Morte cellulare programmata e specie reattive dell'ossigeno

Morte cellulare programmata e specie reattive dell'ossigeno

Il citocromo c è una delle proteine meglio conservate nell’evoluzione, che si è mantenuta come componente fondamentale del metabolismo aerobico. È una proteina idrosolubile che ha vari compiti, entra a far parte della fosforilazione ossidativa ma è anche implicato in determinate situazioni nel processo di morte cellulare programmata.
Le nostre cellule hanno la capacità di autodistruggersi in condizioni particolari, in funzioni di alcuni geni particolari denominati geni di morte codificanti una serie di proteine che prendono parte all’esecuzione del suicidio cellulare.
Quello che è più noto è il processo apoptotico che ha una valenza importante in ambito oncologico perché in molti casi si cerca di indurlo in modo selettivo nelle cellule tumorali.
In uno di questi meccanismi di morte cellulare programmata si ha proprio l’uscita del citocromo c dal mitocondrio al citoplasma, evento coinvolto con l’innesco di un evento di morte cellulare programmata, infatti ciò porterà alla
formazione di un complesso enzimatico che successivamente si tradurrà con eventi di morte cellulare.

Il potenziale di membrana mitocondirale

Un ruolo importante è svolto dal potenziale di membrana mitocondriale che si crea durante la fase ossidoriduttiva della fosforilazione ossidativa, ed è fondamentale che sia mantenuto integro, perché quando si innesca un processo di
morte cellulare questo potenziale viene alterato. Solitamente una caduta del potenziale di membrana è dovuta alla presenza di alcune proteine che si vanno a stabilire sulla membrana mitocondriale esterna formando dei pori che
consentono la fuoriuscita del citocromo c. È intuibile quindi come l’integrità del mitocondrio sia fondamentale ai fini della sopravvivenza cellulare, infatti con dei mitocondri perturbati o compromessi in qualche modo, anche da un punto
di vista funzionale, la cellula attiva un segnale di morte.
Il mitocondrio non è solo la centrale energetica della cellula ma è anche un organulo che ci rende conto del benessere cellulare, benessere inteso come normale omeostasi. Esiste un percorso di morte di tipo apoptotico che si chiama pathway intrinseco che parte proprio dal mitocondrio.

Le specie reattive dell'ossigeno

Di solito quello che dovrebbe avvenire nella fosforilazione ossidativa è la completa riduzione dell’ossigeno molecolare ad acqua (O2 + 4e- + 4H+ 2H2O). Questa completa riduzione richiede in totale 4 elettroni e 4 protoni.
Durante la fosforilazione ossidativa però si possono verificare anche delle condizioni di riduzione monoelettronica dell’ossigeno, cioè invece di essere traferiti 4 elettroni ne viene traferito soltanto uno, con conseguente produzione di quelle che vengono chiamate Specie reattive dell’ossigeno. Queste possono creare danni alle macromolecole biologiche, in una condizione che viene chiamata appunto stress ossidativo. Queste ros sono (principalmente) due: L'anione superossido e il perossido di idrogeno.

L'anione superossido

L'anione Superossido si forma dalla fosforilazione ossidativa, c’è perciò una quota di radicale che si origina nel normale metabolismo. Esiste la possibilità che questi radicali dell’ossigeno si producano a livello
mitocondriale e si sa che questo avviene in seguito alla riduzione monoelettronica dell’ossigeno (anche alcuni enzimi possono creare l’anione superossido).
Un radicale è una molecola che ha elettroni spaiati e tende a perturbare altre molecole, andando alla ricerca di una maggiore stabilità. Quando avviene questo, in realtà, si avrà una reazione a catena, per cui si amplifica questa produzione di radicali, cioè se un radicale incontra una specie anche neutra o non radicalica, può cedere il suo elettrone spaiato, andando a creare un nuovo radicale (moltissime malattie vedono come causa un incremento dello stress ossidativo, soprattutto malattie neurodegenerative come Parkinson; Alzheimer; Sla).

Perossido di idrogeno

Il perossido di idrogeno si forma quando l’anione superossido reagisce con due protoni. Questo non è una vera
e propria specie radicalica, ma può darne luogo ad un’altra. La pericolosità del
perossido di idrogeno è legata al fatto che questa molecola va facilmente incontro a reazioni che generano il radicale idrossile. La reazione che genera il radicale idrossile in seguito all’interazione del perossido di idrogeno con l’anione superossido è chiamata reazione di Haber–Weiss.
La reazione invece che vede il perossido di idrogeno generare il radicale idrossile in presenza di ferro allo stato ridotto è detta Reazione di Fenton.