơn những phần đối kháng bình thường của chính, vì các khối bướu có xu hướng tăng biểu hiện các protein Bcl2 chống apoptosis. Ngược lại, nếu mô hình chất hoạt hoá trực tiếp là đúng thì có thể tồn tại một cửa sổ điều trị trong đó vài khối bướu nhạy cảm với apoptosis hơn là những tế bào lành, do tăng mức độ các chất hoạt hoá trực tiếp của các tế bào bướu. Sự thấm hoá ti thể Các thành viên Bcl2 tương tác ti thể hoặc trên sự tạo ra apoptosis và, mặc dù chúng có thể hoạt động trong những ngăn của tế bào, rõ ràng rằng chúng điều hoà apoptosis bằng ảnh hưởng trên màng ngoài ti thể. Protein Bcl2 chống apoptosis được gắn vào ER, nhân và màng ngoài ti thể vởi doman kỵ nước đầu tận C bao ngoài màng, với phần lớn các amino acid của nó trong tế bào chất. Mặc dù Bcl2 trong 28 bất kỳ vị trí nào cũng có thể ngăn chặn apoptosis, các chức năng của Bcl2 tại ER và nhân không rõ ràng bằng chức năng của nó trên ti thể. Trái với Bcl2, Bax phần lớn trong tế bào chất và cô lập neo màng kỵ nước đầu tận C vào trong túi gắn BH3 của nó, với một phần nhỏ giới hạn màng ngoài ti thể. Bax có lẽ tồn tại như một monomer trong tế bào chất. Cả thành viên chống và tiền apoptosis của họ Bcl2 đều trải qua những thay đổi hình thể trong suốt apoptosis để lộ ra và gắn chặt vào màng lipid 2 lớp. Trong lúc cảm ứng apoptosis 2 bước trong tiến trình hoạt hoá Bax có thể được nhận biết: một sự chuyển đổi vị trí ban đầu đến ti thể và tiếp theo là biến đổi hình dáng đầu tận N có thể cùng lúc với gắn vào màng và oligomer hoá để tạo thành những kênh lớn. Bước chuyển vị trí của Bax, mặc dù có thể đảo ngược lại được trong những tình huống nhất định, thường tương quan chặt chẽ với sự cam kết bất hối của tế bào đến cái chết và đến bước phóng thích cytochrome. Bak cũng thay đồi hình dạng và oligomer hoá trong apoptosis. Mặc dù protein kênh màng ngoài ti thể VDAC2 ( kênh anion phụ thuộc điện thế2) cũng được báo cáo là gắn với Bak và cũng quan trong cho sự nhập Bak vào màng ngoài, những con chuột được loại bỏ 3 gene Vdac1/Vdac2/Vdac3 lại có apoptosis bình thường. Điều này cho thấy có rất ít hoặc không có vai trò của VDACs trong việc điều hoà protein họ Bcl2. Có bao nhiêu đơn vị Bax và Bak để tạo thành những oligomer này vẫn chưa rõ, tuy nhiên có vẻ như chúng được phân phối trong một lượng nhiều các phân tử. Các cơ chế chịu trách nhiệm phóng thích các chất trung gian ti thể của cái chết tế bào vẫn còn là chủ đề bàn cãi. Có những con đường hứa hẹn, cả 2 đều dẫn đến sự thấm hoá của màng ngoài nhưng do sự hoạt hoá bởi 2 kênh khác nhau. Những kênh này là lỗ chuyển tiếp tính thấm (PTP) ở màng trong và kênh gây ra bởi apoptosis ti thể MAC ở màng. Kênh apoptosis của ti thể Phù hợp với cấu trúc chúng của chúng, cả protein tiền và chống apoptosis Bcl2 cho thấy hoạt động tạo kênh trong ống nghiệm, mặc dù điều kiện tạo thành kênh của chúng khác nhau. Cụ thể là oligomer Bax tạo những kênh cation chọn lọc không phụ thuộc điện thế khi được tạo lại trong các liposome, với độ dẫn từ vài pS đến nhiều nS. Đường kính ước tính cho những kênh Bax (từ độ dẫn cao nhất 15.4 nS) là 2.75.4 nm. Con số này cho thấy, nhiều kênh Bax có thể dễ dàng cho phép cytochrome c (kích thước gần 3nm) đi qua. Lưu ý, các kênh Bax cũng như sự phóng thích nhiều hợp chất từ liposomes chứa kênh Bax có thể bị chận bởi những protein chống apoptosis Bcl-2 và Bcl-xL. Kênh do apoptosis gây ra MAC được phát hiện đầu tiên trong thí nghiệm patch-clamp trên ti thể phân lập từ các tế bào FL5.12 12 giờ sau khi lấy đi yếu tố tăng trường interleukin-3 (IL-3) và từ đó được nghiên cứu trong nhiều hệ thống. MAC là một kênh không đồng nhất độ dẫn cao. Độ dẫn trung bình của MAC của các tế bào HeLa apoptosis và FL5.12 là 3.3 và 4.5 nS tương ứng. Điều này còn cho thấy các mức độ đa phụ dẫn. Đường kính lỗ được tính với phương pháp loại trừ polymer cho thấy những kênh với độ dẫn khoảng 1.5 - 5nS có kích thước lỗ trong khoảng 3.3-6nm. Vì vậy, hoạt động MAC giống đáng kể với với hoạt động của Bax tái tổ hợp, nhưng khác với những kênh lớn được mô tả khác, như kênh TOM và TIM được tìm thấy trên cả 2 màng ti thể. Quan trong là MAC chỉ được mô tả sớm trong apoptosis cùng lúc với sự phóng thích cytochrome c. Kênh khổng lồ màng ngoài này được điều hoà một cách tinh tế bởi những protein họ Bcl-2. Sự biểu hiện quá mức Bcl-2 chặn sự thành lập MAC và phóng thích cytochrome c. Nhiều tiếp cận thực nghiệm cho rằng cà Bax và Bak là những thành phần giả định của kênh này. Có thể là kích thước trung bình của lỗ MAC tăng lên với tiến triển apoptosis bởi sự bất hợp tác của những phân tử Bax và/hoặc Bak thêm vào trong phức hợp kênh MAC, hoặc có thể bằng những cấu thành khác chưa nhận dạng. Thêm vào đó, mối quan hệ giữa MAC và các protein đa domain tiền apoptosis Bax và Bak cũng được kiểm tra bằng những tiếp cận phân tử. Những nghiên cứu trước đây sử dụng những dòng tế bào kncok out đơn và kép cho Bax và Bak cho thấy rằng 29 2 protein này có rất nhiều đối với vai trò của chúng trong apoptosis. Đó là sự phóng thích cytochorme xảy ra trong những tế bào loại bỏ đơn Bax và Bak mà không phải trong những tế bào loại bỏ kép Bax/Bak trong quá trình điều trị staurosporine. Tương tự như vậy, MAC được phát hiện trong các dòng tế bào loại bỏ đơn, không phải tế bào loại bỏ kép trong apoptosis. Những dữ kiện này cho thấy ràng Bak có thể thay thế Bax như một thành phần cấur túc của MAC trong những tế bào thiếu Bax. Vì vậy Bax và Bak có chức năng dư thừa đối với MAC. Trong tình huống này, MAC thành lập trong màng ngàoi ti thể ở giai đoạn sớm của apoptosis và cung cấp trực tuếp lộ trình cho sự phóng thích cytochrome c từ khảong gian màng cho tế bào chất, làm hoạt hoá các caspases đao phủ và chết tế bào. Vì vậy, người ta giả thuyết rằng MAC là con dao cắt cytochrome c từ ti thể. Sự chuyển đổi tính thấm của ti thể Sự chuyển đổi tính thấm ti thể được mô tả đầu tiên cách đây hơn 25 năm với sự tăng đột ngột tính thấm của màng trong ti thể để hoà tan các phân tử có trọng lượng lên đến 1.5kDa. Cấu trúc của ti thể để sự chuyển đổi tính thấm được cho là màng trong ti thể, tại các lỗ chuyển đổi tính thấm (PTP). Điều đáng nói ở đây là mặc cho thời gian dài trôi qua từ khi loài người phám phá ra nó, bản chất chính xác của lỗ tạo thành các thành phần PTP vẫn chưa được biết rõ. Tuy nhiên, có vài chứng cứ về sự hiện diện của các protein tại đây. Thêm vào đó, người ta cho là PTP tạo nên những vị trí tiếp xúc (ví dụ như những vị trí mà màng trong và ngoài của ti thể gần nhau). Theo các mô hình kinh điển, kênh phụ thuộc điện thế chọn lọc anion hay VDAC, adenine cnucleotide tranlocator (ANT) và cycloophilin D với những chất khác có liên hệ với PTP. Và người ta cũng biết, PTP có thể được hoạt hoá bởi vô số các chất tác động bao gồm Ca2+, phosphate và ROS. PTP thường có thể được đóng lại thuận nghịch bởi sự giảm nồng độ Ca2+ với EGTA hay bởi sự tăng nồng độ cyclosporine A, magnesium hay ADP. Tại thời điểm này, vai trò của PTP trong apoptosis gây khá nhiều tranh cãi. Thật vậy, vài nghiên cứu cho rằng PTP đóng vai trò là thành phần khởi phát lộ trình ti thể. Với quan điểm này này, những chất gây chuyển đổi tính thấm trong ti thể được phân lập thường gây apoptosis và PTP bất hoạt hay trì hoãn bởi thuốc chống apoptosis như cyclosporine A chẳng hạn. Tương tự, PTP đè nén hoạt hoá Ca2+ bằng cách biểu hiện quá mức Bcl-2, hỗ trợ vai trò cho kênh này trong apoptosis. Cyclophilin-D là một chất điều hoà PTP. Những tế bào thiếu cyclophilin-D một cách đáng kể sẽ chết tự nhiên để đáp ứng lại với kích thích apoptosis gây hoạt hoá cả lộ trình nội sinh và ngoại sinh. Hơn nữa, sự phóng thích cytochrome c có thể xảy ra khi không có khử cực ti thể và khi mất tính toàn vẹn của màng ngoài. Những quan sát này cho thấy, thay vì gây vỡ ti thể, một cơ chế thấm hoá chọn lọc hơn được điều hành cũng như sự thành lập một lỗ hổng trong màng ngoài. Tuy nhiên, thật sai lầm nếu cho rằng PTP không liên quan gì đến apoptosis. Việc mở PTP, mặc dù theo sau MAC, vẫn có thể dẫn đến sự phóng thích hoàn toàn cytochrome c và những yếu tố tiền apoptosis khác từ mào ti thể, điều này sẽ hiệp đồng khuếch đại dòng thác apoptosis do MAC khởi phát. Hơn nữa, sự trì hoãn tiến triển của quá trình apoptosis gây ra bởi các chất ức chế PTP như cyclosporine A có thể liên quan đến khả năng trì hoãn khử cực và tạo năng lượng cũng như bất kỳ tác động hiệp đồng của nhiều cytochrome c hơn được phóng thích sau đó từ mào ti thể. Tu sửa mào ti thể Bên cạnh chất nền và khoảng gian màng của ti thể, những nghiên cứu hình thái học với kính hiển vi chụp cắt lớp điện tử đã cho thấy khoảng nội mào ti thể liên lạc với khoảng gian màng thông qua những chỗ nối gống như nút chai rất chặt, vì vậy chúng tạo thành rào cản khuếch tán. Hầu hết cytochrome c (85%) được chứa trong cấu trúc này. Tu sửa mào là một tiến trình mà trong đó những chỗ nối phân 30 định khoảng nội mào lớn lên. Điều này tạo thuận lợi cho quá trình huy động cytochrome c đến khoảng gian màng. Nhiều protein liên quan đến động học ti thể (sự hợp nhất và phân rã) có thể đóng vai trò chính trong việc tái tổ chức tiền apoptosis của mào. Ví dụ, Drp1 (protein liên quan đến dynamin 1) tham gia vào quá trình tan rã ti thể và cần thiết cho sự phóng thích tối ưu cytochrome c. Ngược lại, việc ức chế quá trình hợp nhất ti thể do mất một thành viên khác của họ dynamin ti thể - Opa1 (optic atrophia 1) sẽ gây ra apoptosis tự động. Hơn nữa, các nghiên cứu gần đây cho thấy Opa1 điều khiển sự thành lập mào ti thể và những chỗ nối chặt ở mào có thể ức chế cytochrome trong quá trình apoptosis. Kết luận Apoptosis là một trận chiến các tế bào chống lại chính sự sống của chúng. Như vậy chiến trường là chính tế bào. Nỗ lực của trận chiến đặc biệt này là để hy sinh một/một số cá thể để đa số được tồn tại. Vì lý do này, không thể xem apoptosis là một trận chiến mà tế bào luôn thua. Trái lại, những sinh vật có mức tiến hóa cao vẫn không thoát khỏi apoptosis và rõ ràng là chúng ta nên ước rằng tiến trình này cứ tiếp tục xảy ra trong mỗi chúng ta, đến khi chúng ta bị đánh bại bởi một trận chiến cuối cùng không thể thương lượng được. Cuối cùng, chắc hẳn chúng đa đã nhận ra rằng sự hiểu biết chi tiết các hoạt động của những con đường dẫn đến chết tế bào là cách tốt nhất để thiết kế nhiều chiến lược bảo vệ lại những tác nhân gây bệnh nội bào, biến đổi tế bào và để có thể hiểu bằng cách nào virus và các khối u tránh khỏi sự phá huỷ miễn dịch. Chắc chắn là nghiên cứu trong lĩnh vực này cũng sẽ giúp chúng ta hiểu những cơ chế quan trong trong chuyển hoá tế bào bình thường.