Dres. ALBERTO ROSETO* y CATHERINE BRENNER**

APOPTOSIS O LA MUERTE CELULAR PROGRAMADA1999; 97(4) 253

Apoptosis o la muerte celular programada

Progresos en Pediatría: Medicina molecular

Dres. ALBERTO ROSETO* y CATHERINE BRENNER**

Arch.argent.pediatr 1999; 97(4): 253

Arch.argent.pediatr

* Centre Nationale de la Recherche Scientifique (CNRS),Francia. Area de Medicina Molecular, Hospital Posadas.Haedo, provincia de Buenos Aires, Argentina.

** Centre Nationale de la Recherche Scientifique (CNRS).Universitè Tecnologie de Compiègne. Francia.

INTRODUCCIONTodos los seres vivos, un día u otro deben morir.

A pesar de que el hombre sabe esto desde quecomenzó a elaborar mecanismos superiores consu cerebro, es sólo después de 20 años que empe-zamos a entender que la muerte celular programa-da (PCD, por programmed cell death) está justa-mente establecida en los genes de cada genomade todas las especies vivientes.

Como lo venimos tratando en capítulos anterio-res, la apoptosis (en griego: la caída de las hojas enotoño) es un mecanismo vital y fisiológico de losseres vivos. Su participación desde la ovulación, elciclo menstrual (la menstruación es el síntoma deun suicidio celular colectivo del epitelio uterino queesperaba albergar un óvulo fecundado por unespermatozoide), el desarrollo y modelación delembrión, la renovación constante de los epiteliosen la vida adulta constituyen ejemplos claros deprocesos replicativos y apoptóticos asociados. Sinembargo, hay dos tejidos únicos en los organismosanimales superiores desde el punto de vista de suplasticidad, adaptabilidad, desarrollo y evoluciónque los hace únicos de cada organismo. Son elsistema inmunitario (SI) y el sistema nervioso (SN).Ellos son los que modulan y utilizan la apoptosisdurante toda la vida para mantener todos estosatributos que los hacen exclusivos. En los capítu-los de inmunología molecular hicimos varias vecesreferencia a este proceso; ahora trataremos deexplicarlo en su conjunto, utilizando los sistemasde ejemplos diversos, pero sabiendo que existe entodas las células vivientes.

Cuando vimos el ciclo celular (CC) (Arch.ar-gent.pediatr 1997; 95 [5]) dijimos que todas lascélulas poseen esa máquina capaz de hacer doscélulas a partir de una y que es la base del desarro-

llo y diferenciación de todos los organismos. El CC,programado y regulado genéticamente, es finito y,según se trate de uno u otro fenotipo celular, desdeel nacimiento de un niño, una célula no se dividemás de 80 veces a lo largo de su vida, si ningúnacontecimiento nefasto (infecciones, tóxicos) leocurre antes. Pero las células no mueren por vejezo agresiones solamente; todo lo contrario, la granmayoría muere en cualquier etapa de la vida, muyparticularmente en el embrión, por PCD (Gráfico1). En efecto, el desarrollo del embrión está carac-terizado por fenómenos de crecimientos celularesde gran magnitud, migraciones celulares en masa,modelación de órganos en formación que culmi-nan, después del huevo original, en un serpluricelular típico de cada especie. Durante todoese período, ninguna célula de la enorme cantidadque muere lo hace por efecto de infecciones oenvejecimiento. Es porque así estaba programadaen el genoma de cada especie, siempre en losmismos estadios, siempre en los mismos tiempos;el embrión es “esculpido” con la PCD, suprimiendotejidos que tenían función en una gran cantidad deórganos en un estadio pero que la morfología final,al nacer, ya no los necesita (si bien veremos conmás detalles en los capítulos de embriología mole-cular, podemos mencionar como ejemplos, lasbranquias y la cola del renacuajo, que no tiene larana adulta; los dedos del niño al nacer, luego dela muerte de millones de células que los unían enel embrión) (Gráfico 1). Así, si la formación de losorificios del tubo digestivo, la remodelación delaparato urinario y la diferenciación sexual, consti-tuyen ejemplos de la formación de órganos defini-tivos con una forma determinada, es en la forma-ción del SI y el SN donde el rol de la PCD esfundamental no para la creación de una morfologíasino de una función en el adulto y durante toda lavida. (Ver más abajo).

La morfología de la PCD y la necrosis(Gráfico 2)

El término de muerte celular programada (PCD)

PROGRESOS EN PEDIATRIA Arch.argent.pediatr254

fue utilizado para aquellas células que estabandestinadas a desaparecer en el plano organizativodurante la embriogénesis. El nombre de apoptosisfue definitivamente acuñado por Kerr en 1972 quien,como otros autores, diferenció a las células quemorían “naturalmente” (PCD) de las que lo hacíanpor infecciones, traumas, isquemia, tóxicos. Enestos últimos casos, el proceso se llama necrosis.La necrosis induce la inflamación y los dos proce-sos siempre son patológicos. Por el contrario, laapoptosis (PCD) normalmente (y en general) nun-ca induce la inflamación. La necrosis es un procesoviolento y catastrófico: las células atacadas por untóxico, un germen o privadas de sangre oxigenada,se hinchan, la membrana celular se rompe y lasmoléculas enzimáticas intracelulares son libera-das, las quimioquinas son secretadas por las célu-las adyacentes o por las mismas células que su-frían la necrosis (recordar que normalmente no hayquimioquinas detectables, salvo en compartimentos(Microecosistemas [MES]) del SI) (Arch.argent.pe-diatr 1998; 96[5]). Todas esas moléculas en con-junto producen mayor muerte celular y atraen almismo tiempo las células inflamatorias. El procesopuede terminar en una neoformación tisular: lacicatrización, con una deformación de la arquitec-tura del tejido (aunque sea mínima), o en la muertedel organismo cuando el proceso no fue natural ofarmacológicamente controlado.

La PCD es muy diferente. Desde el embriónhasta el organismo adulto fisiológicamente sano, atodo lo largo de la vida millones de células mueren(en pocas horas o menos) sin dejar rastros nicélulas inflamatorias (en efecto, es raro observarcélulas apoptóticas en un tejido sano); esta es, talvez, una de las razones por las que este procesocelular sea conocido y estudiado en una épocarelativamente reciente. La célula que se suicida sedespega de sus células vecinas (pierde sus molé-culas de adhesión) y luego se desintegra de unamanera ordenada: su núcleo se condensa en“mininúcleos” (en su interior los cromosomas estánfragmentados y su ADN cortado en fracciones detamaños que son múltiplos perfectos entre ellas;ésta es una marca propia de la PCD; en la necrosisel ADN se desintegra de manera anárquica). Estosmininúcleos están rodeados de citoplasma cuyamembrana nunca se rompe, aunque se modificaestructuralmente (diferencia esencial con lanecrosis celular). Este citoplasma contiene lasorganelas desestructuradas de la célula inicial.Podríamos decir, entonces, que una célula quesufre PCD se atomiza en varios cuerposapoptóticos, compuestos de citoplasma con su

membrana modificada pero íntegra, conteniendolos mininúcleos en su interior. Esos cuerposapoptóticos atraen los macrófagos (por las molé-culas características que aparecen en las membra-nas de las células apoptóticas) que los fagocitansin dejar rastros ni producir inflamación. Nuncauna célula apoptótica libera moléculas de su inte-rior porque su membrana no se rompe. Sin embar-go, en recientes investigaciones, sobre todo en lamuerte neuronal debida a hipoxia, isquemia o de-rrame cerebral, se observó otra morfologíaultraestructural diferente. La célula no es necrótica,ni apoptótica completamente. El núcleo se frag-menta, pero aunque la membrana celular no serompe, es muy fina y presenta una especie deperforaciones. Todos estos mecanismos, comoveremos, están comenzando a comprenderse y enlo que concierne a la PCD neuronal su conocimien-to es capital para poder mejorar el tratamiento dela hipoxia del recién nacido, del sufrimiento fetal ode las isquemias de los prematuros de menos de1.500 g, por ejemplo.

El control intracelular yextracelular de la PCD

Hay al menos cuatro características mayoresde la PCD: 1) es un proceso fisiológico universal;las proteínas que participan en la PCD o sus genescorrespondientes están presentes en todas lascélulas nucleadas; 2) su ejecución implica unacascada ordenada de acontecimientos proteolíticosde esas moléculas; 3) al igual que en el ciclocelular, cada etapa está regulada y controlada porproteínas que impiden su ejecución, cuyos genesy otros que seguramente existen y que todavía noconocemos (genes ortólogos), también están entodas las especies vivientes; 4) si bien todas estasproteínas están constitutivamente en la célula,para la ejecución de la PCD en un momento deter-minado es necesaria su producción y la existenciade diferencias cualitativas y cuantitativas entrealgunas de ellas. Desarrollaremos cada una de lascaracterísticas de la PCD fisiológica, para enten-der, sobre todo, las enfermedades donde ella espatológica y juega un rol mayor.

Generalidades: Breve historiade lo conocido hasta ahora de la PCD

A) Desde hace más de 15 años se sabe que sepuede frenar la PCD de una célula, inhi-biendo experimentalmente su producción deARNm, la síntesis de proteínas, o ambas. Esla prueba de que cada célula activa su ma-quinaria genética y regula su propia muerte,


GRÁFICO 1Apoptosis (PCD)


según las señales que recibe del exterior odel interior. En el proceso fisiológico de laPCD en general, las señales que vienen delexterior son señales de sobrevida o de suici-dio, es decir que activan los genes que impi-den la PCD, de lo contrario ésta se produce.Las células tienen al menos cuatro formasde emitir y recibir esas señales externas.La primera sería la que hace que en todoorganismo viviente el número de células quese replican esté en un equilibrio dinámicocon las que mueren por PCD. Desde que lascélulas comenzaron a vivir en sociedades,ya no pudieron vivir fuera de ellas. Ningúnser viviente puede subsistir solo (¡qué lec-ción de vida nos muestra la evolución!). Unacélula que no recibe información o mensajesde otra, está condenada a morir. El destinode cada una depende del diálogo de señalesmoleculares que mantiene con sus vecinoscelulares y el medio extracelular. Así pues,en todas las poblaciones celulares de unorganismo, el número de ellas (hemostasia)es constante en un determinado momentode la vida, y resulta fundamentalmente delequilibrio entre los nuevos ciclos celulares yla muerte de cada una de ellas. Esto esválido en cualquier etapa de la vida: em-brión, niño, adulto. Ese modo de recibir yemitir señales (que no necesariamente sonfactores de crecimiento) entre las célulaspara proliferar, quedar quiescente o morir,liga el destino de cada una con los tejidos yórganos, primero, pero en última instancia alorganismo en su conjunto. Por ejemplo, elnúmero de glóbulos blancos después de suaumento tras una infección posteriormentesuperada disminuye a un valor equivalenteal inicial (ver Inmunología Molecular I y II,Arch.argent.pediatr 1998; 96 [3 y 5]). El ciclomenstrual es otro ejemplo: el remodelaje delepitelio uterino que ocurre después de un

suicidio colectivo de todas las células queesperaban un óvulo fecundado y que semantenían vivas por señales hormonales,que cesan precisamente cuando no se anidael huevo. De este modo, los genes que impi-den el suicidio celular (ver más adelante) alno recibir señales, dejan de expresarse y lacélula va a la PCD.La segunda forma se produce cuando unacélula recibe señales que, en última instan-cia, la inducirán a multiplicarse a través degenes llamados oncogenes (por ejemplo:c.Myc, P53). Estos llevan al suicidio de esacélula, salvo que los genes que inhiben laPCD hubieran sido activados antes (por ejem-plo: Bcl-2). De esta manera, al multiplicarsetoda célula debe recibir constantes señalesde sobrevida, para no autodestruirse. Estees un mecanismo de control de la multiplica-ción celular fisiológica, que es fundamentalpara evitar el crecimiento tumoral (comosucede, por ejemplo, cuando el Bcl-2 estámutado y no inhibe la PCD) y sólo reciente-mente ha sido conocido (ver más adelante).Una tercera forma utiliza dos de las principa-les vías que desembocan en la vía final de laPCD: los Fas y TNF ligantes y sus respecti-vos receptores (Fasr y FNTr), son activadoscuando en el timo fisiológicamente ocurre laselección negativa de los linfocitos Th y Tc,(ver Arch.argent.pediatr 1998;96[3]) y estasmismas moléculas son reprimidas en el casode la sobrevida de los linfocitos de memoria.En situación patológica, por ejemplo cuandociertos virus infectan una célula, la inducen ala apoptosis (otros virus como el EB, el CMVhacen lo contrario: inhiben la PCD para per-sistir). El sistema inmunológico (SI), por ejem-plo, utiliza las diferentes formas de sobre-vida o la PCD, según las circunstancias.La cuarta forma es precisamente la utilizadapor el SI. Cuando una célula está infectada

Gráfico 1: La apoptosis o la muerte celular programada(PCD), los ejemplos mejor conocidos

En el curso del desarrollo embrionario y posembrionario delos organismos multicelulares (metazoarios), la PCD participaen el modelaje de los tejidos: reabsorción de los tejidosinterdigitales, apertura de los orificios, regresión de los canalesde Muller en el embrión de sexo masculino (a, b, d).

La muerte de células de corta vida, como los neutrófilos,una vez superada una infección (g).

La eliminación con la selección positiva y negativa de los

linfocitos T y B. Es decir, que los linfocitos Tc, los NK y elnúmero de las células de memoria también son regulados porla PCD (f).

La involución de los tejidos que funcionan creciendo porciclos donde son estimulados con factores de crecimiento yhormonas y dejan de ser periódicamente o definitivamenteestimulados: el epitelio endometrial en cada ciclo menstrual,los epitelios de las glándulas mamarias durante la lactación, lasneuronas privadas de neurotrofinas (c, d).


GRÁFICO 2Histología molecular de la apoptosis y la necrosis

α

β


por virus, bacterias o parásitos que se repro-ducen en su interior o en el caso de lascélulas cancerosas, independientemente delas señales de sobrevida o de muerte quehayan recibido, se produce contacto con lascélulas patológicas del SI, en especial conlos Tc, que liberan moléculas como lasporfirinas y las granzimas. Estas, a su vez,activan a los participantes finales de la PCD(las enzimas caspasas), produciendo uncortocircuito en el resto de la cascadaapoptótica y llevando a las células a suautodestrucción (Gráfico 3).Las señales internas para las proteínas de lacascada apoptótica ocurren fundamental-mente en situaciones patológicas. Cuandoanomalías de replicación o de transcripcióndel genoma de ADN en cada ciclo celular(hay un error cada 106 pb) o mutadas poragentes tóxicos químicos o físicos prove-nientes del exterior y moléculas como la p53detienen un ciclo celular anómalo, otrasmoléculas correctoras restituyen la normali-dad del genoma y si no pueden hacerlo lacélula se suicida. En efecto, como veremosen oncología molecular, las anomalías delas moléculas (que inducen o inhiben la PCD)juegan un rol capital en el crecimiento anár-quico de los tumores.

En conclusión, ante una célula anormal, in-fectada o mutada, el ancestral mecanismode la PCD utiliza varias vías para ejecutar suprograma de muerte. En definitiva, paramantener un organismo sano y vivo.

B) El estudio de un verme hermafrodita, Cae-norhaditis elegans, de 1 mm, que contiene959 células y que pone hasta 300 huevosque adquieren el estado adulto en dos días ymedio, permitió descubrir los primeros genesde la maquinaria de la PCD. Este verme estransparente, lo que permite observar per-fectamente la desaparición de 131 célulaspor apoptosis desde su desarrollo embriona-rio, cuando cuenta con 1.090 células. Esteverme es el primer organismo multicelular enser secuenciado completamente (fines de1998) y su genoma es de 19.099 genes (unasorpresa, porque hasta hace poco se pensa-ba en no más de 11.000) (Arch.argent.pediatr1997;95[6]). A diferencia de los virus, ricket-tsias, bacterias, hongos y unicelulares yasecuenciados, este organismo pasa del es-tado unicelular al multicelular, diferenciandosus células (tiene un sistema nervioso rudi-mentario de 302 neuronas) lo que permitiráestudiar las moléculas implicadas en la trans-misión nerviosa y en las relaciones entre suscélulas, entre otras cosas. En este verme,

Gráfico 2: Los estadios morfológicos de la apoptosisLos caracteres morfológicos de la PCD son estereotipados

por un determinado fenotipo celular, cualquiera sea la causa oseñales de apoptosis que haya recibido. Los acontecimientosmoleculares repercuten en el plano morfológico a nivel de lamembrana plasmática, el citoplasma y en el núcleo y no seconoce con certeza el grado de responsabilidad que le cabe acada uno en el plano fisiológico.

En la mayoría de las circunstancias, ante una agresión,falta de señales de sobrevida o aumento de señales de muerte,una célula normal va hacia la necrosis o hacia la PCD. a) La víade la PCD comienza con disminución del volumen celular,condensación del citoplasma y de la cromatina del núcleo. Estefenómeno está ligado a una pérdida iso-osmótica de agua, demecanismo desconocido aún. El contenido de ARN y de proteí-nas se reduce por disminución de su síntesis y por aumento desu degradación. b) Continúa con los cambios de la membranacelular, con una especie de dedos de guante o protrusiones,llamado zeiosis. c) Luego, la cromatina condensada forma dosmedialunas en el núcleo, donde la membrana todavía apareceentera. d) Una condensación global de la cromatina con unaretracción del núcleo son las caraterísticas que siguen. Engeneral, en todos los tipos celulares este fenómeno está acom-pañado por una fragmentación irreversible del ADN en largosfragmentos de 300.000 o de 50.000 pares de bases (pb). Estoes seguido de una segmentación aún más pequeña de 180-200

pb y múltiplos de esos fragmentos y así aparecen en un gel deagarosa donde se hizo migrar ese ADN. Cabe destacar que elADN mitocondrial parece no ser degradado durante la PCD. e)Posteriormente, el núcleo aparece atomizado en múltiplespequeñas esferas y es el comienzo de la formación de loscuerpos apoptóticos. f) La célula queda fragmentada en cuer-pos apoptóticos, con características morfológicas diferentessegún encierren fragmentos nucleares o no y otros componen-tes celulares. Hay tres mecanismos moleculares de reconoci-miento de las células o directamente de los cuerpos apoptóticospor los fagocitos: 1) la integrina a V b 3 (receptor normal de lavitronectina de los macrófagos) se asocia con una proteínamembranaria (CD 36) para formar un receptor de latrombospodina (TSP). Esta TSP es sintetizada por el macrófagomismo, que la secreta al espacio intercelular para que forme unpuente entre su propio receptor y un receptor desconocido delcuerpo apoptótico, al que fagocitará; 2) las alteraciones quesufre la membrana plasmática se acompañan de una exposi-ción de ciertos azúcares en las glicoproteínas que han perdidoel ácido siálico; 3) la fosfatidilserina, que se une a lectinas yreceptores de la fofotidilserina de los macrófagos, respectiva-mente. Ciertas citoquinas y otras señales pueden modular estesistema de reconocimiento por los fagocitos.


GRÁFICO 3Receptores de la muerte (DRs) y sus vías

´


Gráfico 3: Receptores de la muerte y sus víasA) Sobre la membrana celular (MC), se ubican miles de proteí-

nas pertenecientes a una familia de receptores de la muerte(death receptors, DR). Los DR, llevan, clásicamente, lacélula al engranaje de la PCD, pero en algunos momentosutilizan vías distintas e incluso otras que son opuestas a laejecución de la apoptosis.Los miembros de esta familia de receptores están com-puestos por tres proteínas homólogas (homotrímeros), conuna estructura extracelular, una transmembranaria y unaintracelular. En esta última se encuentran los “death domain”(DD), con tendencia a contactarse, por lo que se agrupanen trímeros similares a la estructura extracelular. Cadaligante, también compuesto por moléculas triméricas, enrealidad se liga con tres moléculas similares que, juntas,constituyen el DR activo. En el gráfico están señaladas,además, las proteínas FADD (por FasR-associated deathdomain, también llamado Mort-1) con su dominio DED (pordeath effector domain) que por una unión homofílica seunen a dominios DED de las propias caspasas, cuyo ejem-plo más representativo es la caspasa 8 (también llamadoCARD, por caspase recruitment domain). Los dominiosDED se encuentran en las caspasas 2, 8, 9 y 10. Despuésde su incorporación a la vía a través de los FADD, estosDED de las caspasas inducen su autocatálisis, pasando asíde una procaspasa a una caspasa efectora que activa a lacaspasa 9, llegando finalmente a la apoptosis. Las vías delTNFR1 y del DR3 son globalmente similares en cuanto a lasestructuras proteicas que las constituyen, así como por losroles biológicos que cumplen. En efecto, ambas poseenvías proapoptóticas y antiapoptóticas. Como vemos en lafigura, las proteínas adaptadoras TRADD (por TNFR-associated death domain) se ligan con su propio DD al DDdel TNFR-1 y actúan asociando otras proteínas señaladoras,como RIP (por receptor-interacting protein y TRAF2 (porTNFR-associated factor-2). Ambas conducen a laestimulación de la vía de las MAPs quinasas (que terminaactivando al gen c-Jun) y de la vía que estimula al NF-kB(ver Gráfico 6). Ambas vías son estimulantes de la prolife-ración y el crecimiento celular y, en consecuencia, sonantiapoptóticas. Lo mismo ocurre con el DR3, especialmen-te en su estimulación de la vía del NF-kB. Ambos DR, elTNFR1 y el DR3, siguen la vía proapoptótica de una manerasimilar al FasR. Como ya se explicó en el texto, las vías ylas moléculas que participan después de la activación losDR4 y DR5 así como los DcR1 (son trímeros de moléculasde glicosilfosfatidilinositol [GPI] proteínas ancladas en laMC) y DcR2, son menos conocidas.

unos veinte genes comandan todas las eta-pas de la PCD; unos interviniendo en ladecisión de vivir o morir, otros participandodirectamente en la autodestrucción de lacélula y otros permitiendo la ingestión de lascélulas que acaban de morir. Tres son losgenes principales: Ced-3, Ced-4 y Ced-9.Los genes Ced-3 y Ced-4 se expresan en las131 células que mueren por PCD, en las queel Ced-9 no se expresa. En las 959 célulasrestantes, la expresión de Ced-9 impide que

los otros dos actúen. Por lo tanto, los genesCed-3 y Ced-4 inducen la muerte (proapop-tóticos) y el Ced-9 sostiene la vida (antiapop-tótico). El producto del gen Ced-3 es unaproteasa, más precisamente l lamadacaspasa que, como veremos, existe en for-mas inactivas o preproteasas y la cascada(hay dos equivalentes conocidos: la cascadade la coagulación y el sistema de comple-mentos) ocurre por proteólisis sucesivas quevan transformando preenzimas inactivas en

En este gráfico, mostramos también la estructura y funciónde las caspasas, desde su activación y en los Gráficos 4 y5 se muestran los acontecimientos moleculares finales dela cascada.Desde el C. elegans al hombre se han identificado 13caspasas con distintos roles en la PCD y también en lainflamación. La 11 y la 12 sólo se encontraron en losratones. Sus funciones fueron atribuidas después de nu-merosos estudios de especificidad enzimática, en ratonesknockout y de actividades biológicas en vitro y en vivo. Laestructura fue demostrada con la cristalización de la caspasa3. La parte activa de la enzima de una de las dos subunidadesproteicas que constituyen un heterodímero, una de 20 kDay otra de 10 kDa, se junta con otra igual, formando untetrámero activo. Ambas subunidades contribuyen con al-gunos de sus amino-ácidos (AA) para el sitio catalítico (sitioactivo de las enzimas). Todas las caspasas tienen unaestrecha homología en esas dos subunidades, pero al igualque otras proteasas, cuando están como pre-enzima (eneste caso, procaspasa) tienen un dominio muy variable (de23 a 216 AA) en la porción NH

2 terminal que está involucrado

en su regulación.

B) Uno de los roles mayores de las caspasas es inactivar lasproteínas que protegen a la célula de la apoptosis. Rompenel complejo natural de la nucleasa CAD con su inhibidor, elIcad/DFF45; al destruir este último, la nucleasa fragmentael ADN celular:Vimos morfológicamente los cambios sucesivos que vasufriendo el núcleo en el camino de la PCD (Gráfico 2). Lascaspasas contribuyen a ello, desensamblando lapolimerización de los filamentos intermediarios, láminasA,B y C, que normalmente están unidos en la forma “cabe-za-cola”. Las caspasas las cortan en un único sitio, produ-ciendo el colapso de las láminas y facilitando la condensaciónde la cromatina (b).La desregulación de enzimas es específica para el normalfuncionamiento en la replicación o reparación del ADN, esasí que las estructuras del citoesqueleto son los blancos delas caspasas en el proceso de la PCD. Se separa el dominioregulatorio del dominio activo de estas enzimas, aumentan-do o disminuyendo su actividad. Por ejemplo, en el caso dela gelsolina, que ordena los microfilamentos de actina, suactividad es desordenada después de la proteólisis que leprodujo una caspasa. La deformación de la membranacelular, la formación de los dedos de guante o ampollas, esen parte debido a esto (c).


enzimas activas.Pero lo importante de todos estos estudios

básicos es que existen equivalentes de estos genesen toda la filogenia animal (en las plantas se vanconociendo otras vías que producen PCD). En losvegetales hasta el momento se observaronautofagia y vacuolas pero no heterofagia como enla PCD animal. Aunque hay genes implicados en elcontrol de la muerte celular, genes de resistencia alas infecciones que tienen ciertas similitudes conlos implicados en la PCD animal y en el hombre, lahomología con estos genes es extraordinariamen-te similar, aunque desde el punto de vista molecular,los mecanismos y vías que llevan a la PCD sonmucho más complicados y con otros participantes,que ahora se van conociendo y que describiremosa continuación.

Vías y moléculas queparticipan en la apoptosisLos receptores de la muerte celular(Gráfico 3)

Como ya dijimos, para mantener la homeos-tasis celular, la PCD conserva el número de célulasnormales y elimina todas aquellas que amenazanla vida del organismo. Para explicar entonces lamaquinaria de la PCD y sus diferentes vías ycomponentes, empezaremos por las moléculasque reciben señales, en este caso las “señales demuerte”. Esas moléculas son los receptores de lamuerte (death receptors, DR), que se expresan enforma exclusiva en algunos fenotipos celulares yen otros en forma más general y las “señales de lamuerte” específicas que reciben, llamadas ligantes(death ligands, DL). Estos receptores inician ensegundos la cascada de informaciones molecularesque activan las caspasas, para terminar con lamuerte celular en aproximadamente una hora.

Los DR pertenecen a la superfamilia del recep-tor del tumor necrosis factor (TNF), la cual tiene porcaracterísticas principales un dominio extracelularrico en cisteína y un dominio intracelular llamadodeath domains (dd). Los DR bien reconocidoshasta el presente (de los que sólo nombraremos unsinónimo en el texto, mientras que el resto serámencionado en el Glosario) son el Fas, el TNFR1,el DR3, el DR4 y el DR5. Los ligantes que activanesos receptores pertenecen a la superfamilia delTNF. Los TNF, FasL, Apo3L se ligan a los DR,TNF1, Fas y DR3, respectivamente. Mientras queel Apo2L es el ligante del DR4 y del DR5 (verGlosario).

La vía del Fas

El Fas y el FasL participan en forma fundamen-tal en varios tipos de PCD en situaciones fisiológi-cas y patológicas: a) muerte de los linfocitos Tactivados al final de una respuesta inmune; b)muerte de células infectadas o cancerosas por loslinfocitos Tc y NK; c) muerte de células del SI queparticipan en una inflamación en sitios “santuarios”o “inmunoprivilegiados”, como el ojo, el testículo oel páncreas; d) muerte de los hepatocitos en lahepatitis B fulminante.

La vía del TNFR1Como respuesta a una infección, los macró-

fagos producen TNF; éste al ligarse específica-mente a su receptor, TNFR1, activa los factores detranscripción (FT) NF-kB y AP-1, que hacentranscribir diferentes genes que participan en larespuesta inmune, tanto de la INNE como de laIEA. La expresión de esos genes tiene una acciónanti-apoptótica que contrabalancea la acciónproapoptótica que tiene el TNFR1, con su dd, quese liga a las proteínas adaptadoras, llamadasTRADD (por TNFR-associated death domain), queactivan a las caspasas, llevando la célula a la PCD.

La vía del DR3Esta vía muestra notables similitudes con la del

TNFR1. En efecto, cuando se liga a su liganteApo3L su estimulación induce por un lado, al FTNF-kB, activando éste a los genes antiapoptóticosy, por el otro, también a través de sus dd (ver textodel Gráfico 3), se liga a las proteínas adaptadorasFADD (por Fas-associated death domain. Ver Glo-sario), que tienen como función la activación de lascaspasas.

Sin embargo, hay diferencias en la expresión delos factores TNFR1 y DR3. Mientras que el primeroes expresado en casi todos los tejidos, DR3 seexpresa selectivamente en bazo, timo y célulashematopoyéticas en general; la expresión de susrespectivos ligantes es a la inversa: el TNF seexpresa en los macrófagos y linfocitos activados yla Apo3L, en muchos tejidos. Esto hace suponerque, a pesar de tener vías similares, las diferenciascuantitativas de expresión en diferentes tejidos lesharía cumplir roles biológicos diferentes.

Vía de los DR4 y DR5 y la regulaciónpor los receptores decoy (DecR)

Más recientemente, se describió una cuarta víaque tiene como ligante a una molécula muy seme-jante al FasL, la Apo2L. Ella tiene como receptoresespecíficos al DR4 y al DR5. Esta vía tambiéntermina en la activación de las caspasas, pero


GRÁFICO 4Orígen de la célula eucarionte y de la mitocondria


Gráfico 4A) El origen de las mitocondrias

Los primeros organismos unicelulares aparecieron en laTierra hace casi 4.000 millones de años, con una forma bastan-te similar a ciertas bacterias actuales. Son los procariotas, notienen núcleo (en griego karion significa “núcleo”). Se multipli-can y diversifican en unos millones de especies adaptadas atodos los medios. Casi 1.800 millones de años después apare-ció una nueva variedad de células llamadas eucariotas (célulascon núcleo), producto de un extraordinario fenómeno evolutivo.Hoy todos los organismos pluricelulares están compuestos decélulas eucariotas. Si ellas no existieran no estaríamos loshombres tratando de entender cómo ocurrió todo eso. Sin dudalos eucariotas derivan de los procariotas. La dificultad de laausencia de fósiles procariotas o de organismos de transiciónque hayan sobrevivido entre ambos es compensada por lapresencia de estructuras como las mitocondrias, los cloroplastos(ambos tienen ADN propio) y los peroxisomas que, comparán-dolos con los procariotas actuales, hacen posible visualizar elescenario aceptado actualmente de esa evolución. La mismase inició hace 3.000 millones de años, cuando comenzó aengendrarse esa futura célula eucariota. Esas célulasproeucariotas se denominaban endosimbiontes (en griego sig-nifica dos seres que viven juntos, uno dentro de otro). Enefecto, después de varios años de estudio se obtuvieron prue-bas irrefutables de que las mitocondrias y los cloroplastos(plástidos) son de origen bacteriano. La presencia de códigogenético sin intrones y otras características propias de esasorganelas tal como en las bacterias, es la prueba molecularmás convincente de sus orígenes. Los hechos sucedieronaproximadamente así: a) la pérdida de la pared celular de unprocariota fue, quizás, el primer acontecimiento. Ahora esacélula sólo tendría una membrana elástica, cargada deribosomas que producían enzimas exportadas al exterior; b) laelasticidad de la membrana celular permitió crecer a esa célulay la membrana celular adoptó circunvoluciones, alternandopliegues con regiones lisas. En esos “golfos” las enzimassecretadas digerían en el exterior los elementos nutritivos queluego eran absorbidos; c) el repliegue de las membranas y sutendencia a fusionarse como “pompas de jabón” hicieron posi-ble endocitar y por consecuencia internalizar vesículas conenzimas en su interior. Ahora el organismo era capaz de digeriren el interior de esa misma célula. El sector de membranacelular donde estaba fijado el ADN pasó a ser una vesículainternalizada que consituyó el precursor del núcleo celular; d)los elementos del citoesqueleto, microtúbulos, fibras de actina(microfilamentos) y filamentos intermedios, fueron dándole

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consistencia a la célula que continuaba creciendo (esto fue unaverdadera creación de las células eucariotas en su formación,puesto que no se encuentra ninguna proteína homóloga a lasde los citoesqueletos en los procariotas actuales). La célula fuecapaz de ingerir y digerir en su interior los alimentos dentro demembranas cada vez más extendidas y comunicadas en com-partimientos o en bolsas cerradas. Algunos compartimientosterminan por encerrar definitivamente al ADN para constituir elnúcleo definitivo (muchas células fagocitarias actuales conser-van estas características); e) pero el verdadero fagocito primi-tivo se desarrolló cuando adquirió movilidad propia parapropulsarse y pasar de un territorio a otro, al adquirir losflagelos; d) la última etapa en la evolución de los endosimbionteshacia la célula eucariótica fue la adopción o “fagocitosis” deprocariotas para retenerlos como “invitados permanentes” (elneutrófilo y los macrófagos actuales también fagocitanprocariotas, que pueden matar, pueden sucumbir a ellas opueden vivir mucho tiempo en una suerte de simbiosis).

Los precursores de los peroxisomas actuales deben habersido los primeros procariotas en evolucionar como organelasde los eucariotas. Los peroxisomas son capaces de transfor-mar el oxígeno en agua oxigenada y la catalizan con la enzimacatalasa. No generan energía en forma de ATP sino comocalor. No tienen ADN, pero éste bien pudo haberse perdido enel curso de la evolución. En todo caso se solucionó el problemamayor de entonces: el crecimiento del porcentaje de O

2 en la

atmósfera producido por los abundantes procesos fotosin-téticos de esa época y que era tóxico para los organismosincapaces de metabolizar el O

2 que hasta entonces vivían en un

ambiente anaerobio (como las bacterias anaerobias actuales).En esta organela los iones superóxido (O

2–) también son

catalizados por las enzimas superóxido dismutasas (SOD). Losperoxisomas serían las primeras bacterias aerobias “adopta-das” por los eucariotas; g) los precursores de las mitocondriasse mostraron todavía más eficaces para proteger las célulaseucariotas contra el oxígeno, con la ventaja de producir ATPrico en energía a partir del mismo. Eso sucedió hace ya unos1.500 millones de años; h) las células pudieron adquirir losplástidos (cloroplastos), un nuevo órgano con ADN genómicopero capaz de generar O

2 a partir de CO

2 y ATP en un proceso

metabólico casi opuesto a las mitocondrias.La adopción de todas estas organelas por losendosimbiontes

generó una serie de intercambios de sus genomas, pasandosus genes al ADN central del núcleo y generando algunosexclusivos de ellos. Ninguna de estas organelas puede des-prenderse de la célula eucariota que la adoptó y viceversa. Sonvitales. Vale la pena señalar que organismos unicelulares

además puede inhibir la PCD. Los adaptadores dela vía hacia las caspasas no se conocen aún. Pero,por otra parte, se conocen dos moléculas llamadasreceptoras “señuelo” (DecR1 y DecR2, por decoyreceptors), careciendo el DecR1 de dominiocitoplasmático, mientras que el DecR2 sólo poseeuna pequeña secuencia de aminoácidos sin unafunción aparente. La función real de estos recepto-res señuelo, es “atraer” y ligar la Apo2L compitien-do así con los receptores DR4 y DR5, evitando la

PCD. Estos últimos son expresados en muchostejidos, así como su ligante y los receptores señue-lo, lo que sugiere un probable rol protector de laPCD de estas moléculas. Además, los receptoresDR4, DR5, DecR1 y DecR2 son transcriptos porgenes ubicados en la misma región del cromosoma8, lo que habla de un origen común de un genparólogo (al menos de la especie humana).

En conclusión, de esta primera etapa de la víade la PCD podemos decir que, a pesar de conocer-


actuales muestran estados intermedios de esas endosimbiosis.Así los Apicomplexan, son protozoarios que desarrollan granparte de su ciclo de vida dentro de células eucariotas deorganismos multicelulares. Los ejemplos para la infectologíahumana lo constituyen el Plasmodium falciparum, elToxoplasma gondii y el Cryptosporidium parvum. Losaplicomplexan tienen, además del ADN nuclear con múltiplescromosomas de alrededor de 20.000 kb y mitocondrias con unADN linear de 6 kb, una organela llamada apicoplasto (con 4membranas, lo que hablaría de una doble endosimbiosis) consu propio ADN de 35 kb con muchos genes similares al ADNencontrado en los cloroplastos de plantas y algas y que, almenos en el Toxoplasma gondii, sería necesario para el creci-miento y replicación del parásito.

Por otro lado, existen otros organismos unicelulares comolas Trichomonas vaginalis y la Giardia, patógenos para elhombre, que carecen de mitocondrias. Son organismos quedarán múltiples respuestas sobre la evolución y los mecanis-mos vitales de los seres vivientes actuales en los años porvenir.

Aunque mucho queda por saberse de esa larga marcha demiles de millones de años que lleva desde una célula procariotaa una más grande, fagocitaria, y finalmente a una eucariotaactual más grande aún, los misterios claves de esos procesoscomienzan a precisarse en la citología molecular actual.B) La mitocondria

Continuación epígrafe Gráfico 4.Viene de página 263

se moléculas con dominios comunes y con variasfunciones similares, mucha investigación básicaqueda por hacer para conocer, por ejemplo, elverdadero significado biológico de cada una deellas, el por qué de sus diferentes expresiones enlos tejidos y sus defectos moleculares para expli-car ciertas patologías.

Las caspasasEn la evolutiva y conservada maquinaria de la

PCD, ocupa un rol central la cascada de enzimasproteolíticas llamadas caspasas. Estas se encuen-tran entre las proteasas más específicas de lanaturaleza. En efecto, para “cortar” una proteína lohacen exclusivamente después de reconocer unácido aspártico y una secuencia de 4 aminoácidosdel lado NH2 terminal al corte; este dominiotetrapéptido difiere en su composición y estructuraespacial para ser reconocido por las diferentescaspasas, lo que explica simultáneamente la diver-sidad de sus funciones biológicas y su gran espe-cificidad. Esto también hace entender mejor que lacascada proteolítica de la PCD no es indiscrimina-da y anárquica, sino coordinada y específica, aveces actuando sobre un solo sitio en una proteínadeterminada, a la que le hace perder o modificar sufunción biológica inicial (Gráfico 3). Como ya diji-

mos, las caspasas son producidas a partir deproenzimas (que tienen poco o nada de funcióncatalítica). Estas proenzimas pasan a ser enzimaspor la acción proteolítica de otra enzima o porautocatálisis. Estas acciones se retroalimentanpositivamente o negativamente según las señalesde vida o de muerte que recibe la célula. Recorde-mos, que en toda la naturaleza, cuando existe unaproteasa también existe su inhibidor específico.Este establece el umbral que regula la concentra-ción de la proteasa. En el caso de las caspasas, losinhibidores previenen cualquier activación espon-tánea y sin sentido que podría llevar a una PCD nodeseada. Finalmente, observamos que la proteólisises siempre un fenómeno irreversible (a diferenciade cualquier otra modificación postraduccional delas proteínas, como la glicosilación, la acetilación,etc.) y que la especificidad y los controles de lasproteasas son indispensables y esenciales debidoa que encontramos estas enzimas en los procesosbiológicos irreversibles de la vida: el desarrollo y ladiferenciación de las células del embrión, el ciclocelular y el más irreversible de todos, la muertecelular.

Las precaspasas son producidas y están cons-titutivamente en todos los fenotipos celulares de

Cada célula humana contiene centenas de mitocondrias.Cada una contiene muchas copias de su propio genoma quetiene 16.569 pb y codifica por 37 genes careciendo de intronesy de genoma extragénico, como tienen las mitocondrias de lasplantas, por ejemplo. Las mitocondrias son de origen materno(sólo el óvulo las transfiere, el espermatozoide no penetra consus mitocondrias cuando lo fecunda. Esto es lo aceptado hastaahora, aunque recientes trabajos muestran que el ADNm delhombre podría recombinarse con el ADNm de la mujer, esdecir, que las mitocondrias del espermatozoide, también po-drían penetrar el óvulo). Veinticuatro de esos genes codificanpara moléculas de ARN ribosomal o de ARNt que sirven para lafabricación de algunas de sus propias proteínas, producidaspor los 13 genes restantes.

Las mitocondrias producen la energía transfiriendo electro-nes extraídos de los alimentos (glúcidos, lípidos y aminoácidos)a lo largo de la cadena respiratoria (complejo proteínas I-V)presente en la membrana interna de la membrana mitocondrial.En el complejo IV, los electrones transportados por el citocromoC, reciben el O

2 y el H+ para formar H

2O. La energía liberada por

la oxidación de los iones H+ permite bombear protones H+ através de la membrana interna. La diferencia de potencialgenerada por la distinta concentración de estos protones per-mite a la enzima ATP sintetasa producir ATP a partir del ADPy fósforo, que es liberado al citoplasma (donde participa laproteína ANT) (Gráfico 5, A, a).


GRÁFICO 5La familia BCL2 y la mitocondria en la PCD


todos los organismos vivos (también en lasneuronas que viven mucho tiempo) y como la PCDpuede ser rápida su regulación debe ser precisa yefectiva. Hoy se sabe que múltiples factores inter-vienen en un número relativamente pequeño devías comunes. En el control de esta cascada inter-vienen proteasas reguladoras de otras, cofactorese inhibidores, que establecen una intrincada red defeedbacks y umbrales de concentración que reali-zan una exquisita regulación para mantener unagran cantidad de precaspasas inactivas, las que encualquier momento pueden activarse en respuestaa ínfimas cantidades de inductores apropiados. Laactivación de las caspasas efectoras ya puederepresentarse (a la luz de los conocimientos actua-les) en un modelo en cascada (Gráfico 6).

Acción de las caspasas en la PCD(Gráfico 3)

Ya dijimos que las características fenotípicasde las células apopotóticas y sus cambios sonpredecibles en una secuencia programada de 30 a60 minutos (Gráficos 2 y 3). Las caspasas son losactores principales de este proceso. Aunque seconocen unos 40 sustratos de las caspasas cono-cidas, el mecanismo molecular de cómo participanesas proteínas una vez “cortadas”, hasta ladesintegración estructural de la célula, sólo esconocido en parte. Pero ya es suficiente para decirque un grupo de caspasas efectoras son responsa-bles de esos cambios. Es decir que las caspasasllevan a la PCD “desarmando” la célula, haciendola proteólisis sobre un número discreto de proteí-

Gráfico 5A) Los dominios de las SFs, Bcl-2, Bax y BH3 y sus funcionesfueron explicados en el texto.

Una vez más, las experiencias básicas sugieren un modeloestructural y funcional. Los miembros de la SF Bcl-2 se en-cuentran en la fase citoplasmática de las membranasmitocondriales, en el RE y en la membrana nuclear. Todosestos son compartimientos claves para la vida misma de lacélula. Allí, cualquier miembro de esta SF (en el gráfico serepresenta Bcl-2 que se deduce de la estructura de la proteínaBcl-xl, la primera de esta subfamilia [SF] que fue cristalizada ycuya estructura fue conocida) se liga a un adaptador activadorde la precaspasa 9 (en este caso, el Apaf-1). El Apaf-1 tiene 4dominios esenciales: uno se liga a la Bcl-xl proteína, otro alcitocromo c (ver más adelante ), un tercero al ATP y el cuartoa la procaspasa, a la que activa. Al estar ligado a Bcl-xl, Apaf-1 es inactivo. Una señal proapoptótica puede provocar sudesplazamiento del sitio Bcl-xl por un dominio BH3 de lasproteínas de las SFs, Bax o BH3 (A, b). Todo esto provoca laliberación del citocromo c y el ATP por las mitocondrias, quetambién forman complejos con Apaf-1. Este complejo(“apoptosoma”) de Apaf-1, citocromo c y ATP activa a laprocaspasa 9 que, por proteólisis, se convierte en caspasa 9 yposteriormente continúa los caminos finales de la PCD (B).Finalmente, la estructura molecular de Bcl-xl muestra que tienelos dominios BH1 y BH2 similares a los de las toxinas bacterianasformadoras de poros en las membranas. De allí la hipótesisque las SF Bcl-2 y Bax forman poros y canales iónicos en lasmembranas bilipídicas, aunque con diferentes especificidadespor los iones. Por ejemplo, los miembros de la SF Bax, llevaríana la PCD independientemente de la presencia o no de caspasas(vías caspasas-independientes) por este mecanismo depermeabilización, especialmente en las mitocondrias y talcomo fue bien demostrado en la levadura Saccharomycescerevisiae. En efecto, este organismo unicelular carece de Bcl-2, Apaf-1 y proteínas similares a las caspasas. Las proteínasBax y Bad matan a la célula sin activación de la caspasa nifragmentación de ADN como ocurre en la típica PCD. En laevolución este mecanismo habría sido abandonado por lascascadas más complejas de la PCD, que necesitaron losorganismos multicelulares. La AIF (apoptosis inducting factor)sería la proteína mitocondrial prototipo de la cascada PCD

caspasa-independiente.Las proteínas Bcl-2 están reguladas por citoquinas y otras

señales de sobrevida a diferentes niveles, estimulando genesde sobrevida, como las señales de daño menor del ADN paraque éste se corrija, y si la lesión es irreparable, estimulando laproteína pro-PCD Bax a través de la vía de la P-53. Lafosforilación de ciertos dominios de la Bcl-2 podría activarla oinhibirla. Una vía de fosforilación implicada sería la de JNK (verArch.argent.pediatr 96 [5]1998). Fisiológicamente la proteínaBcl-2 protege la célula contra las agresiones, radiaciones,ausencia o disminución de citoquinas y drogas citotóxicas.

B) Las mitocondrias y la PCDEn los procesos de muerte celular se observan dos meca-

nismos generales de alteración de la estructura de la mitocondriaque explican la liberación de sus factores proapoptóticos, yamencionados en el texto.

Uno de ellos muestra la ruptura de la membrana exteriormitocondrial después de un desequilibrio osmótico y la expan-sión del espacio matricial de toda la organela (mitocondria roja,en vías de necrosis). El otro supone la apertura de los poros delos canales porinas en la membrana exterior, sin “edema” de lamitocondria, y la liberación del citocromo c AIF, y caspasas 2,3 y 9 por esas porinas (mitocondria azul, en vías de PCD). Enefecto, en muchos escenarios apoptóticos el colapso del poten-cial transmembranario interno mitocondrial (Dy m), indica laapertura de un poro de conducción conocido como PTmitocondrial (por poros transición de permeabilidad). Por elmomento se demostraron tres proteínas esenciales en estoscanales. Una, en la membrana exterior mitocondrial es la proteínallamada porina/VDAC (por voltage dependent anion channel) ylas otras dos, en la membrana interior mitocondrial: la ANT (poradenina nucleótido translocador de ATP/ADP) y la ciclofilina D(ligante de la ciclosporina) (A, c). Ambas operan en concierto. Laabertura simultánea, por ejemplo, deja pasar masivamente elagua y los iones en forma no selectiva, hace desaparecer ladiferencia de potencial en el citoplasma, rompe la cadena respi-ratoria y libera el citocromo c y AIF. Más recientemente ha sidodemostrado que las proteínas de la SF Bax se ligan en un estadoconformacional típico a la proteína ANT formando una unidad quefacilita la permeabilidad por los PT, que dejan escapar el citocromoc y el AIF hacia el citoplasma (A, a).


GRÁFICO 6Vías moleculares básicas de la apoptosis


nas: a) destruyen los inhibidores naturales, comoel inhibidor de la ADN nucleasa llamado CAD/Icad,permitiendo a esta nucleasa fragmentar el ADN; b)destruyen las láminas, los únicos filamentos inter-mediarios del núcleo (ver glosario) y c) desregulanlos dominios regulatorios y catalíticos de lasenzimas esenciales en la regulación del citoes-queleto celular, como la gelsolina, la FAK (por focaladhesion kinase) y la PAK2 (por p21-activatedkinase 2). De una manera sistemática ellas hacen

que la célula en desgracia corte sus contactosmoleculares con sus vecinos (ver proteínas deadhesión), reorganizando el citoesqueleto, supri-miendo la replicación del ADN y su reparación,interrumpiendo el splicing del ARN premensajero,fragmentando al ADN, desarmando la estructuranuclear y finalmente, induciendo cambios en lamembrana celular que presenta moléculas (lafosfatidil serina, la anexina, un receptor de latrombospodina y ciertas glicoproteínas) que atraen

Gráfico 6El modelo es el siguiente: una señal proapoptótica activa

una precaspasa iniciadora, que a su vez activa una precaspasaefectora que se convierte en caspasa efectora final. Las distin-tas caspasas iniciadoras son activadas por diferentesseñales.Por ejemplo, la caspasa iniciadora 8 es activada porlos DR y la caspasa 9, por los agentes citotóxicos. Comovemos, hay un detalle común a muchas proteasas; en efecto,la caspasa iniciadora se liga a un cofactor (que tiene susdominios específicos correspondientes). En la activación de laprecaspasa iniciadora 8, ésta se liga al cofactor FADD (por Fas-associated protein with death domain) a través de su “deathdomain”, llamado DED (por death efector domain). Durante laactivación, la precaspasa 9 lo hace ligándose al cofactor Apaf-1 (por apoptosis activating factor) a través de su dominio CARD(por caspase recrutiment domain, que es el mismo DED que elde la caspasa 8), y también requiere otros cofactores como elcitocromo c y el ATP. Aún no se sabe con exactitud cómo seproducen estas uniones y cómo ellas llevan a la activación delas precaspasas. La división de las caspasas y sus cofactoresdentro de la célula sería un control supraestructural en laregulación de la PCD. Para que las caspasas sean activasdeben estar como dímeros. Estarían como monómerosconstitutivamente y los cofactores servirían para agruparloscomo dímeros. Finalmente, los inhibidores proteicos de laapoptosis (IAP), que existen naturalmente en la célula eucariota,también son producidos por ciertos virus que los utilizan comouna estratagema más para persistir en la célula infectada, sinque ésta se suicide (ver Glosario).

Dijimos que el TNFR y el DR3 pueden llevar a una víaapoptótica clásica, como así también estimular vías anti-apoptóticas en las respuestas inmunes, por ejemplo la vía de laestimulación del NF-kB (por factor nuclear de los linfocitos B,donde se descubrió).

El NF-kB es un factor de transcripción (FT) que estimulagenes implicados en la inmunidad (tanto la INNE como IEA).Está presente en el citoplasma de la mayoría de los más de 250fenotipos celulares humanos. Normalmente está inhibido porproteínas inhibidoras y la mejor estudiada es la IkBa (porinhibitor kBa). El NF-kB es un heterodímero compuesto por lap50/p65. Muchas señales extracelulares pueden estimular alNF-kB. El TNFR a y el IL-1R (interleukine –1 receptor), a travésde sus dominios intracelulares, se ligan a proteínas que sonintermediarias en la activación del NF-kB. La TRAF2 es reclutadapor el TNFR y la TRAF 6, por el IL-1R. Ambos TRAFs interactúancon la MAPKKK (MAP kinase kinase kinase conocida como NIK[NF-kB inhibitor kinase]). NIK lleva a la fosforilación de IKKa yIKKb (inhibitor kinase kinase) que forman parte del complejo

IkB quinasa, y este fosforila a su vez al IkBa, que será destruidomás tarde por el proteosoma, dejando libre al NF-kB, paraentrar al núcleo.

En este mismo gráfico, vemos que a través de una proteínallamada FAN el TNFR estimula otra vía antiapoptótica y quefundamentalmente activa la proliferación y diferenciación celu-lar: la vía de las MAPKs (mitogen-activated protein kinases),también conocidas como ERKs (extracellular signal regulatedkinases). Son una familia de serina/treonina-quinasas activa-das por una amplia variedad de receptores celulares diferentes(receptores de hormonas, citoquinas, factores de crecimiento,estímulos físicos y químicos, color, radiaciones UV y otros).

Estas enzimas quinasas serina/treonina, junto a las tirosina-quinasas modulan y amplifican numerosas vías metabólicasfosforilando sobre los aminoácidos serina, treonina y tirosina,respectivamente, que están fuera del sitio activo de moléculasclaves, en cualquier punto de una cascada determinada. Cadafosfato-quinasa es contrabalanceada por la acción de unafosfatasa que hace el proceso inverso.

El principal concepto a recordar es que siempre hay en lacélula una central reguladora de estas vías que convergen dediferentes señales y circuitos que se entrecruzan en algunos“puntos” (moléculas proteicas). Muchas vías reguladoras pue-den converger sobre una proteína y a la inversa, muchasseñales diferentes pueden salir de una misma proteína hacialos genes. Aquí la proteína Raf-1 está representada como laque fosforila a la proteína MEK (en serina y treonina) y es unode esos centros reguladores celulares. MEK fosforila, a su vez,a MAPK (en la tirosina y en la treonina). MAPK tiene diversosblancos y fosforila factores de transcripción, proteínas delcitoesqueleto, y a todas las proteínas ligadas a la proliferacióny diferenciación celular.

En los mamíferos se han estudiado tres tipos de cascadasde MAPKs que responden sinérgicamente a diferentes seña-les:

1) La más ampliamente estudiada es la vía o cascada de lasMAPKs que fosforilan las proteínas ERK1/2 y éstas terminanestimulando el factor de transcripción (FT), Elk-1.

2) La JNK/SAPK (c-JUN kinase/stress activated proteinkinase), que termina en la estimulación de FTs c-Jun y ATF-2.

3) La vía de MAP2 (o P38 kinase), activada en respuesta acitoquinas inflamatorias endotoxinas y que termina en laestimulación de ATF-2, Mef y MAPKAP.

Ya veremos los receptores de membrana y sus vías conmás detalle, aquí sólo mencionaremos la vía de estimulación;su centro regulador y sus FTs finales están representados porla secuencia RASæÆRaf

1æÆMAPKKæÆMAPKæÆ diversos

FTs.


a los macrófagos y de esta manera los cuerposapoptópticos son fagocitados.

Las proteínas antiapoptóticas:la familia de las proteínas Bcl-2

La superfamilia de las proteínas Bcl-2 (Gráfico5 y Glosario), está constituida por proteínas cito-plasmáticas claves en la regulación de la PCD.Está dividida en tres subfamilias (SF). La de la Bcl-2 tiene como función principal promover la sobrevidao, mejor dicho, impedir la muerte celular. Esto lohace ligándose a los adaptadores (cofactores) delas precaspasas, e impidiéndoles ligarse a éstas,que de esta manera quedan no activadas. Lasotras dos SF, Bax y BH3, por el contrario, tienenuna función proapoptótica. Esto es, el balance deuna gran parte de las señales apoptóticas sobreestas proteínas antagonistas determina la sobrevidao la muerte celular. Vemos entonces que la vidarequiere la muerte. Que el mecanismo de la PCDestá conservado desde los principios de la vida,con una evidente mayor complejidad en los orga-nismos superiores más recientes, incluido el hom-bre. Vimos al principio que los genes y las proteí-nas de la PCD del C. elegans tienen una homologíay funcionalidad muy parecida a la de sus similares(genes ortólogos) de los organismos superiores.Así, los equivalentes humanos de Ced-3 y Ced-4son las caspasas 8 y 9 y el Apaf-1, respectivamen-te. Así también, el equivalente humano de Ced-9es la proteína Bcl-2.

Actualmente se conocen unos 15 miembros dela superfamilia de la Bcl-2, si bien la gran mayoríade las señales de vida o de muerte recibidas por lascélulas son decididas por las concentraciones co-rrespondientes de estas moléculas, que inclinan labalanza hacia uno u otro lado. Sólo el DR Fas alrecibir su señal evita al Bcl-2 y activa directamentea la caspasa 8 (Gráfico 3): En el Gráfico 5 tambiénse muestran los dominios de las SF, Bcl-2, Bax yBH. Esos dominios, llamados BH1 al BH4 (por Bcl-2 homologous domains), son secuencias conser-vadas y con funciones biológicas específicas. To-dos los miembros poseen al menos uno de loscuatro dominios. La mayoría de los miembros de laSF Bcl-2, posee al menos los dominios BH1 y BH2,necesarios para inhibir la apoptosis. Estos dosdominios, más el BH4, estarían implicados en laactividad de sobrevida de las moléculas, en tantoque el dominio BH3 está más asociado a la activi-dad proapoptótica de la SF Bax (que carece dedominio BH4) y la SF BH3 (que sólo posee eldominio BH3).

La mitocondriaPara terminar el panorama de la presentación

de los actores y vías que sigue la PCD hablaremosde la mitocondria. En el interior de la célula, másprecisamente en la mitocondria, ocurren procesoscapitales para la vida y para la muerte celular.Debemos recordar que la hipótesis más aceptadadice que hace 2 billones de años el ancestro de lacélula eucariota actual, endocitó e integró en co-operación permanente las que hoy son las bacte-rias purpúreas (fotosintéticas). Esta endosimbiosisdio enormes ventajas selectivas a ambos organis-mos: permitió obtener energía del emergente oxí-geno (O2) de la atmósfera, producido precisamentepor las bacterias fotosintéticas y que al mismotiempo pasó a ser tóxico y mortal para todos losorganismos unicelulares que eran aneróbicos has-ta ese momento (Gráfico 4). Esta alianza llevó a unintercambio de sus genomas y desde que comen-zaron a vivir en un mundo oxigenado, la vida y lamuerte fueron controladas por la protomitocondriaque produce energía como ATP, con la cadenaoxidativa fosforilante y antioxidantes, pero tambiéndesechos peligrosos como los radicales libres(ROS, por oxigen reactive species). Actualmentehay muchas líneas de investigaciones que confir-man que el nacimiento de la endosimbiosis esta-bleció las bases de la evolución de la PCD actualde los metazoarios y que la apoptosis es indepen-diente de la fosforilación oxidativa y del ADNmitocondrial. El rol central de la mitocondria en laPCD ya ha sido establecido en muchos sistemascelulares. Los acontecimientos principales queocurren en la mitocondria incluyen: liberación delcitocromo c que se asocia a otros activadores delas caspasas; cambio en el transporte de electro-nes, pérdida del potencial de membrana trans-membranario, alteración del ciclo metabólico deóxido-reducción y participación de moléculas cons-titutivas pro y antiapoptóticas de la SF Bcl-2. Lasdiferentes señales que llegan a la mitocondriamodulan esos dos efectos antagónicos.

Ya dijimos que existe un mecanismo de muertecaspasa-independiente (una muerte celular máslenta con características no apoptóticas) y que lamitocondria podría jugar un rol mayor tanto poresta vía como en la PCD clásica (Gráfico 5).

Al menos tres mecanismos generales son cono-cidos en la mitocondria y sus efectos podríaninterrelacionarse para producir la PCD celular:

a) La ruptura de la cadena respiratoria y eltransporte de electrones en la membranamitocondrial tendría como efecto principal lacaída de la producción de ATP. Aunque esto


por sí solo no es causa de apoptosis, esfundamental en las etapas finales de la PCD.

b) La liberación de proteínas activadoras de lasprocaspasas. La principal es la liberación decitocromo c con ATP que forma parte delapoptosoma con el Apaf-1 y la precaspasa 9,la que, activada una y otra vez, pasa a ser lacaspasa 9, llevando a la PCD. Esta sería lavía clásica de la apoptosis. La otra es máslenta y lleva a la necrosis celular. Esto ocurrecuando la caída de la cadena de electronesproduce más ROS y decae la producción deATP. La liberación del citocromo c podríadepender del fenotipo celular. En las célulasdonde la producción del citocromo c es abun-dante la activación de la caspasa despuésde la señal apoptótica sobre la mitocondriaes rápida, pero como el citocromo c es abun-dante puede seguir produciendo ATP y laapoptosis se concreta. En cambio, en lascélulas que tienen abundante cantidad deinhibidores endógenos de la PCD, como laBcl-2, el citocromo c puede no inducir la PCDpor la vía dependiente de la caspasa (la víaclásica), es entonces que la caída de laproducción de ATP y el aumento del ROSllevan a una necrosis. Cabe destacar queotros factores proapoptóticos, además delcitocromo c, son liberados por la mitocondriaque recibió señales de muerte celular, comoel AIF (por apoptosis inducing factor) que es,como el citocromo c, una molécula filogené-ticamente antigua (una flavoproteína) conuna doble función: la oxidorreducción y laactividad proapoptótica, y las caspasas 2, 3y 9.

c) La producción de ROS: durante la fosfori-lacion oxidativa la transferencia de electro-nes tiene una pérdida normal de 1 a 5% deelectrones que pasan a formar el aniónsuperóxido (O2-). Un aumento de estosaniones es característico cuando la apop-tosis es inducida por múltiples señales.

En conclusión, aunque la participación de lamitocondria es esencial para el mecanismo de laPCD en los vertebrados, no hay todavía evidenciade que el citocromo c juegue un rol en los nema-todos y los insectos. El equivalente de Apaf-1, elCED-4, no necesita del citocromo c para estimularla precaspasa en el C. elegans. El estudio de lafilogenética molecular nos dirá si el mecanismo deliberación del citocromo c fue adquirido más re-cientemente en la evolución o si fue perdido poralgunos géneros y especies. También el estudio

del mecanismo de la PCD de los géneros que notienen ni mitocondrias ni plást idos (comoTrichomonas vaginalis) va a elucidar muchas pre-guntas. Todavía más intrigante es la presencia delas proteínas Bcl-2 y sus estructuras capaces dehacer poros en la membrana, tal como lo hacen lastoxinas diftéricas y las colicinas bacterianas. Estoúltimo es un sistema antiguo que usan las bacte-rias como arma para matar a otras competidoraspor un espacio vital. Es también destacable lasimilitud del escenario molecular que ocurre en lascélulas de los mamíferos cuando las señalesapoptóticas inducen la translocación del complejode Bax con ANT que, como dijimos, cooperan afavor de la muerte de la célula (Gráfico 5, A, a).

LA APOPTOSIS EN PROCESOSFISIOLOGICOS Y PATOLOGICOS

Al principio de este capítulo dijimos que la PCDencontraba buenos ejemplos en los sistemasinmunitarios y nerviosos. Ya vimos en los capítulossobre inmunología molecular I y II (Arch.argent.pediatr 1998; 96 [3 y 5]), que la extraordinariadiversidad de anticuerpos de receptores T que el SIfabrica al azar para quedarse sólo con aquellosque serán capaces de reconocer a todo organismoo sustancia exterior que penetre las barreras natu-rales son seleccionados a través de una cuidadosay sistemática PCD de todos aquellos que no seancapaces de cumplir esas funciones. En efecto,vimos que durante la vida embrionaria los linfocitosque reconocen muy bien las propias estructuras desu embrión podrían ser peligrosos en una autorreac-ción y en consecuencia, mueren por apoptosis. Losque no reconocen nada de sus propias células (eneste caso, el HLA) también mueren, porque malpodrían reconocer una célula infectada si ni siquie-ra reconocen algo propio. Sólo quedan pues loslinfocitos naives. Esta selección negativa masivadeja viva una proporción minoritaria (linfocitosnaives) que reúne las condiciones inversas a lasantes señaladas, es decir, que no tienen alta afini-dad por las moléculas de su propio organismo peroreconocen muy bien su propio HLA (esto se llamaselección positiva). Los mecanismos de PCD con-tinúan en la vida adulta y así hasta la muerte delindividuo, tanto para los linfocitos T como para losB.

El sistema nervioso también es un hermosoejemplo fisiológico de una historia de vida y demuerte. En efecto, la más compleja organizacióndel cerebro humano (la mayor de la naturaleza), seorigina en un diálogo que establecen sus célulasdesde el embrión, donde las células nerviosas se


multiplican, se desplazan y establecen miles deconexiones (sinapsis) entre ellas y con otras célu-las, como las musculares. Así, cada vez que esta-blecen un contacto con otras células reciben deéstas mensajes de sobrevida o de muerte segúnesta sea la unión más adecuada o no. De estamanera, muere una neurona de cada dos y quedanconstituidos los miles de circuitos útiles en todo elsistema nervioso. Los circuitos poco rendidoresson transitorios y mueren por PCD.

Como ya dijimos, el sistema inmunitario y elsistema nervioso son los que llegan a crear nuevosgenes para nuevas proteínas (los anticuerpos y losTCR) que no traen en el genoma de origen de lascélulas germinales, el primero o haciendointerconexiones a la base de la memoria, de lainteligencia, de la conciencia del cerebro humano,no programado en el genoma original, el segundo.Esa plasticidad a nivel molecular, en última instan-cia, es una escultura permanente y desde el em-brión hasta la muerte de un individuo adulto estosdos sistemas tienen sus células destinadas areplicarse, a quedar quiecentes o a morir porapoptosis. Si bien los linfocitos se replican muyfácilmente, era hasta ahora casi un dogma admiti-do que la neurogénesis neuronal no existía en lavida adulta (salvo en las neuronas receptorasolfativas). Hoy se sabe (después de demostrarseen las aves y ciertos roedores) que la replicaciónneuronal existe al menos en ciertas regiones delhipotálamo humano. No sólo las neuronas vivenmucho tiempo y tienen constitutivamente las pro-teínas pro y antiapoptóticas en un equilibrio perma-nente, sino que también se replican. En los capítu-los de neurología molecular veremos esto con másdetalles.

Apoptosis y patologíaComo en la mayoría de los procesos patológi-

cos donde se van conociendo los primeros meca-nismos moleculares, la regla de un disfuncio-namiento (en este caso la PCD) ocurre cuando unproceso está hiperactivado o excesivamenteinhibido. Por ejemplo, una molécula ligante o re-ceptora mutada o directamente ausente puedetrabajar en más o en menos volcando una cascadade moléculas hacia una activación o inhibición, eneste caso, de la PCD.

Día a día la lista se alarga y el rol de la PCD estábien demostrado en muchas enfermedades queseñalamos a continuación:

a) cuando la PCD está hiperactivada: enferme-dades neurodegenerativas como la enfer-medad de Alzheimer, la esclerosis lateral

amiotrófica, la enfermedad de Parkinson;enfermedades inmunitarias e infecciosas:diabetes, tiroiditis de Hashimoto, SIDA, he-patitis virales; en déficits circulatorios e hipóxi-cos como el accidente cerebrovascular(ACV), infarto de miocardio, sufrimiento fetal.

b) cuando la PCD está inhibida o bloqueada: enlos tumores como linfomas, astrocitomas,hepatomas, melanomas y otros.

Estos ejemplos son más evidentes que los ex-perimentales y constataciones clínicas lo han esta-blecido bien. Por ejemplo, en los accidentescerebrovasculares y en el sufrimiento fetal o en losrecién nacidos de bajo peso (menos de 1.500 g),quienes pueden desarrollar alguna forma deisquemia y daño neuronal debido a la inmadurez desus pulmones y cerebro, la PCD juega un rolmayor. Si bien en esas lesiones, especialmente enel ACV, la fenotipia celular no es exactamente laque describimos en la apoptosis y la necrosis(Gráfico 2) sino que estaría entre ambas, las molé-culas que participan son las que hemos señaladopara la PCD. La esperanza de revertir esas patolo-gías con inhibidores de las caspasas se está inves-tigando.

En el infarto de miocardio, confirmando resulta-dos en animales, durante la isquemia coronaria y lareperfusión, la producción intracelular de radicaleslibres (ROS) que como vimos son inductores denecrosis y de PCD, es la responsable de las lesio-nes clásicas de necrosis en el centro de la lesiónmás anóxica y de apoptosis en la periferia de lamisma.

En lo que concierne al rol de la PCD en lasenfermedades infecciosas, ya mencionamos quelos linfocitos Tc destruyen por PCD una célulainfectada por un virus, una célula transformada porun proceso oncogénico o células xenogénicas (enlos trasplantes, por ejemplo) y utilizan dos grandesvías para producir la PCD. La del sistema perforina/granzimas y la del DR Fas/FasL (Gráfico 3). Laprimera significa que la célula atacada produceperforina, con formación de microporos, por losque entran las granzimas que inducen la activaciónde las caspasas, en especial la caspasa 3. Lasegunda vía fue vista en detalle, pero sólo recorda-remos que la interacción de Fas con su FasLexpresado por las células Tc y las NK (naturalkillers) está hiperactivada en el SIDA y en lashepatitis virales, principalmente en las formas ful-minantes. Se sabe, en efecto, que los virus hepá-ticos en general son poco citolíticos y que laslesiones son producidas por los mecanismosapoptóticos aportados por el SI, tanto el IEA (el Tc),


como el INNE (el NK). También se están desarro-llando inhibidores farmacológicos de cualquiera deestos sistemas y en distintos puntos de la cascadaapoptótica.

La PCD normalmente elimina las células que nohacen un correcto ciclo celular (CC) o tienen ungrosero daño a nivel de su ADN (Arch.ar-gent.pediatr. 1997; 95 [5]). El descubrimiento de lafunción antiapoptótica de la proteína Bcl-2 (ahoraconsiderado un oncogene) dio origen a dos con-ceptos: uno que la vía de la PCD es reguladagenéticamente por genes independientes de losque regulan el CC, aunque se interrelacionan; elotro es que los niveles de las proteínasantiapoptóticas mutados y/o aumentados son unpaso mayor en el proceso de la transformacióncelular. En efecto, el efecto oncogénico de la Bcl-2, debido a una translocación de este gen, haceque la proteína anómala tenga mayor actividad enla mayoría de los linfomas foliculares, en algunoscasos de linfomas difusos y en leucemias linfoideascrónicas. El gen de Bcl-2, como cualquier otro,también puede mutar y tener una actividad mayor,menor o nula. En el caso de la proteína Bcl-2, esmayor. Es así que aumenta su actividad antiapop-tótica, haciendo salir la célula del CC, donde éstadebía ser reparada o enviada al suicidio y favore-ciendo la sobrevida de una célula mutada. Laprogenie de esa célula llevará la misma anomalíay en ese sentido esas células son monoclonales.

Los miembros de la SF Bax podrían actuar comogenes antioncogénicos o supresores de tumores enla célula normal, puesto que cuando están mutadostrabajan menos o no tienen ninguna función y, por lotanto, al no cumplir con su función proapoptótica, lacélula que debería morir por PCD, no muere y siguecon su ADN anormal (translocado, mutado, trunca-do, mal replicado) y genera una progenie con igualesanomalías y otras más que se van agregando. Laproteína P53 en muchos casos usa la proteína Baxcomo efectora para destruir la célula anómala (vere-mos todo esto en los capítulos de oncología molecularcon más detalles); este fenómeno se observa en loshumanos en una gran parte de los cánceres de

estómago y en algunas leucemias.Finalmente, debemos señalar que no sólo que-

dan por descubrir anomalías en las proteínas queactúan en los momentos finales de la cascadaapoptótica sino en las que participan desde elinicio. Por ejemplo, algunas mutaciones detecta-das en el DR Fas y en su FasL, en un síndrome quese caracteriza por acumulación de célulaslinfoideas, con masivo crecimiento de los gangliosy una reactividad autoinmune mortal. Cuando esasmismas moléculas están expresadas en cantidad,como en algunos tumores que expresan FasL,suprimen la inmunovigilancia al eliminar loslinfocitos Tc por apoptosis al contactar las molécu-las de FAS que éstos portan sobre sus membra-nas.

CONCLUSIONES Y REFLEXIONESEl descubrimiento de la PCD y la continua

expansión de nuevos conocimientos de sus meca-nismos en todos los reinos vivientes, hace de laapoptosis un sujeto fascinante de investigaciónbiológica universal. Saber que el mecanismo de laPCD está constantemente en equilibrio sutil conlos mecanismos de la supervivencia, nos hizo com-prender también que la vida y la muerte mantienen,desde los organismos unicelulares a los plurice-lulares, un diálogo y una relación tan fantásticacomo compleja a través de los productos de losgenes que traemos desde los orígenes de la vida.

Pudimos volar, viajar bajo el agua, vencer a lagravedad terrestre cuando comprendimos las le-yes que las controlaban, y así salir de nuestra“frontera oxigenada”. Es muy probable que com-prendamos mejor desde la fecundación del óvulohasta la longevidad de nuestras células, así comoel precio que pagamos con las enfermedades pro-pias de los organismos multicelulares más comple-jos, si entendemos el equilibrio y las alteracionesde esos extraordinarios engranajes de la vida y lamuerte. De esta manera, en vez de resistir a lamuerte empezamos a comprender cómo funciona.Muchas terapéuticas futuras dependen de estosconocimientos.


Filamentos intermediarios: La trama de filamen-tos proteicos que poseen todas las células delos metazoarios constituye el citoesqueleto. Elanálisis morfológico de estos filamentos mostróque están constituidos por tres estructuras ele-mentales que difieren por su diámetro: losmicrotúbulos (los más grandes, de más de 20micrones), los microfilamentos (de menos de10 micrones) y los filamentos intermediarios(entre 10 y 15 micrones). Estos últimos sellaman así por tener un tamaño intermedio en-tre los otros dos. Las proteínas fibrosas que sepolimerizan para constituir un filamento inter-mediario son muy diversas, pero con rasgoscomunes en su estructura. Se pueden distinguir6 tipos diferentes de proteínas de estos fila-mentos: I) queratinas ácidas, en las célulasepiteliales; II) queratinas básicas neutras, enlas células de la epidermis; III) la vimentina, enlas células de origen mesodérmico; la desmina,en las células musculares; la GFA (por proteineacide glio-fibrillare) en los astrocitos y laperiferina en ciertas neuronas; IV) las proteínasde los neurofilamentos en las neuronas; la ainternexina en las neuronas y la nestina en lascélulas musculares y nerviosas; V) las láminasA, B y C en los núcleos de todas las células; VI)otros filamentos intermediarios no clasificados:la filesina en el cristalino; la fakinina en elcristalino y la tanabina en los conos de creci-miento de las neuronas.

CAD: (por caspase-activaded deoxyribonuclease)es una nucleasa que fragmenta el ADN celularen la PCD. En las células no apoptóticas estáconstitutivamente l igada a una proteínainhibidora de su acción, la Icad/DFF45 (porinhibitor CAD, o por ADN fragmentation factor).

FAK: por focal adhesion kinase.

Gelsolina: Es una proteína que se adhiere a losextremos (como un “sombrerito”) de las sub-unidades de los microfilamentos de actina, im-pidiendo la asociación entre éstas para consti-tuir los filamentos de actina. Las proteínas de lafamilia de la gelsolina se ligan por medio de losiones Ca a los fragmentos y subunidades de laactina y por otro, a los fosfoinositósidos (losfosfolípidos que constituyen las dobles mem-branas celulares). Los fosfoinositósidos actúande dos formas sobre la gelsolina: la liberan del

extremo de la actina e inhiben su capacidad demantenerla fragmentada. Cuando veamos elcitoesqueleto y el desplazamiento celular ha-blaremos más detalladamente de este tema.

Death receptor 1 (DRs): Receptores de la muerte(con sus sinónimos) y sus moléculas:

DR SinónimosCD 95: Fas; Apo 1

TNFR: p 55; CD 120a

DR 3: Apo 3; WSL-1; TRAMP; LARD

DR 4: -

DR 5 : Apo 2; TRAIL-R2; TRICK 2; KILLER

CAR 1: Es un DR en células de aves

Otras moléculas que poseen dominios de lamuerte (DD) son:

NGFR: (New growth factor receptor p 75), su ligante es el

NGF, BDNF, NT-3 o NI 4/5.

TRANCER: su ligante es el TRANCE.

CD 27: su ligante es el CD 70.

CD 134/0 x 40: su ligante no se conoce.

CD 137/4-TBB: su ligante no se conoce.

CD 40: su ligante es el CD 154.

MAPK: (mitogen-activated protein kinase).

ERK: (extracellular signal regulated kinase).

JUN: (jun N-terminal kinase).

SAPK: (stress-activated protein kinase).

MEK1 y MEK2: (MAPK / ERK kinase) o MEKK1 o MEKK2 o

MAPKK.

JNKK: (JNK kinase).

MAPK/APK: (MAPK activated protein kinase).

Las caspasas:Familia Origen Sinónimos FunciónCaspasa Source

Caspasa 1 Mamíferos ICE InflamaciónCaspasa 2 Mamíferos ICH-1, NEDD2 Apoptosis iniciadora/efectorCaspasa 3 Mamíferos Apopain, Cpp32 Efector

YamaCaspasa 4 Mamíferos TX, ICH-2 Efector/iniciadora?

ICEreLIICaspasa 5 Mamíferos ICEreLIII, TY Efector/iniciadora?Caspasa 6 Mamíferos Mch2 EfectorCaspasa 7 Mamíferos Mch3 ICE-LAP3 Efector

CMH-1Caspasa 8 Mamíferos MACH, FLICE, Iniciadora

Mch5Caspasa 9 Mamíferos ICE-LAP6, Mch6 IniciadoraCaspasa 10 Mamíferos Mch4 Iniciadora?Caspasa 11 Mamíferos (sólo ratón) Inflamación?Caspasa 12 Mamíferos (sólo ratón) Inflamación?Caspasa 13 Mamíferos ERICE Efector?

GLOSARIO


Moléculas sobre las que actúan:a. en el citoplasma;b. en el núcleo.

a. Ejemplos de moléculas sustratos de lascaspasas en el citoplasma

Citoplasma Función Secuenciablanco de corte

Bcl-2 Homeostasis -Gelsolina Estructural -Pre-caspasas Apoptosis

iniciadora/efectoraGrowth arrest Estructural SRVD-GGen 2 (Gas-2)Fodrina Estructural -G-actina Estructural LVVD-N,ELVD-GInhibidor D4 de la Homeostasis DELD-Sdisociación de GDP (D4-GDI)Quinasa 2 activadapor P21 (PAK2) Estructural -Quinasa de adhesión Estructural -focal (FAK)

b. Ejemplos de moléculas sustratos de lascapasas en el núcleo

Núcleo Función Secuenciablanco de corte

Poli (ADP-ribosa) Homeostasis DEVD-Gpolimerasa (PARP)Pequeña ribonucleo- Homeostasis DGPD-Gproteína U1 de 70 kDa(U1-70kDa)Proteinquinasadependiente del ADN Homeostasis DEVD-N(DNA-PKcs)Proteína 1,2 de unión Homeostasis DEPD-Sdel elemento reguladordel esterol (SREBP1,2)Factor de fragmentación Homeostasis -del ADN (DFF-45)PKC- Homeostasis DMQD-NPKC- Homeostasis -Lámina Estructural VEID-NInhibidor de desoxirri- Homeostasis -bonucleasa activadopor caspasa (Icad)Proteína del aparato Estructural -mitótico nuclear(NuMa)Rb Homeostasis -Map/ER kinasa Homeostasis -kinasa 1 (MEKK1)Proteinquinasa relacio- Homeostasis -nada con P34Cdc2(PITSLRE)Factor C de replicación Homeostasis -Doble minuto murino 2 Homeostasis -(MDM-2)

La superfamilia Bcl-2Nombre Origen Efectos en Dominio

apoptosis conservado

Subfamilia Bcl-2Bcl-2 Mamífero Inhibidor BH4, BH3, BH1, BH2,TMBcl-xl Mamífero Inhibidor BH4, BH3, BH1, BH2,TMBcl-W Mamífero Inhibidor BH4, BH3, BH1, BH2,TMMcl-1 Inhibidor BH3, BH1, BH2,TMA1 Inhibidor BH1, BH2NR-13 Pollo BH3, BH1, BH2,TMCED-9 C. elegans Inhibidor BH4, BH1, BH2E1B 19k Viral Inhibidor BH1BHRF1 Viral Inhibidor BH1, BH2, TMKSHV ORF 16 Viral Inhibidor BH1, BH2, TMLMW5-HL Viral Inhibidor BH1, BH2KS-Bcl-2 Viral Inhibidor BH1, BH2, TMBcl-x

5Mamífero Promotor BH4, BH3, TM

Subfamilia BaxBax Mamífero Promotor BH3, BH1, BH2, TMBak Mamífero Promotor BH3, BH1, BH2, TMBak Mamífero Promotor BH3, BH1, BH2, TMSubfamilia BH3Bad Mamífero Promotor BH3Bik Mamífero Promotor BH3, TMBid Mamífero Promotor BH3Blk Mamífero Promotor BH3, TMHrk Mamífero Promotor BH3, TMBNIP3 Mamífero Promotor BH3, TMBimL Mamífero Promotor BH3, TMEGL-1 C. elegans Promotor BH3

Inhibidores celulares de apoptosisFamilia IAP Origen Dominio

formado

IAP Baculovirus BIR, RING fingerDIAP1 Drosophila BIR(2), RING fingerDIAP2 Drosophila BIR(3), RING finger

c-IAP1 Human BIR(3),RING fingerc-IAP2 Human BIR(3), RING fingerX-IAP Human BIR(3), RING fingerNIAP Human BIR(3), RING fingerSurvivin Human BIR(2)IAP: inhibidor de apoptosisDIAP: Drosophila IAPNIAP: neuronal IAPBIR: Baculovirus IAP dominio repetido

Inhibidores virales de apoptosisVirus Proteínas virales FunciónAdenovirus E1B 19K Bcl-2 homólogoEBV BHRF1 Bcl-2 homólogoASFV LMW5-HL Bcl-2 homólogoHHV-8 ? Bcl-2 homólogoAdenovirus E1B55K Inactiva la p53SV40 Antígeno T grande Inactiva la p53HPV E6 Inactiva la p53Cowpox virus crmA Inhibidor de caspasa 1Baculovirus p35 Inhibidor de caspasa 1Baculovirus Iap Inhibidor de caspasa 1

Se liga a TRAFsEBV LMP1 Induce Bcl-2

Se liga a TRAFs


BIBLIOGRAFIA

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Los más grandes adelantos útiles para la medicina, son la consecuencia de investigaciones

desinteresadas que no tenían en vista posibles aplicaciones. La preocupación excesiva por

lo aplicado acorta la visión y disminuye la fertilidad y el alcance de las investigaciones y los

conocimientos. No hay en realidad ciencias puras y ciencias aplicadas, sino ciencias y

aplicaciones de las ciencias; estas aplicaciones son inmediatas o llegan más tarde.

BERNARDO A. HOUSSAY y col.Fisiología Humana, Bs. As., El Ateneo, 1964.

Dres. ALBERTO ROSETO* y CATHERINE BRENNER**

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