Programlı Hücre Ölümü: Apoptoz

Programlı hücre ölümü, diğer hücrelerden gelen ölüm sinyaliyle ya da çoğunlukla yaşam sinyalinin (survival signal) yokluğunda hücrenin kendi kendini yok etme olayıdır. Programlı hücre ölümü insan dahil çoğu hayvanın gelişiminin birçok evresinde görülmektedir. Örneğin, insanlarda nöronların büyük bir kısmı kullanılmamaya bağlı olarak kendi kendini yok etmekte yani programlı hücre ölümü yolunu kullanmaktadır.

Programlı hücre ölümü doku zedelenmesine bağlı olarak oluşan nekrozdan oldukça farklıdır. Programlı hücre ölümünde apoptoz denilen bir yolak kullanılır. Apoptoz süresince öncelikle nüklear zar ve kromozomlar parçalanır ve sitoplazma yoğunlaşır. Daha sonra hücre zarla kaplı küçük keseciklar oluşturacak şekilde parçalara ayrılır. Son olarak bu kesecikler  fagositik hücreler tarafından endositozla alınır ve fagositik hücrelerin lizozomları yardımıyla sindirilir.(Bu olay yukarıdaki resimde özetlenmektedir) Böylece hücrenin içerdiği hiçbir madde direkt olarak dışarı salınmaz ve komşu hücrelerin zarar görmesi engellenir. Nekroz olayı ise dokuların yaralanması sonucu oluşur. Nekroz süresince hücreler içeriklerini direkt olarak hücreler arası sıvıya bıraktığından komşu hücreler oldukça hasar görür.

Apoptoz olayının moleküler yolağının keşfedilmesini sağlayan araştırmaların büyük bir kısmı C.elegans'lar üzerinde yapılmıştır. C.elegans'lar biyoloji dalında yapılan deneylerde çokça kullanılan model organizmalardır. Olgun C.elegans'ların hepsi , mutant olanlar hariç, ilk başta 1090 hücre içermekte sonra da bu hücrelerin 131 tanesini apoptoz yolağını kullanarak kaybetmektedir. C.elegans'ların bu özelliği bilim insanlarına apoptoz olayını incelerken oldukça faydalı olmuştur.Bilim insanları çeşitli genlerde mutasyonlar oluşturarak hücrelerin sayısında olan değişimleri takip etmiş ve bunun sonucunda da apoptozun moleküler mekanizmasını keşfetmiştir.

Apoptoz olayı genellikle hücrenin yaşaması için gerekli olan yaşam sinyalinin eksikliğinde başlar. Yukarıdaki resimde de görülebileceği üzere, sinyal reseptöre bağlanmadığında PI-3-kinaz adlı akt proteinini fosforlayarak onu aktive eden protein inaktive olur. Bunun sonucunda Akt adlı bad proteinini fosforlayarak onu inaktive eden protein aktive olamamış olur. Bad proteini aktif durumda olduğundan mitokondrinin dış zarında  bulunan Bcl-2 ve Bax proteinlerinin aktivitesini değiştirir. Bu aktivite değişimi sonucunda mitokondrinin dış ve iç zarının arasında bulunan sitokrom-c proteini sitoplazmaya doğru hareket eder. Sitokrom- C proteini sitoplazmada inaktive durumda bulunan kaspazların aktive olmasını sağlar. Kaspaz proteinleri, proteinleri C-terminalinden yıkan proteazlardır ve özellikle nüklear lamin ve hücre içi iskeleti proteinlerini hedef alırlar. Kaspaz proteinleri nüklear lamin ve hücre içi iskeletini oluşturan proteinleri yıktıkça hücre yavaş yavaş parçalanmaya başlar.