Morte cellulare, apoptosi e necrosi

Apoptosi

L'apoptosi è un meccanismo genetico programmato che viene attivato esclusivamente in presenza di alcuni segnali e che induce lo smantellamento del materiale biologico della cellula. Gli embriologi della prima metà dell'Ottocento avevano già intuito che alcune popolazioni cellulari avessero in sé i “germi di morte” (“germs of death”). Il primo articolo scientifico risale al 1972: fa riferimento all'apoptosi e ai meccanismi che la inducono.

Essendo un qualcosa di già definito a livello genetico con proteine che agiscono, l'apoptosi si compone di tappe che portano alla scomparsa della cellula senza causare alcun danno alle cellule adiacenti o al tessuto. È un primo dato che differisce con la necrosi (non programmato).

Caspasi e scoperta delle proteine

Tra gli anni '70 e '80 del Novecento sono state scoperte le 11 proteine responsabili dell'innesco della maggior parte dei cambiamenti che si osservano nella fase di esecuzione dell’apoptosi. Nel 1993 l'embriologo, studiando sull'organismo modello Caenorhabditis elegans (verme nematode), scopre che una volta adulto è composto da 959 cellule (numero fisso), ma durante l’embriogenesi erano di più: le altre andavano incontro ad apoptosi! Le proteine responsabili vennero chiamate Ced (C. elegans dead proteins) e anni dopo si scoprì che erano le stesse presenti negli animali: le caspasi.

Le caspasi sono proteine conservate e sono delle cisteina-proteasi perché abitualmente tagliano a livello dell'amminoacido cisteina della sequenza proteica bersaglio. Inoltre, riconoscono l'acido aspartico nell'ambito di sequenza di 4 amminoacidi. I substrati da esse tagliati sono enzimi della riparazione del DNA, proteine strutturali del nucleo, proteine del citoscheletro.

Tipi di caspasi

• Caspasi iniziatrici (caspasi-2, 8, 9, 10): Attivano il percorso di apoptosi.
• Caspasi effettori (3, 6, 7): Degradano fisicamente le strutture cellulari.

Le caspasi sono regolate a livello post-traduzionale: vengono tradotte su ribosomi liberi nel citosol e accumulate come pro-caspasi, forma inattiva. La sequenza regolatoria viene rimossa (taglio proteolitico) solo quando è necessario indurre l'apoptosi e quindi attivare la caspasi.

Modalità di attivazione dell'apoptosi

Le modalità di attivazione (fase 1) dell'apoptosi sono due:

• Via estrinseca di attivazione dell'apoptosi: Un ligando proveniente dall'esterno (in genere dal sistema immunitario) veicola un segnale di morte.
• TNF (Tumor Necrosis Factor): La più comune via apoptotica di questo tipo vede come stimolo extracellulare la proteina inizialmente studiata solo in cellule tumorali, ora sappiamo che anche altre cellule sono coinvolte.