CC BY
39Б1ОФ1ЗИКА
BIOPHYSICS
ОГЛЯДОВ1 РОБОТИ
REVIEWS
ФШка живого, Т. 21, No1-2, 2014. С. 4-14. © Гребник Д.М. .
Phyxics иГ lite Alive ^
y/trtv ф Я _ 4L j С f- i liftt f!T, Tl 111
УДК547.963.3:577.7
АЛЬТЕРНАТИВН1 ФОРМИ ЕЛ1МШАЩ1 КЛ1ТИН
Гребiник Д.М.
ННЦ «1нститут бюлогп» e-mal: grebinik@yahoo.com
Надшшла до редакци 10.05.2014
Розглянуто загальт та спещал1зоваш шляхи неапоптично! загибел^ за якими елiмiнуються кжтини у процес розвитку оргашзму тварин. Обговорено сучаст дат лператури стосовно механ1зм1в активацп та сигнально! трансдукци цих форм загибел^ а також особливосп !х функционального значення.
Ключовг слова: автофапя, некроптоз, псевдоапоптоз, злущування, ано!кис, корнiфiкацiя, ентоз.
ВСТУП
Як вщомо, апоптоз - це вид регульовано! клттинно! загибель яка е еволюцшно-консервативною i контролюеться на генетичному р1вш, тобто характеризуеться запрограмованiстю. Апоптична загибель е надзвичайно важливим процесом, осюльки забезпечуе селективне та «чисте» позбавлення органiзму вщ непотрiбних (наприклад, за ембрюнального розвитку) або пошкоджених (для захисту органзму вщ патологш) клтин [4,32,61] Власне, апоптоз е найпершим з дослщжених форм запрограмовано! клттинно! загибелi (ЗКЗ) i саме тому вважаеться каноичним (класичним) шляхом.
Згодом були вщкрип iншi форми загибел! Одним з перших виявився некроз - масова неконтрольована елiмiиацiя клтин внаслщок дй' потужних патологiчних стимулiв, яка iидукуе запалення i не вщноситься до ЗКЗ. Серед форм запрограмовано! загибелi на сьогодиi штенсивно дослщжуються автофагiя (самопоглинання клiтин), некроптоз (генетично-контрольований некроз), пiроптоз (елiмiиацiя клтин через запалення), ано!кис (загибель внаслщок детечменту - вiд'едиання вщ зовнттньоклттинного матриксу), онкоз (окрема стадiя набухання органел i клiтин за некрозу), пжноз (етап зморшування i ущшьнення органел в ходi апоптозу), ентоз (клттинний каиiбалiзм), а також тканинно-специфiчнi види загибелi - злущування та кориiфiкацiя.
Варто вiдмiтити, що на початку дослщження апоптозу його утотожнювали iз загальним поняттям запрограмовано! загибелi i висловлювали щею про !! необхiднiсть для розвитку та пщтримання структурно-функционально! цiлiсностi тканин оргашзму. Вперше апоптична загибель була показана на клтинах нематоди Caenorhabtidis elegans [76]. З того часу, зважаючи на еволюцiйну консервативнiсть апоптозу, у численних роботах постулювалась його важливють як первинного шляху клiтинно! загибелi у ходi ембрiонального розвитку бшьш складно органiзованих тварин, зокрема, ссавцв. Тому справжнм сюрпризом для дослщниюв виявився той факт, що ембрюни мишей, нокаутнi за основними факторами шдукцц та/або регуляцц апоптозу ^зоформи каспаз, фактори Apaf-1 чи Bak/Bax), здатнi нормально розвиватися у цшком життездатних тварин [9,41]. I хоча у випадку каспаз це можна обгрунтувати дублюванням функцiональнiстi iзоформ, на рахунок нокаутних за генами ункальних за функцею Apaf-1 чи бшюв родини Bcl-2 дати пояснення непросто.
У зв'язку з цим постае питання, як саме спiввiдноситься блокування апоптозу з нормальним розвитком органзму ссавцiв. Можливо два виршення дано! проблеми. Перше полягае у тому, що ЗКЗ взагалi не е важливою для ембрiонального розвитку та пщтримання тканинного гомеостазу. Але на цей час накопичено безлiч доказ1в проти ще! гiпотези, тому вона е
менш ймовipною. Дpyгa вiдповiдь поcтyлюe, що клiтини за ембpiонaльного pозвиткy елiмiнyютьcя за некaнонiчними шляxaми загибел^ як1 aктивyютьcя за умов дефектносп та/або вiдcyтноcтi aпоптичниx фaктоpiв.
Hapaßi icнye багато дaниx лiтеpaтypи на пiдтpимкy дpyгого пpипyщенБя, а, отже, воно e cпpaвдi актуальним. Саме тому y цьому оглядi зpоблено cпpобy систематизувати отpимaнi за останн 10 pокiв вiдомоcтi пpо особливосл деякиx з вiдомиx на цей час aльтеpнaтивниx шляxiв зaпpогpaмовaноï зaгибелi клiтин та ïx функцюнальне значения для термального pозвиткy оpгaнiзмy.
EЛIMIHAЩЯ КЛПИН У C. ELEGANS
Як уже згадувалося, дослщження молекyляpного меxaнiзмy ЗКЗ почалися ще y 80-hx pокax минулого столптя на пpиклaдi моpфологiчного pозвиткy нематодн C. elegans [76]. Було встановлено, що ця загибель e каспазо-залежною i xapaктеpизyeтъcя екcпpеcieю генiв ced-З (аналога каспаз), ced-4 (каспазного a^rnaTOpa, гомологiчного Apaf-1 ссавцв), ced-9 (мультндоменного аналога антиапоптичного б1лку Bcl-2) та egl-1 (аналога пpоaпоптичниx бшюв Bax/Bak з pодинн BH-З). Завдяки цим фaктоpaм 1З1 клпина з 959 апоптично гине ид час pозвиткy нематоди.
Ц1кавим e той факт, що блокування апоптозу внаслщок нокауту генiв ced-З та ced-4 приводить до збiльшення кiлькоcтi клтин доpоcлого оpгaнiзмy, але не познaчaeтьcя на життeдiяльноcтi нематоди [20]. Це можна поясннти тим, що y досить apxaïчномy оpгaнiзмi С. еlegans за лaбоpaтоpниx умов ЗКЗ може не вщцравати pолi, кpнтичноï для виживання. З iншого боку, доведено, що y пpиpодниx yмовax активаця ced-З та ced-4 e необxiдним зaxиcним меxaнiзмом пpотидiï патогенним бaктеpiям [1].
Останн1м часом встановлен1 неапоптичш шляxн ЗКЗ, яким пiддaeтьcя принайми частина нокayтниx за апоптичними фaктоpaми клiтин нематоди. Зокpемa, лiнкеpнi клттини самц1в C. еlegans гинуть навгть за умов aнтифyнкцiонaльниx мутацщ y генax ced-З та ced-4 [2]. Така елшшащя клiтин зaбезпечye виведення нaзовнi пpотокiв cтaтевиx залоз нематоди. За pезyльтaтaми пеpшиx доcлirцженъ вважали, що ЗКЗ лiнкеpниx клiтин включae y себе стадю поглинання (фагоцитозу) [62]. Шзшше було показано, що цей етап не e обов'язковим. Встановлено також, що ЗКЗ лiнкеpниx клтин контpолюeтьcя фiзiологiчно i не cyпpоводжyeтьcя апоптичною конденcaцieю ядpa. У цитозол виявлена велика кiлькicть одномембpaнниx везикул, яю, cкоpiше, не e
автофагосомами, оскльки ЗКЗ лiнкеpннx клтин, нокayтниx за генами автофагй' bec-1 та unc-51 (аналоги дpiжджовнx фaктоpiв Beclin-1 та Atg1/Unc1), pозвивaeтьcя без пеpешкод [2].
Хоча молекyляpний меxaнiзм ЗКЗ лiнкеpннx клiтин С. еlegans вивчено поки що недостатньо, вщомо, що за моpфологieю вона нaгaдye неапоптичну загибель клiтнн xpебетниx. Одним з пpиклaдiв e «темна» загибель дефектна за генами каспази З або каспази 9 cпiнaльниx мотоpниx ембpiонaльниx нейpонiв мишей. Ця ЗКЗ вкпючас в себе нaбyxaння мiтоxоццpiй та yтвоpення чиcленниx вакуолей y цитозол, дуже cxожнx на виявлен y лiнкеpннx клiтинax С. еlegans [51].
Hapештi, давно встановлено, що в меxaно-cенcоpниx нейpонax C. elegans, що ексщюсують мутантний бшок MEC-4, який e чутливим до ам^^и^ pодинн дегенеpинiв, pозвивaлиcя моpфологiчнi ознаки некpозy [19]. У цьому випадку пpофyнкцiонaльнa мyтaцiя MEC-4 гфизводить до iнтенcифiкaцiï тpaнcпоpтy нaтpiю чеpез плазматичну мембpaнy, що, y свою чеpгy, aктивye кaльпaïнн та a^ap^^rn пpотеïнaзи, i веде до л1зосомо-залежного некpозy [65]. Було встановлено, що мутантний MEC-4 не шдукував зaгибелi клiтнн С. elegans, нокayтниx за аналогами дpiжджовиx бiлкiв автофагй' Beclin 1, Atg8/LC3, та Atg18 [58]. Цей факт говоpить на rapH^ вaжливоcтi aвтофaгiчноï ЗКЗ для pозвиткy некpозy.
До того ж, виявлено, що цтюшсть лвосом y ^m^ax C. elegans pегyлюeтьcя aктивнicтю yнiвеpcaльниx пpотеaз - cеpпiнiв, оскльки мутантш за геном srp-6 твapинн виявилися особливо чутливими до cтpеcоpниx чинниюв -гтоосмотичного чи теплового шоку, окисного стресу або гiпокciï [4З]. Однак, до сьогодш невiдомо, як саме pегyлюeтьcя цей лiзоcомaльний rnrax, i чи залучений вйн до ЗКЗ клтин C. elegans за фiзiологiчниx умов pозвнткy та/або пiдтpимaння гомеостазу тканин оpгaнiзмy.
ПСЕВДОАПОПТОЗ - 3AnPOrPAMOBAHA ЗAГИБEЛЬ ДPIЖДЖIB
Екcпpеciя каспаз, якй вважаються класичними фaктоpaми апоптозу, як вщомо, xapaктеpнa для твapин I xочa pоcлини i одноклпинш еyкapiоти мають лише аналоги кaнонiчниx каспаз - так звaнi метакаспази - клйтини дaниx вндйв оpгaнiзмiв елiмiнyютьcя за меxaнiзмом, моpфологiчно подй6ним до апоптозу. Haпpнклaд, y дpiжджax aктивyeтьcя шляx ЗКЗ, який xapaктеpизyeгьcя конденcaцieю xpомaтинy, фpaгменгaцieю ДНК та екcтеpнaлiзaцieю фоcфaтнднлcеpинy на зовнйшню повеpxню плазматично" мембpaни. Ця фоpмa зaгибелi iндyкyeтьcя y вщповщь на дйю
патололчних стимул1в - пероксиду гщрогену, оцтово! кислоти, гид час старшня клiтин [45]. Таким чином, можливим е запуск схожо! на апопгоз загибелi цр1жцжових клтин, незважаючи на той факт, що у них вiцсугнi апопгичн1 каспази га аналоги Вах i Вак. Варто вiцмiтити, що морфолопчш ознаки ще! ЗКЗ цуже схожi на апоптичш [7]. З ще! причини деяю дослщники вважають недоцшьним називати цей процес апоптозом, вважаючи правомiрним термш «псевдоапоптоз». Вищенавеце в цшому цае пщстави сприймати пiкноз ядра, конденсацю хроматину та транслокацю фосфатидилсерину у црiжцжових клiтинах як бюмаркери ЗКЗ у бшьш широкому сена, нж як ознаки класичного апоптозу.
Доказом апоптично! природи ЗКЗ црiжцiв е те, що до процесш 11 шдукщ' залученi мiтохонцрii [11]. Так, вщомо, що др1жджов; клтгани експресують метакаспазу YCA1 та бшки Aifp ; Nma111p (аналоги апотичного шщюючого фактору AIF та мiтохоццрiального проапоптичного бшку HtrA2/Oшi вщповщно) [21,45,72]. Встановлено, що Aifp е ДНКазою мiтохондрiального походження, яка
транслокуеться у ядро тсля ди на клтини Н2О2 або ацетату. NmaШp - це серинова протеаза, що конститутивно перебувае у нук^онла^ [21,72].
Показано, що надлишкова ексирес1я YCA1 у др1жджах iнiцiюе загибель з апоптичною морфолопею. В той же час блокування активностi цього ферменту зменшуе ймов;ршсть шдукщ' ЗКЗ пщ впливом ацетату, окисного стресу чи у процеш старiння [45]. Треба вщмггати, що рослинш i др;жджов; метакаспази атакують т ж ядерн1 бшки-мшеш, що i канонiчнi ферменти [64]. Хоча, в принцип;, метакаспази вщр1зняються за специфiчнiстю вщ тваринних каспаз, а саме -розщеплюють пептиднi зв'язки, утворенi основними амшокислотами лвином i аргiнiном, а не кислотним аспартатом Встановлено також, що YCA1 опосередковано бере участь у регуляци! автофагй др;жджових клтин. До того ж, цей фермент вважаеться стресорним бшком, що тюно взаемодiе з шаперонами. Втрата YCA1 призводить до пiдвищення юлькосп i активносл шших бшюв стресу та шдукуе формування автофагосом у др;жджових кттинах лши Dyca-1 [37].
Отже, виходячи з вищенаведеного, за вщсутносп класичного апоптичного шляху, др;жджов; клтини цшком здатнi проявляти морфолопчш ознаки апоптозу у вщповщь на летальнi стимули. Це дозволяе припустити iснування псевдоапоптичного механ1зму (без залучення класичних факторiв апоптозу) також i у клтинах шших еукарiот. Одним з факторш такого
HeKaH0HÍ4H0r0 шляху може бути консервативний бшок AIF (apoptosis-inducing factor), який бере участь у апопгичнш конденсацц хроматину та шдукцц екстернаизаци фосфатидилсерину на поверхню клiтини. Встановлено, що цей фактор активуеться за умов шлбування каспаз у клтинах як С. elegans, так i вищих ссавцв [69]. Вщомо також, що AIF е необхщним для шдукцц каспазо-незалежно! загибелi як др1жджових клтин, так i нейронв ссавцв [13,72]. Однак, для визначення того, насктьки залежною вщ каспаз е така ЗКЗ з апоптичною морфололею, потрiбнi додатковi дослщження.
АВТОФАГ1Я
Вперше морфологiчнi ознаки автофагй' («самопоглинання» у перекладi з грецько! мови) виявлен на ембрiонах. В ембрюнальних клiтинах, призначених до загибел1, спостергалася акумуляц1я одномембранних везикул [59]. Згодом цей процес назвали автофапчною загибеллю, або ЗКЗ другого типу (першим е апоптоз). Варто вiдмiтити, що спочатку автофагш вважалася шляхом виживання, направленим на елшшацю застарших або пошкоджених клтинних компонентiв з метою реутилiзацii i постачання метаболiгiв для синтетичних проце^ [38]. Згодом було встановлено, ЗКЗ у певних тканинах характеризуемся вакуолзащею цитозолю -накопиченням численних автофагосом, яю мiстягъ призначенi на деградацго клiтиннi компоненти. Розщеплення вмiсту везикул забезпечуеться катеп*синами - кислими протешазами лiзосомального походження. Наразi точнi взаемозв'язки мiж адущею класично! автофагй' та мехашзмами спорщнено! ЗКЗ розкрил неповнютю.
Зручною моделлю для вивчення автофагй' за ембрюнального розвитку е клтгани комах пщ час метаморфозу, осюльки у личиночних органах ЗКЗ вщбува1еться штенсивно. Вщомо, що, наприклад, загибель клтин слинних залоз личинок Drosophila melanogaster iнiцiюегься за рахунок пщвищення рйвнйв екдизону. Цей гормон активуе каспази Dronc, Drice та Strica, а також фактор ark та продукти генв Atg, якй е основними регуляторними бшками автофагй' [5]. У цьому випадку iнгiбування каспаз недостатньо для зупинки дегенераци слинних залоз, що дозволяе припустити юнування каспазо-незалежних форм загибелi клтин дрозофши Було виявлено, що антифункцiональнi мутаци генiв Atg5, Atg2, Atg3, або Atg18 на фои пригтчення активносл каспаз ведуть до збереження слинних залоз личинок упродовж додаткових 24 годин вщносно контролю [5]. Таким чином, принаймн деякi з генв фактор1в
автофаги приймають участь у механзмах ф1зюлопчно регульовано! загибел1 клтин слинних залоз за метаморфозу. Можливо, що у цьому випадку активусться лише обмежена кшьюсть регулятор1в автофаги. Це може пояснити, чому дефектнсть певних автофапчних генв, наприклад, таких як Atgl, Atg 2 та Atg18, мае бшьш выражений пригтчуючий ефект на процеси загибель у поршнянщ, пришром, з Atg7 [5].
Вщомо, що до активаци автофапчно! загибел1 клтин слинних залоз дрозофши за метаморфозу залученими е рецептор Drpr (аналог бшку поглинання ced-1 з C. Elegans), а також низка шших генв, чи! продукти контролюють поглинання елшшованих клггин - simu (six microns under), crq (croque mort), ced-6, ced-12, src42A, crk та mbc (myoblast city). Бшьше того, встановлено, що Drpr е необхщним для индукци як класично! автофаги, так i опосередковано! через не! ЗКЗ у клтинах слинних залоз[47]. Таким чином, механзм поглинання клiтин може представляти прямий зв'язок мiж ЗКЗ та автофапею.
Ще одним припущенням е те, що фактор Drpr слугуе як для активаци автофапчно! ЗКЗ у клтинах, так i индукци класично! автофаги у сусщнк клтинах. Причому, остання, можливо, вщирае координуючу роль на тканинному р1Бт по вщношенню до ЗКЗ. Цшком слушною за даних умов була б перев1рка експреси бшку Pretaporter у цих клтинах, який е лигандом Drpr i, таким чином, е важливим для !х елiмiнацi!' [36]. Також цкаво було б визначити, чи регулюеться активнють Pretaporter балками Atg.
Встановлено, що пщ час ЗКЗ C. еlegans активуються два шляхи поглинання ел1мшованих клтин. Через перший з них, який включае фактори ced-1, ced-6 (GULP), ced-7 (ABC-транспортер) та динамш dyn-1 (мае ГТФазну активнють), здшснюеться розтзнавання клтин у стан загибел та забезпечуеться трансдукця сигналу, який контролюе поглинання !х фагоцитами. Другий шлях, залежний вщ ced-2 (CrkII), ced-5 (Dock-180), ced-10 (Rac-ГТФаза), ced-12 (ELMO) та psr-1 (рецептор до фосфатидилсерину), контролюе перебудову цитоскелету перед поглинанням [57]. Процес фагоцитозу починаеться з формування кластер1в рецепторних бшюв ced-1 для швидкого охоплення клтини плазматичною мембраною (утворення фагоцитуючо! швагшаци) та формування везикули - ендосоми, а згодом i автофагосоми для деградаци. Встановлено, що антифункцюнальш мутаци генв поглинання ced-1 або ced-3 пригнчують фагоцитоз i подовжують тривалють життя клгтин, яких потр1бно позбутися [56]. Це пщтверджуе важливють процесу поглинання для завершення елiмiнацi!' клгтин
Пiсля фагоцитозу вщбуваеться деградац1я апоптичних клiтин у внутршньоклттиннш ендосомальнт вакуолi. Цей процес починаеться з експозицц ced-1, dyn-1, фосфатидилтозитол-З-фосфату та мало! ГТФази ЯАВ-7 на внутршнш поверхнi мембрани вакуолт Далi вщбуваеться злиття ендосом з лвосомами - формуеться автофагосома. Drpr при цьому, як вважаеться, вщграе роль идуктора утворення автофагосом [75].
Ще одним прикладом автофапчно! ЗКЗ е шщйована стеро!дами елшшацш клiтин середньо! кишки у метаморфозi личинок дрозофши Незважаючи на високий р1вень активностi каспаз у клтинах середньо! кишки, виявилося, що ц ферменти не потрiбнi для деградаци. При цьому у цитозолi перед поглинанням клгтин вщбуваеться акумуляця фактора pGFP-Atg8a, який е маркером автофаги. Встановлено, що шактиваця гешв Atg пригнчуе деградацю середньо! кишки [18]. В цшому, це свщчить про автофагчну загибель клiтин середньо! кишки личинок дрозофши щц час метаморфозу, а також вказуе на важливють бшюв Atg для контролю ЗКЗ за цих умов.
Процеси автофаги пщ час загибелi виявлен також i у Dictyostelium discoideum -одноклтинного еукарiотичного органiзму, який живе у грунтi i живиться бактер1ями [26]. Геном Dictyostelium не експресуе канонiчних каспаз або бшюв Вс1-2, однак мiстить набiр генв Atg, схожий на др1жджовий. ЗКЗ у клтинних лтаях Dictyostelium можна викликати додаванням у середовище культивування фактора диференщаци DIF пщ час голодування. Клттинна загибель при цьому мае автофагчну стадю, оскльки супроводжуеться вакуогеащею, яка пригнчуеться антифункцюнальними мутацями гену Atg1. Причому мутантнi клiтини все одно гинуть, але морфологя тако! загибелi вiцрiзняеться вщ автофагiчно! i нагадуе, скорше, некротичну [34]. Цей процес супроводжуеться роз'еднанням окислення i фосфорилювання, кластеризацiею органел, втратою бар'ерно! функци лiзосомальних мембран та загальною деградацею клiтини [25]. I хоча виявлено, що Atg1 е необхщним фактором вакуолзаци, точнi механiзми його участ у клiтиннiй загибелi залишаються невстановленими. Можливо, за умов вщсутносп цього бшку активуеться неавтофагiчна форма ЗКЗ. До того ж, сам етап вакуолзаци може бути некритичним для загибел^ а лише супроводжувати цей процес.
Встановлено, що надлишкова експресш Atg1 у трансгенних клттинах Dictyostelium викликае ектопiчну автофагго клтин шагшальних дисюв, жирового тша та слинних залоз дрозофши Така загибель проходить через активацго каспаз та шдукцю м1жнуклеосомно! фрагментацц ДНК -
типов; ознаки апоптозу - та пригнiчуeться р35, який е унверсальним каспазним iHri6iTopoM [60]. Таким чином, на вщмшу вщ автофапчно! ЗКЗ клiтин слинних залоз, ця форма заrибелi е каспазо-залежною. Варто вiдмiтити, що Atgl приймае участь i у шших процесах, наприклад, у регуляцц аксонального транспорту [68], однак механiзми тако! участi не з'ясованi.
ОСОБЛИВОСТ НЕКРОПТОЗУ
Класична некротична загибель, як вже вiдмiчалося, е раптовою та хаотичною, тому не може вважатися генетично запрограмованою. Як вщомо, морфолоriчно некроз характеризуемся збiльшенням об'ему клтини, набуханням органел та раннiм порушенням бар'ерно! функцц плазматично! мембрани. Це веде до викиду внутршньоклпинного вмiсту у м1жкл!тинне середовище i неминучого запального процесу. На бiохiмiчному рiвнi некроз полягае у масовш активаци протеолтичних каскад1в рiзних тигпв проте1наз - каспаз, катепсинв, кальпашБ - що здшснюють деградацю клiтинних компонентiв.
Однак, останнм часом встановлено, що за певних умов розвиток некрозу може контролюватися на клiтинному р1Бн, i такий феномен отримав назву некроптоз [16]. Сучасн1 дослщження лише починають розкривати механiзми iнiцiацii i регуляцц некроптично! загибел; Так, виявлено, що цей процес активуеться фактором некрозу пухлин TNF-a, Fas-лirанцом (FasL), бшком TRAIL, тобто, iнцукторами рецепторного апоптозу [15,16]. Таким чином, активаця рецепторiБ клтинно! заrибелi (РКЗ) може шдукувати, як мiнiмум, два альтернативн шляхи ел1мшаци -апоптичний та/або некроптичний.
Центральним фактором регуляцц некроптозу е серинова/треоннова кiназа RIPK1 (receptor-interacting serine/threonine-protein kinase 1). Цей фермент мютить у свош структурi домени заrибелi DD (death domain), гомолопчш до дiлянок як РКЗ, так i пов'язаних з ними адапторних бимв (FADD, TRADD). Наразi вщомо, що RIPK1 е необхiцною для шкцацц трьох шляхiБ - некроптозу, апоптозу, i шляху виживання через NF-kB. Встановлено, що основну роль при цьому вiдirрае взаемодш м1ж доменами заrибелi у складi кшази та шших бшмв. [31]. Одним з таких бшмв е некростатин-1 (Nec-1) - iнriбiтор RIPK1, що пригнчуе некроптоз [15].
На сьогодн механiзм участi RIPK1 у шкцацц трьох вищенаведених шляхiБ е вщомим. Зокрема, пiсля приеднання TNF-a до TNFR1 (вщповщного РКЗ) та тримеризацх останнього, на цитозольнiй сторонi плазматично! мембрани формуеться DISC
(Death-inducing signaling complex) типу I. Вш мютить адапторн бшки TRADD i TRAF2, кiназу RIPК1 та iнriбiтор активаци каспаз cIAP1, i направлений на активацю транскрипцiйноrо фактора NF-kB. Активаця проходить шляхом убiквiтинування RIPK1 з боку cIAP, яке веде до залучення бiлка NEMO - регуляторно! субодиницi кiнази Ikp (IKK). IKK, у свою чергу, iнактивуе Ikp - iнгiбiтор NF-kB.
В умовах шдукщ апоптозу також формуеться мембранний DISC I, але RIPK1 одразу дисоцюе з його складу i приеднуеться до цитозольного DISC 11а. Вш, окрiм RIPК1, мiстить адаптерний бшок FADD (Fas-associated death domain) та шщаторн прокаспази 8 або 10. У DISC 11а вщбуваеться активаця прокаспаз, що веде до шдукщ апоптично! заrибелi [14,48].
За умов порушення iнiцiацii апоптозу пюля утворення мембранного DISC I, наприклад, внаслщок iнгiбування каспази 8, у цитозол формуеться DISC IIb, який мютить бшки RIPK1 та RIPK3. Саме вiн вважаеться шщюючим комплексом некроптозу. Вщомо що МРК1 та ЫРК3 взаемодготь м1ж собою через спещальн гомотипов; домени RHIM (RIP-homotypic interaction motifs), що вщграе центральну роль у шкцаци та трансдукцц некроптичного сигналу [63]. Виявлено також, що Nec-1 попереджае залучення обох кшаз до складу комплексу i блокуе некроптичну загибель, що е доказом необхщносп RIPK1 для шкцаци некроптозу [12,28].
Ще одним регулятором некроптозу е продукт гена-онкосупресора CYLD (скорочено вщ cylindromatosis), який мае деубквпинуючу активнють. Вперше його причетнють до шдуковано! TNF-a клтинно! загибел1 доведено шляхом скриннгу геному з використанням малих штерферуючих РНК [30]. Антифункцюнальн мутацц CYLD призводять до цилшдроматозу -спадково! хвороби, яка проявляеться доброякюними пухлинами волосяних фолжул1в та потових залоз на голов; та ши!. Встановлено, що CYLD залучаеться до DISC I июля активаци та тримеризаци TNFR1 [6]. Осктьки RIPK1 шактивуеться убквпинуванням, CYLD, очевидно, пщтримуе активнсть кшази за рахунок и деубквпинування, що е сприяе передач; апоптичного та некроптичного сигналш.
Окр1м cIAP1/2, функцю убквпинування RIPK1 виконують ^ Е3-л1гази - TRAF2, TRAF6, and A20 [22,54,71]. Д1я цих ферменпв також нейтраизуеться CYLD. Бшьше того, встановлено, що CYLD бере участь у сигнальному шляху Wnt/p-катеншу, оскльки втрата цього фактору штенсифкуе трансдукцю через Wnt внаслщок пщвищення рiБнiБ убквпинованого фактору Dvl
(Dishevelled) [66]. Осюльки вщомо, що профункцюнальт мутаци фактор1в шляху Wnt призводять до синдактильносп (зрощення палыцБ на кшщБках), можливо, що однею з причин ще! патологи е шпбування або блокування CYLD, що пригнчуе некроптоз внаслщок посилення активносп шляху Wnt/p-катеншу. Однак, ця гипотеза потребуе детальншого обгрунтування.
Механзми трасдукцд некроптичного сигналу пюля формування DISC lib вивчен недостатньо. У деяких типах клтин месенджерами трансдукци вважаються активн форми кисню (АФК). Так, виявлено, що TNF-a збшьшуе р1вень АФК у клгганах ф1бросаркоми ли! L929 та ембрюнальних ф1бробластах мишей [27,40]. Встановлено також, що антиоксиданти, таких як бутилгщроксиатзол, пригнчують продукцию АФК та попереджають апоптичну загибель [40]. Однак, некроптоз за цих умов шдукуеться без перешкод [16]. Виявлено також, що RIPK1 взаемод1е з низкою метабол1чних ферменпв -глкогенфосфорилазою, глутамат-амоий-лигазою та глутаматдегiцрогеназою [78]. Як вщомо, щ ензими «напрацьовують» субстрати для ланцюга окисного фосфорилювання, який е основним джерелом АФК у клтиш. Больше того, встановлено, що нокаутш за геном RIPK3 кттини характеризуються зниженою продукщею АФК пюля дй TNF-a [12]. Загалом роль АФК у регуляцц некроптозу поки що залишаеться суперечливою.
1снують також дан про залучення мггоховдрш до процес1в некроптозу. Причому, як i за м1тохондр1ально! стади апоптозу, критичною е поява неселективно! проникносл мембран цих органел шляхом вщкриття мггохондр1альних пор (МП) [4,32,35,61]. Найбшьш важливими регуляторними факторами у цьому вщношент е компоненти пори аденшнуклеотидтранслоказа (ANT) та циклофшш D. Останнш е сайтом приеднання циклоспорину А -шлбггора вiцкригтя МП, а також блокатора мiтохонцрiального апоптозу [3,32,61].
1снують дан про пригнчення активносп ANT в клгганах, оброблених лигандами загибел TNF-a та zVAD-fmk, причому таке шпбування залежало вщ RIPK1 [67]. Також встановлено, що тсля ¿шем1чного пошкодження юльюсть нокаутних за геном циклофшшу D некротичних кардюмющиБ значно знижуеться пор1Бняно з контролем [50]. Також виявлено, що застосування циклоспорину А в терапи инфаркту мюкарда суттево зменшуе масштаб ураження тканини [55]. Очевидно, циклофшш D залучений до регуляци некроптозу, хоча механзми тако! регуляцц поки що нез'ясоваш. Загалом, дан щодо участ мггоховдрш
у некроптозi поки що не численн, тому ця тема потребуе подальших дослщжень.
Встановлено, що однею з морфологiчних ознак клiтини у стан некроптозу е вакуолiзацiя цитозолю. Це дозволило деяким дослщникам висловити гiпотезу про iснування автофагiчно!' фази деградаци у некроптичнiй загибелг. Насьогодш зiбрано достатньо доказ1в на пщтримку тако! гшотези. Зокрема, виявилося, що шЛбгтори автофагг! 3-МА та вортманн пригнчують некроптоз, шдукований zVAD-fmk у клгтинах ли! L929. Схожий ефект спостергаеться у тих же клгтинах, нокаутних за генами Beclin1 та Atg7 [74]. Такий феномен, однак, не спостергаеться на клiтинах лшш Юркат, MEF та Ва1Ь с/3Т3 [16].
Експерименти з пролiферуючими Т-л1мфоцитами показали, що втрата FADD або каспази 8 пщвищуе ймовГрнють ЗКЗ з автофагiчною морфологiею та шибуе пролiферацiю [3,8,52]. Однак, №с-1 блокуе цю загибель, що говорить на користь шдукцд МРК1-залежного некроптозу у Т-лiмфоцитах[3]. Поки що невщомо, чи е автофагiя у цьому випадку самостiйним процесом, або одшею зГ стацiй некроптозу.
С теоргя, що некроптоз викликаеться, в основному, патологгчними чинниками. Це пщтверджуеться нейропротекторною дГею Nec-1 п1сля впливу екзотоксичних речовин. Така дгя була показана на клгтинах гшокампу НТ22 та кортикальних нейронах щурГв з глутаматом та N метил-D-аспартатом (NMDA) у якосл гндукторГв ЗКЗ вщповщно [39,73]. Нейрональна екзотоксичнють е визначальним фактором розвитку нейродегенеративних хвороб, таких як синдром Альцгеймера, Парюнсона, а також гостра постшсультна втрата нейронв [49]. Встановлено, що Nec-1 за цих умов знижуе ступгнь шфарктного ураження п1сля експериментально! блокади середньо-мозкових артерш у моделГ гнсульту мишей [16].
НаразГ юнують дан про активацю некроптозу Г у гмунних клгтинах. Зокрема, методами генетичного скршингу щентифковано гени, продукти яких вщповщають за шщгацю та регуляцгю некроптозу, причому !х експресгя як у лГмфощних, так Г нервових клгтинах е доволГ активною. Бшьше того, активацгя сигнально! трансдукцц у лмфоцитах через То11-
рецептори типу 3 (TLR-3) у поеднант з тератею гнтерфероном у приводить до некроптозу [30]. Таким чином, можливою е функцюнування некроптично! елшшаци у якосл лши захисту вщ вГрусних шфекцщ.
Нарешт давно вщомим е той факт, що геноми вГрусв кодують бглки родини Вс1-2 та/або
шпбгтори каспаз (v-IAP, v-FLIP (v-FLICE inhibitor protein)) для блокування апоптозу [24]. Цкаво, що у в1русах були виявлен також гени бшмв шпбування некроптозу. Прикладом е М45 -в1русний шпбгтор RIPK1 геному цитомегалов;руав [44]. Бтьше того, встановлено, що у нокаутних за геном RIP3K клгтинах у вщповщь на шфкування в;русом вюпи некроптоз не активуеться. Нокаутн за RIP3K миш1 е бшьш чутливими до в;русних шфекцш, нж дикий тип [12]. Ц факти доводять важливють некроптозу для регуляцц взаемоди м1ж в;русом i клгтиною-хазяшом, а, отже, i для ¡мунно! протиди в;русним шфекщям.
ЗЛУЩУВАННЯ -Ф1ЗИЧНА ЕЛ1М1НАЦ1Я КЛ1ТИН
Як вщомо, ештелм слизово! оболонки кишечника - це моношар клтин, здатних до самооновлення. Попередниками ештелюцщлБ е стовбуров; клтини основи кишечних крипт. У мишей так; клтини у процеш дозр1вання мкрують з крипт до кшчигав мкроворсинок упродовж 2-3 дав. Злущування застартих ештел;альних клкин у верхньому шар; слизово! оболонки вщбуваеться з постшною частотою 1400 клтин на одну ворсинку щоденно. Таким чином, кишковий ештелм серед усх клтин органзму ссавцш оновлюеться найшвидше [70].
Цитолопчно злущування клтин являе собою к вщокремлення вщ зовнпттньокл1тинного матриксу. Як вважаеться, у даному випадку шдукуеться анокис - спещальний тип апоптозу, викликаний детечментом, тобто, вщ'еднанням клпини. Однак, нещодавно було показано, що загибель нокаунтних за генами каспази-3, Apaf-1 та бишБ Bax/Bak ештелющпв мишей пщ час злущування вщбуваеться без змш Цей факт, поряд з даними про ЗКЗ клтин кишкового ептелю мишей з надлишковою експрескею антиапоптичного бшку Bcl-2, говорить про шдукцц неапоптично! форми загибел; у процеш злущування ештелюципв, хоча й морфолоНчй прояви нагадують апоптоз [77].
Електронно-мкроскогачн дослщження давно дозволили охарактеризувати морфолопчн ознаки злущування. Зокрема, виявлено, що м1ж кштинами, що злущуються, i прилеглими до них виникають тюн контакти, як; вщкрають певну роль у «витюненш» ештелюцщлв, призначених до загибел; у люмен кишечника [77]. Очевидно, клтини потрапляють у люмен ще живими, а к апоптична морфолопя розвиваеться шзнше завдяки анокису. Однак, така послщовнсть подш не е унверсальною. Так, без'ядерн ештелюцити гинуть перед злущуванням, а певн еп;тел1альн;
клтини захоплюються макрофагами, ще перебуваючи у контакт з матриксом. Нарештi, у злущених клтин проявляються морфолоичт ознаки, схожй на некротичнi - набухання та зниження елекгронно! щйльностй, деструкцц органел i мембран [46]. Механзм цих процесiв до кшця не вивчений, хоча iнцукованi злущуванням морфологлчш прояви свщчать про можливють активацц декшькох тигпв загибелi епiтелiоцигiв.
Одним з центральних факторiв регуляцц злущування вважаеться LKB1 -серинова/треонiнова юназа з онкосупресорною функцею. Мутацц гену LKB1 призводять до вродженого синдрому Пейтца-Сгерса з появсю гамартом (доброякюних полков) у шлунково-кишковому тракп (ШКТ). LKB1 фосфорилюе i активуе шшй кiнази -наприклад, AMPK (5' AMP-activated protein kinase) i SIK1 (salt-inducible kinase 1). AMPK, як вщомо, приймае участь у сигнальнш трансдукцц для контролю росту i регуляцц клпинного циклу, а SIK1 е ключовим регулятором анокису [10]. Методом TUNEL давно показано, що у пащенпв з цим синдромом блокуеться апоптоз клггин слизово! оболонки ШКТ, в той час як експресш дикого типу LKB1 стимулюе залежну вщ p53 клтинну загибель [33]. Отже, блокування LKB1 пригнiчуе оновлення епiтелiоцигiв кишечника, хоча механзм процесу вивчено недостатньо. Загалом, оскльки сучаснi данi дозволяють припустити iснування альтернативних механiзмiв злущування, LKB1, можливо, бере участь не лише у процесах апоптозу та анокису, а також i у шших типах елiмiнацii клпин.
КОРН1Ф1КАЦ1Я - СПЕЦ1АЛЗОВАНА ЗАГИБЕЛЬ КЕРАТИНОЦИТ1В
Як вщомо, шкра ссавцiв ззови вкрита загиблими клпинами якТ вiцомi пщ назвою корнеоцигш i забезпечують бар'ерну функцю кожного покриву. Джерелом !х е кератиноцити -основн клпини епщермюу, якТ перетворюються на корнеоцити за рахунок спецiалiзовано! ЗКЗ -корнiфiкацii. Пщ час корнiфiкацii втрачаються всй органели, включаючи ядро, а на фшальних стадiях процесу клтини злущуються з поверхн шкри у проце^ десквамацц [42].
Встановлено, що корифка1ця не потребуе апоптичних факторiв, осктьки !х блокування не пригнiчуе загибелi кератиноuигiв мишей. Як розвигок, так i кортфка1ця клтин епiтелiю залежать вщ активностi неапоптично! каспази 14, яка експресуеться виключно у еттелюцигах шкри У мишах, нокаутних за геном CASP14 проявляються морфологч^ дефекти шири i знижуеться !! бар'ерна функця. Причиною цього,
як вважаеться е порушення дозргвання бглку профшагрину у фтагрин, яке проходить за учасл каспази 14 [17]. Фтлагрин бере участь у контролГ зволоження шкри та забезпеченш и бар'ерно! функци. Однак, у нокаутних еттелюцитах корнгфГкацгя Г дисквамаця вщбуваються без перешкод, а, отже, е незалежними вщ активносп каспаз[17]. ВзагалГ механзм це! ЗКЗ наразГ достеменно не вщомий.
КЛ1ТИННИЙ «КАН1БАЛ1ЗМ»
Як вщомо, на тзнк стадгях апоптозу клгтини фрагментуються до апоптичних тшець, якг поглинаються спещалзованими фагоцитами (макрофагами) або сусщтми клгтинами тГе! ж тканини. Однак, недавно було вщкрито феномен фагоцитозу ще живих клттин - клттинний «катбалГзм», що отримав назву ентоз [53]. Вперше цей процес спостергали у пухлинах ссавцв, тзтше було встановлено, що вш, як Г ано!кис, активуеться шляхом детечменту. Природу маркера, яким «мттиться» клттина перед поглинанням поки що не встановлено, але вщомо, що екстерналГзацгя фосфатидилсерину (орГентовна «мттка» для фагоцитуючих клттин) у цьому випадку не вщбуваеться.
Вщомо, що для тюного контакту мгж клттинами на початку ентозу необхщним е бтлок кадгерин. Процес штерналГзаци залежить вщ присутносп полгмеризованих актину та мюзину II, а також фактора та його кшази ROCK (RhoA/Rho kinase) у клттин; яка пщдаеться поглинанню. Пкля закшчення гнтерналГзацг! поглинаюча клттина для деградаци поглинуто! використовуе лвосомальт катепсини, без участ каспаз [53]. I хоча ентоз насьогодш описаний лише на пухлинних тканинах, не виключеним е юнування цього механзму для деструкцц клттин за ембрюнального розвитку та для пщтримання тканинного гомеостазу.
ВИСНОВКИ
З початку вивчення запрограмовано! загибелГ клттин головною Г первинною и формою за розвитку вищих тваринних оргатзмГв вважався апоптоз. До того ж, апоптичну загибель часто протиставляли некрозу, як некерованому Г хаотичному типу елшшаца Останнгм часом, зГбрат докази важливосп неапоптичних шляхгв ЗКЗ для розвитку Г життедгяльносл рГзних видв оргатзмГв, причому ктькють типгв загибелГ наближаеться до першого десятку. Особливо переконливими е експерименти на нокаутних за апоптичними генами клттинах, оскГльки останн
все одно пщдаються ЗКЗ як у фГзюлоггчних, так Г у патологГчних умовах. Варто вщмттити, що можливють вдуки; неканотчних шляхгв клттинно! елшшаци за розвитку ембрюнв ссавцв була показана давно [59]. I хоча бшьшють цих процес1в дослщжено за умов апоптичного дефщиту, можливою е активаця альтернативних форм ЗКЗ у якосл первинних мехатзм1в вiцповiцi клттини на фГзюлоггчш та/або патологичт чинники.
У зв'язку з вищенаведеним, дослщження мехатзм1в неканотчних форм загибелГ стае все бтльш актуальним. Наприклад, некроптоз розглядаеться, в основному, як допомжний шлях у випадку дефектност фГзюлоггчного рецепторного апоптозу. Але, остантм часом показано, що за патололчних умов некроптична загибель цлком може бути первинною Г головною. Дал; механзми, як забезпечують оновлення епттелГальних клттин кишечника Г шири, е неапоптичними. Нарешт; той факт, що клттини дрГждГв, еволюцйно позбавлен канон1чного апоптозу, у процесГ свое! загибелГ характеризуються апоптично! морфологею, ще бшьше обгрунтовуе важливють альтернативних шляхГв ЗКЗ як для регуляци фГзюлоггчних процес1в, так Г з метою захисту вщ стресу Г патологм.
Зрозумгло, що залишаеться вщкритим питания, як саме органзм «вибирае» вид загибелГ конкретного клттинного типу. У зв'язку з цим можна сформулювати деклька мГркувань. Апоптоз е складно органзованим та точно регульованим процесом, тому, скорше за все, використовуеться, коли потрГбна
високоселелективна елмшацш поодиноких клттин Автофагш, навпаки, щдукуеться, коли е потреба у деструкцц великих дглянок тканини, наприклад, за метаморфозу комах. Нарешт; для епттелГальних клттин, на як постшно дготь пошкоджуючГ фактори зовщшнього середовища, найбшьш ефективною е саме фГзична деградаця клттин шляхом злущування.
Як вщомо, канотчний апоптоз е стереотипним Г висококонсервативним процесом, задачею якого е вщносно повтльне, але «чисте» позбавлення вщ непотрГбних або пошкоджених клттин Це уявлення покладено в основу системи бюх1шчних маркерГв апоптично! загибелт I хоча, наприклад, транслокаця фосфатидилсерину на зовншню поверхню плазматично! мембрани е одним Гз цих маркерГв, встановлено, що експозжця фосфатидилсерину е характерною Г для неапоптичних форм загибелт Прикладом може слугувати ЗКЗ викликана порушенням кальщевого гомеостазу клГтини, або активацГею катепсину в чи
протешкшази С [23,29]. 1нш1 маркери -конденсаця та фрагментаця хроматину, поява певних факторш, також е характерною для певних альтернативних форм ЗКЗ. Нарешт; на кнцевих стадшх неканончно! загибел; як i за апоптозу основним мехаизмом позбавлення вщ клтин найчастше, е !х поглинання.
Зрозумшо, що у поршнянн з системою уявлень про механзми апоптозу, як; вивчаеться вже майже 40 рокв, про неапоптичн форми загибел; вщомо ще дуже мало. Але накопичено достатньо даних на користь необхщносп альтернативних форм загибел; для ембрюнального розвитку та/або пщтримання гомеостазу тканин дорослого органзму. Нарешт; той факт, що клгтини рослин та приштивних однокл^тинних еукарю™, як; не мають класичного апоптозу, гинуть за механзмами ЗКЗ, дозволяе припустити еволюцшну первиннють неапоптичних форм загибел! Тому майбутн дослщження альтернативних шлямв ЗКЗ е актуальними i напевне збагатять бюлопчну науку новими уявленнями в р;зних областях бюлогп i медицини.
Л1тература
1. Aballay A, AusubelF.M. Programmed cell death mediated by ced-3 and ced-4 protects Caenorhabditis elegans from Salmonella typhimurium-mediated killing // Proc. Natl Acad. Sci. - 2001. - Vol. 98. - P. 2735-2739.
2. Abraham M.C., Lu Y., Shaham S. A morphologically conserved nonapcptotic program promotes linker cell death in Caenorhabditis elegans // Dev. Cell. - 2007. - Vol. 12.
- P. 73-86.
3. BellB.D., LeverrierS., WeistB.M., etal.FADD and caspase-8 control the outcome of autophagic signaling in proliferating T-cells // Proc. Natl. Acad. Sci. - 2008. - Vol. 105.
- P. 16677-16682.
4. BergmannA, StellerH. Apoptosis, stem cells, and tissue regeneration // Sci. Signal. - 2010. - Vol. 3. - P. 8-15.
5. Berry D.L.,BaehreckeE.H. Growth arrest and autophagy are required for salivary gland cell degradation in Drosophila // Cell. - 2007. - Vol. 131. - P. 1137-1148.
6. Bignell G.R., Warren W., Seal S., et al. Identification of the familial cylindromatosis tumour-sup-pressor gene // Nat. Genet. - 2000. - Vol. 25. - P. 160-165.
7. Carmona-GutierrezD., Ruckenstuhl C., Bauer M.A., et al. Cell death in yeast: Growing applications of a dying buddy // Cell Death Differ. - 2010. - Vol. 17. - P.733-734.
8. Ch 'en I.L., Beisner D.R., Degterev A., et al. Antigen-mediated T-cell expansion regulated by parallel pathways of death // Proc. Natl. Acad. Sci. - 2008. - Vol. 105.
- P. 17463-17468.
9. ChautanM., ChazalG., Cecconi F., et al. Interdigital cell death can occur through a necrotic and caspase-independent pathway // Curr. Biol. - 1999. - Vol. 9. - P. 967-970.
10. ChengH, Liu P., Wang Z.C., et al. SIK1 couples LKB1 to p53-dependent anoikis and suppresses metastasis // Sci. Signal. - 2009. - Vol. 2. - P. 44-51.
11. Cheng W.C., Leach K.M., HardwickJM. Mitochondrial death p athways in y east and mammalian cells // Biochim. Biophys. Acta. - 2008. - Vol. 1783. -P. 1272-1279.
12. Cho Y.S., ChallaS.,MoquinD., et al. Phosphorylation-driven as sembly ofthe RIP1-RIP3 complex regulates programmed necrosis and virus-induced inflammation // Cell. - 2009. -Vol. 137. - P. 1112-1123.
13. Cregan S.P., Dawson V.L., Slack R.S. Role of AIF in caspase-dependent and caspase-independent cell death // Oncogene. - 2004. - Vol. 23. - P. 2785-2796.
14. Declercq W., Vanden Berghe T., Vandenabeele P. RIP kinases at the crossroads ofcell death and survival // Cell. -2009. - Vol. 138. - P. 229-232.
15. Degterev A., Hitomi J., GermscheidM., et al. Identification of RIP1 kinase as a specific cellular target of necrostatins // Nat. Chem. Biol. - 2008. - Vol. 4. - P. 313-321.
16. DegterevA., HuangZ., BoyceM., et al. Chemical inhibitor of nonapoptotic cell death with therapeutic potential for ischemic brain injury // Nat. Chem Biol. - 2005. - Vol. 1. -P. 112-119.
17. DeneckerG, Hoste E., Gilbert B., et al. Caspase-14 protects against epidermal UVB photodamage and water loss // Nat. Cell Biol. - 2007. - Vol. 9. - P. 666-674.
18. Denton D, Shravage B., Simin R., et al. Larval midgut destruction inDrosophila: Not dependent on caspases but suppressed by the loss of autophagy // Autophagy. - 2009. -Vol. 6. - P. 163-165.
19. Driscoll M., Chalfie M. The mec-4 gene is a member of a family of Caenorhabditis elegans genes that can mutate to induce neuronal degeneration // Nature. - 1991. - Vol. 349. -P. 588-593.
20. Ellis R.E., Horvitz H.R. Two C. elegans genes control the programmed deaths of specific cells in the pharynx // Development. - 1991. - Vol. 112. - P. 591-603.
21. FahrenkrogB., Sauder U, Aebi U. The S. cerevisiaeHtrA-like protein Nma111p is a nuclear serine protease that mediates yeast apoptosis // J. Cell Sci. - 2004. - Vol. 117.
- P. 115-126.
22. Festjens N., Vanden Berghe T., Cornelis S., et al. RIP1, a kinase on the crossroads of a cell's decision to live or die // Cell Death Differ. - 2007. - Vol. 14. - P. 400-410.
23. FoghsgaardL., WissingD, Mauch D, et al. Cathepsin B acts as a dominant execution protease in tumor cell apoptosis induced by tumor necrosis factor // J. Cell Biol. - 2001. -Vol. 153. - P. 999-1010.
24. GalluzziL., BrennerC., Morselli E., et al. Viral control of mitochondrial apoptosis.PLoS Pathog. - 2008. - Vol.4.
- P. 35-43.
25. Giusti C., LucianiM.F, Klein G., et. al. Necrotic cell death: From reversible mitochondrial uncoupling to irreversible lysosomal permeabilization // Exp. Cell Res. - 2009. - Vol. 315. - P. 26-38.
26. Giusti C., TresseE., Luciani M.F., et al. Autophagic cell death: Analysis in Dictyostelium// Biochim Biophys. Acta -2009. - Vol. 1793. - P. 1422-1431.
27. Goossens V.,DeVos K., Vercammen D., et al. Redox regulation of TNF signaling // Biofactors. - 1999. - Vol. 10. -P. 145-156.
28. He S., WangL., Miao L., et al. Receptor interacting protein kinase-3 determines cellular necrotic response to TNF-a // Cell. - 2009. - Vol. 137. - P. 1100-1111.
29. Hirt U.A., Gantner F., LeistM. Phagocytosis of nonapoptotic cells dying by caspase-independent mechanisms // J. Immunol. - 2000. - Vol. 164. - P. 6520-6529.
30. HitomiJ.,ChristoffersonD.E., Ng A.,etal. Identification of a molecular signaling network that regulates a cellular necrotic cell death pathway // Cell. - 2008. - Vol. 135. -P. 1311-1323.
31. Holler N., Zaru R., Micheau O., et al. Fas triggers an alternative, caspase-8-independent cell death pathway using the kinase RIP as effector molecule // Nat. Immunol. - 2000.
- Vol. 1. - P. 489-495.
32. Hoppins S., Nunnari J. Mitochondrial dynamics and apoptosis—theER connection // Science. - 2012. - Vol. 337.
- P. 1052 - 1054.
33. Karuman P., Gozani O., OdzeR.D., et al. The Peutz-Jegher gene product LKB1 is a mediator of p53-de-pendent cell death // Mol. Cell. - 2001. - Vol. 7. - P. 1307-1319.
34. Kosta A, Roisin-Bouffay C., Luciani M.F., et al. Autophagy gene disruption reveals a non-vacuolar cell death pathway in Dictyostelium // J. Biol. Chem - 2004. - Vol. 279. - P. 48404-48409.
35. Kroemer G., Galluzzi L., Brenner C. Mitochondrial membrane permeabilization in cell death // Physiol. Rev. -2007. - Vol. 87. - P. 99-163.
36. Kuraishi T., Nakagawa Y., Nagaosa K, et al. Pretaporter, a Drosophila protein serving as a ligand for Draper in the ph agocytosis of apoptotic cells // EMBO J. - 2009. - Vol. 28. -P. 3868-3878.
37. Lee R.E., Brunette S., Puente L.G., et al. Metacaspase Yca1 is required for clearance ofinsoluble protein aggregates // Proc. Natl. Acad. Sci. - 2010. - Vol. 107. - P. 13348-13353.
38. LevineB., YuanJ. Autophagy in cell death: An innocent convict? // J Clin. Invest. - 2005. - Vol. 115. - P. 2679-2688.
39. Li Y., YangX., Ma C., et al. Necroptosis contributes to the NMDA-induced excitotoxicity in rat's cultured cortical neurons // Neurosci. Lett. - 2008. - Vol. 447. - P. 120-123.
40. Lin Y., Choksi S., Shen H.M., et al. Tumor necrosis factor-induced nonapoptotic cell death requires receptor-interacting protein-mediated cellular reactive oxygen species accumulation // J. Biol. Chem. - 2004. - Vol. 279. - P. 10822-10828.
41. Lindsten T., ThompsonC.B. Cell death in the absence of Bax and Bak // Cell Death Differ.- 2006.- Vol. 13.- P. 1272-1276.
42. LippensS., HosteE., VandenabeeleP., et al. Cell death in the skin // Apoptosis. - 2009. - Vol. 14. - P. 549-569.
43. Luke C.J., PakS.C., Askew Y.S., et al. An intracellular serpin regulates necrosis by inhibiting the induction and sequelae of lysosomal injuy // Cell. - 2007. - Vol. 130. - P.1108-1119.
44. Mack C., Sickmann A., Lembo D., et al. Inhibition of pro inflammatory and innate immune signalin g pathways by a cytomegalovirus RIP1-interacting protein // Proc. Natl. Acad. Sci. - 2008. - Vol. 105. - P. 3094-3099.
45. Madeo F., HerkerE., Maldener C., et al. A caspase-related protease regulates apoptosis in yeast // Mol Cell. - 2002. - Vol. 9. - P. 911-917.
46. Mayhew T.M.,MyklebustR., Whybrow A., et al. Epithelial integrity, cell death and cell loss in mammalian small intestine // Histol. Histopathol. - 1999. - Vol. 14.
- P. 257-267.
47. McPhee C.K., LoganM.A., FreemanMR., et al. Activation of autophagy during cell death requires the engulfment receptorDraper // Nature. - 2010. Vol. 465. - P. 1093-1096.
48. Micheau O, Tschopp J. Induction of TNF receptor I-mediated apoptosis via two sequential signaling complexes // Cell. - 2003. - Vol. 114. - P. 181-190.
49. MoskowitzMA, LoEH., IadecolaC. The science of stroke: Mechanisms in search of treatments // Neuron. - 2010.
- Vol. 67. - P. 181-198.
50. Nakagawa T., Shimizu S., Watanabe T., et al. Cyclophilin D-dependent mitochondrial permeability transition regulates some necrotic but not apoptotic cell death // Nature. -2005. -Vol. 434. - P. 652-658.
51. Oppenheim R.W., FlavellR.A., VinsantS., et al. Programmed cell death ofdevelopingmammalian neurons after genetic deletion of caspases // J. Neurosci. - 2001. - Vol. 21.
- P. 4752-4760.
52. Osborn S.L., Diehl G., Han S.J., et al. Fas-associated death domain (FADD) is a negative regulator of T-cell receptor-mediated necroptosis // Proc. Natl. Acad. Sci. - 2010.
- Vol. 107. - P. 13034-13039.
53. OverholtzerM., Mailleux A.A., Mouneimne G., et al. A nonapoptotic cell death process, entosis, that occurs by cell-in-cell invasion // Cell. - 2007. - Vol. 131. - P. 966-979.
54. Park S.M., Yoon J.B., Lee T.H. Receptor interacting protein is ubiquitinated by cellular inhibitor of apoptosis proteins (c-IAP1 and c-IAP2) in vitro // FEBS Lett. - 2004. - Vol. 566. -P. 151-156.
55. Piot C., Croisille P., StaatP., et al. Effect of cyclospcrine on reperfusion injury in acute my ocardial infarction // N. Engl. J. Med. - 2008. - Vol. 359. - P. 473-481.
56. Reddien P.W., Cameron S., HorvitzH.R. Phagocytosis promotes programmed cell death in C. elegans // Nature. -2001. - Vol. 412. - P. 198-202.
57. Reddien P.W., Horvitz H.R. The engulfment process of programmed cell death in Caenorhabditis elegans // Annu. Rev. Cell Dev. Biol. - 2004. - Vol. 20. - P. 193-221.
58. SamaraC., SyntichakiP., Tavernarakis N. Autophagy is required fornecrotic cell death in Caenorhabditis elegans. Cell Death Differ. - 2008. - Vol. 15. - P. 105-112.
59. SchweichelJ.U, MerkerH.J. The morphology of various types of cell death in prenatal tissues // Teratology. - 1973. -Vol. 7. - P. 253- 266.
60. Scott R.C., Juhasz G., Neufeld T.P. Direct induction of autophagy by Atg1 inhibits cell growth and induces apoptotic cell death // Curr. Biol. - 2007. - Vol. 17. - P. 1-11.
61. SmithM.A.,SchnellmannR.G. Calpains, mitochondria, and apoptosis // Cardiovasc. Res. - 2012. -Vol. 96. - P. 32 - 37.
62. Sulston J.E., Albertson D.G., Thomson J.N.The Caenorhabditis elegans male: Postembryonic development of nongonadal structures // Dev Biol 1980. - Vol. 78.
- P. 542-576.
63. Sun X., Yin J., Starovasnik M.A., et al. Identification of a novel homotypic interaction motif re-quired for the phosphorylation of receptor-interacting pro-tein (RIP) by RIP3 // J. Biol. Chem. - 2002. - Vol. 277. - P. 9505-9511.
64. Sundstrom J.F., VaculovaA.,Smertenko A.P., et al. Tudor staphylococcal nuclease is an evolutionarily conserved component ofthe programmed cell death degradome // Nat. Cell Biol. - 2009. - Vol. 11. - P. 1347-1354.
65. Syntichaki P., Xu K., Driscoll M., et al. Specific aspartyl and calpain proteases are required for neurodegeneration inC. Elegans // Nature 2002. - Vol. 419. - P. 939-944.
66. TaurielloD.V.,HaegebarthA., Kuper I., et al. Loss of the tumor suppressor CYLD enhances Wnt/b-catenin signaling through K63-linked ubiqmtmation of Dvl // Mol. Cell. - 2010.
- Vol. 37. - P. 607-619.
67. Temkin V., HuangQ, LiuH, et al. Inhibition of ADP/ATP exch ange in receptor-interacting protein-medi-ated necrosis // Mol. Cell. Biol. - 2006. - Vol.26. - P. 2215-2225.
68. TodaH, MochizukH, Flores R. III et al. UNC-51/ATG1 kinase regulates axonal transport by mediating motor-cargo assembly. // Genes Dev. - 2008. - Vol. 22. - P. 3292-3307.
69. Wang X., Wang J., Gengyo-Ando K., et al. C. elegans mitochondrial factor WAH-1 promotes phosphatidy lserine externalization in apoptotic cells through phospholipid scramblase SCRM-1 // Nat. Cell Biol. - 2007. - Vol. 9.
- P. 541-549.
70. Watson A.J., Pritchard D.M. Lessons from genetically engineered animal models. VII. Apoptosis in intestinal epithelium Lessons fromtransgenic and knockout mice // Am J. Physiol. Gastrointest. Liver Physiol. - 2000. - Vol. 278 -G1-G5.
71. WertzI.E., O 'Rourke K.M., ZhouH., et al. Deubiquitination and ubiquitin ligase domains of A20 downregulate NF-kB signalling // Nature. - 2004. - Vol. 430. - P. 694-699.
72. WissingS., LudovicoP., HerkerE., et al. An AIF orthologue regulates apoptosis in yeast // J. Cell Biol. - 2004. -Vol. 166.
- P. 969-974.
73. XuX., ChuaC.C., Kong J., et al. Necrostatin-1 protects against gluta-mate-induced glutathione depletion and
caspase-indepen-dent cell death in HT-22 cells // J. Neurochem. - 2007. - Vol. 103. - P. 2004-2014.
74. Yu L., AlvaA., Su H, et al. Regulation of an ATG7-beclin 1 program of autophagic cell death by caspase-8 // Science. -2004. - Vol. 304. - P. 1500-1502.
75. YuX., LuN., ZhouZ. Phagocytic receptor CED-1 initiates a signaling pathway for degrading engulfed apoptotic cells // PLoS Biol. - 2008. - Vol. 6. - P. 61-69.
76. Yuan J., Horvitz H.R. A first insight into the molecular mechanisms of apoptosis // Cell. - 2004. - Vol. 116. - S53-S56.
77. Yuan J., Kroemer G. Alternative cell death mechanisms in development and beyond // Genes Dev. - 2010. - Vol. 24. -P. 2592 - 2602.
78. Zhang D.W., Shao J., Lin J., et al. RIP3, an energy metabolism regulator that switches TNF-induced cell death from apoptosis to necrosis // Science. - 2009.- Vol. 325. - P. 332-336.
АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ФОРМЫ ЭЛИМИНАЦИИ КЛЕТОК Гребинык Д.Н.
Рассмотрены общие и специализированные пути неапоптической гибели, в ходе которых элиминируются клетки в процессе развития организма животных Обговорены современные данные литературы касательно механизмов активации и сигнальной трансдукции этих форм гибели, а также особенности их функционального значения.
Ключевые слова: автофагия, некроптоз, псевдоапоптоз, слущивание, аноикис, корнификация, энтоз.
THE ALTERNATIVE CELL ELIMINATION FORMS Grebinyk Dmytro
The main and specialized non-apoptotic death pathways of cell elimination in animal organism development are reviewed. The current literature data concerning these death forms activation and signal transduction mechanisms, as well as their functional meaning features, are discussed.
Key words: autophagy, necroptosis, pseudoapoptosis, shedding, anoykis, comification, entosis.
