Rutes extrínseques de senyalització de l’apoptos

" La ruta extrínseca de senyalització de l’apoptosi s’inicia quan els receptors de mort de la superfície de la cèl·lula interaccionen amb els seus lligands específics, induint un canvi conformacional que es transmet a través de la membrana plasmàtica. Aquests receptors poden activar caspases (principals molècules responsables de la fase final d’execució de l’apoptosi, com es descriu a l’apartat 2.3.7), al cap de pocs segons d’haver- se produït la interacció entre el receptor i el lligand, provocant la mort cel·lular per apoptosi al cap de poques hores. S’han descrit principalment tres parelles receptor/lligand, totes elles membres de la superfamília Tumor Necrosis Factor Receptor Superfamily

(TNFRSF):

1. Fas (també anomenat CD95) i Fas ligand (FasL, també anomenat CD95L). Fase inductora

Fase transductora

Fase efectora

Fig. 10.- Esquema mostrant les rutes intrínseca i extrínseca de l’apoptosi. L’apoptosi pot ser induïda a través de receptors a la superfície cel·lular (ruta extrínseca), o bé per senyals d’estrès metabòlic (ruta intrínseca), aquests senyals comprenen la fase inductora de l’apoptosi. Un cop s’ha iniciat l’apoptosi, es dóna la fase de transducció en la que intervenen molècules que amplifiquen el senyal inicial, segons la ruta iniciada aquesta fase hi intervindran components diferents. Finalment es produeix la fase efectora comuna on es duen a terme els passos de desmantellament cel·lular [43].

2. Receptors de mort (DR4 i DR5) i TNF-related apoptosis inducing ligand (TRAIL, també anomenat Apo2L o TNFSF10).

3. TNFα i el receptor TNF (TNF-R1).

" Tots aquests receptors estan integrats a la membrana plasmàtica amb un domini extracel·lular conservat, contenen una única regió transmembrana i un domini de mort intracel·lular conservat o Death Domain (DD), que interacciona amb proteïnes adaptadores [44].

" La unió amb el lligand condueix a l’apoptosi de la cèl·lula a través d’una ruta independent de transcripció i traducció; la unió del receptor i el lligand comporta la formació del Complex inductor i de senyalització de mort (DISC), que talla i activa les caspases iniciadores (caspasa 8 i 10). Aquestes activen un segon grup de caspases per proteòlisi, anomenades efectores que culminen el procés apoptòtic degradant substrats intracel·lulars clau.

2.3.1.1. La ruta Fas-FasL

" D’entre tots els receptors de mort cel·lular, Fas és el més estudiat. La unió amb el seu lligand (FasL), desencadena l’agregació de Fas en trímers. Això permet als dominis de mort, que es troben a la cua citoplasmàtica de Fas, reclutar immediatament el Complex inductor i de senyalització de mort [45]. Aquest complex està format pel receptor Fas, una proteïna accessòria anomenada Fas-associated Death Domain (FADD) [46] i per la procaspasa 8. Quan es produeix un estímul apoptòtic, FADD ancora la seva regió C- terminal a la regió C-terminal del Domini de mort. Això permet que la regió N-terminal (Death Efector Domain, DED) de FADD quedi exposada, fent que la procaspasa 8 s’hi pugui unir [47, 48]. La formació del DISC permet l’auto proteòlisi de la procaspasa 8 generant la seva forma activa, la qual activa les procaspases 3, 6 i 7 o bé pot produir el trencament de proteïnes proapoptòtiques com Bid, generant tBid, que passa al mitocondri. La forma activa de la caspasa 3 proteolitza una gran varietat de substrats, com enzims reparadors de DNA, proteïnes estructurals cel·lulars i nuclears, inhibidors d’endonucleases i també és capaç d’activar les caspases 6 i 7 que es troben en forma de zimògens, amplificant d’aquesta manera la destrucció cel·lular iniciada pel receptor Fas (figura 11).

" La regulació de l’activació de la procaspasa 8 per part de Fas-DISC ve determinada principalment per la proteïna inhibidora FLICE-like inhibitory protein (FLIP), aquesta proteïna FLIP té nombroses isoformes, estructuralment molt similars a la caspasa 8, però sense la seva activitat enzimàtica. La incorporació de FLIP al complex DISC impedeix tot el procés d’activació de les caspases efectores, ja que l’activació de la caspasa 8 no es dóna. A més, tot aquest procés també és regulat per alguns membres de la família de Bcl-2 o proteïnes inhibidores de l’apoptosi (IAP).

2.3.1.2. La ruta TRAIL-DR

" Tant en humans com en ratolins hi ha cinc tipus de receptors per TRAIL: els receptors inductors de mort DR4 i DR5, els receptor reclam DcR1, DcR2, i OPG (osteoprotegerina). D’entre aquests cinc, tant sols els DR4 i DR5 tenen DD funcionals per induir l’apoptosi.

Fig. 11.- Els receptors de senyalització de la mort cel·lular Fas són estimulats pels seus lligands FasL formant el complex d’inducció a la mort cel·lular (DISC), permetent l’activació de la procaspasa 8 o 10. Això fa que s’activin una de les dues vies possibles, o bé l’activació de les caspases 3,6 i 7; o bé l’activació de la via mitocondrial per la proteòlisi de Bid [49].

" La formació del Complex Inductor i de Senyalització de Mort i el trencament de Bid és similar al que s’ha descrit en la senyalització mediada per Fas. TRAIL desencadena l’agrupació de DR4 i DR5, que recluten FADD i la procaspasa 8 per formar el Complex inductor i de senyalització de mort. Després de l’activació de la caspasa 8, s’activen també altres caspases (figura 12). TRAIL pot també induir l’activació d’altres rutes de senyalització, per exemple les rutes de les cinases: c-jun NH2-terminal kinases (JNK), p38 MAPK i IKK/NF-κB que s’activen a posteriori de la formació del Complex inductor [50].

2.3.1.3. La ruta TNFα-TNFR1

" TNFα és una citosina multifuncional proinflamatòria que exerceix la seva funció a través de dos receptors: TNFR1 (o p55), que conté un domini de mort (DD), i a través de TNFR2 (o p75), al que li manca el DD. El pas inicial d’aquesta ruta implica la unió de TNFα al domini extracel·lular del TNFR, formant el complex I. Això implica que la proteïna TNF receptor-associated death domain (TRADD) reconegui la regió intracel·lular del receptor, que recluta a la proteïna RIP, TRAF2 i FADD. Aquestes proteïnes capten enzims essencials per a l’inici de la senyalització. La caspasa 8 és captada per FADD, formant el complex II, de tal manera que aquesta caspasa s’activa per auto-proteòlisi i inicia la cascada de senyalització, conduint a l’apoptosi. TRAF2 capta a cIAP-1 i cIAP-2; també sembla que TRAF2 activa a MEKK1 o ASK1, induint per tant la ruta de cinases com JNK.

Fig. 12.- La unió del receptor de TRAIL resulta en l’oligomerització i reclutament de FADD i la caspasa 8 per formar el complex de mort, DISC. Aquest fet fa que s’activi la caspasa 8, activant altres caspases com la 3 i Bid generant la resposta mitocondrial a l’estímul apoptòtic [51].

La proteïna RIP és crucial en l’activació funcional del factor de transcripció NF-κB (figura 13).

" Segons els nivells de FLIP de la cèl·lula es formarà aquest complex o no. Quan NF- κB s’activa correctament pel complex I, els nivells de FLIP són suficientment elevats per inhibir la formació del complex II i bloquejar l’apoptosi. Si el senyal inicial del complex I no activa el factor de transcripció NF-κB, el complex II fa el seu efecte provocant l’apoptosi de la cèl·lula [52].

" L’efecte biològic de TNFα ve determinat pel balanç entre la senyalització exercida per NF-κB i JNK. Mentre NF-κB promou la supervivència cel·lular, JNK incrementa la mort cel·lular accelerant la pèrdua de la proteïna antiapoptòtica c-FLIP, que és induïda per NF- κB.