os Membros do BCL-2 proteína da família são distinguidos pela presença de quatro diferentes BCL-2 homologia domínios (designado BH1–4).6 de um modo geral, aqueles que contêm todos os quatro domínios (BCL-2, BCL-xL e MCL-1) são antiapoptóticos, enquanto aqueles que contêm menos são proapoptóticos (Figura 2). O grupo proapoptótico pode ser dividido em dois grupos, multidomains ou membros do BH123, tais como BAX e BAK, e proteínas apenas BH3, incluindo BID, BIM e PUMA, entre outros. As proteínas Bcl-2 multidomain proapoptóticas, BAX e BAK, são constitucionalmente expressas e apenas induzem o MOMP após estímulos apoptóticos, sugerindo que eles são inativos em células nãoapoptóticas.7, 8 ativação por certas proteínas apenas BH3 é necessária para que BAX ou BAK oligomerize e insira estavelmente no OMM, um pré-requisito importante para o MOMP (ao contrário do bax citosólico, BAK é constitucionalmente mitocondrial; mas como BAX, insere – se na membrana somente após a ativação). Korsmeyer e colegas demonstraram que as células de ratos falta de bax e bak são resistentes a uma ampla gama de proteínas insultos destacando a importância destas proteínas em mitocondrial caminho.Este facto é também realçado por estudos recentes em células bax/bak com Factor de crescimento desprovidas de bax / bak, onde a sobrevivência é mantida por uma autofagia marcada devido à ausência de MOMP.10 isto sugere que quando a permeabilização é inibida, as células respondem mantendo um nível mínimo de sobrevivência a ser resgatado em caso de fator de crescimento ou adição de nutrientes. Assim, na ausência de multidomains, e portanto MOMP, o programa celular padrão é manter a viabilidade.

a fim de induzir a morte, proteínas de vários domínios de proteínas deve ser ativado pelo BH3 só de proteínas (Figura 3a). Recentemente surgiu a hipótese de que os membros da família de proteínas apenas BH3 podem ser divididos em dois grupos distintos.: “activadores directos” que activam directamente o BAX ou o BAK (figura 3b) e “des-repressores” (ou “sensibilizadores”) que permitem activar o BAX ou o BAK sequestrando as proteínas antiapoptóticas tais como o BCL-xL ou o MCL-1 e permitindo a libertação subsequente de activadores directos inibidos anteriormente (figura 3c).7, 11 evidências sugerem que as proteínas apenas BH3, BID e BIM, agem associando-se com BAX e BAK, mas isso parece ser transitório, pois não é detectável na ausência de detergente. No entanto, as proteínas antiapoptóticas, BCL-2, MCL-1 e BCL-xL, inibem esta interacção ligando-se ao BID e BIM. Os outros membros da família só BH3 (por exemplo, Noxa, BMF, HRK, BAD e BIK) são incapazes de ativar diretamente BAX e BAK, mas podem se ligar a BCL-xL, BCL-2 e/ou MCL-1 a vários graus. O modelo activador directo / despressor sugere que estas últimas proteínas libertam BID e BIM dos seus parceiros antiapoptóticos, permitindo a activação indirecta do BAX e da BAK. No entanto, outra interpretação destes resultados é que as proteínas apenas BH3 funcionam para antagonizar os membros da família Bcl-2 antiapoptóticos, em vez de envolver BAX ou BAK.Esta noção explica porque é que as combinações das proteínas apenas BH3 são necessárias para induzir a morte celular, uma vez que cada uma delas demonstra selectividade nos objectivos de ligação do prosurvival. É importante notar que a maioria da literatura proteica apenas para BH3 é baseada em dados derivados utilizando apenas o peptídeo BH3 da proteína correspondente e não numa proteína biologicamente relevante de comprimento completo. Semelhante a uma proteína apenas BH3, p53 pode funcionar para ativar diretamente BAX, enquanto que também foi descrito para se ligar a BCL-xL e BCL-2 semelhante a uma proteína apenas de-repressor BH3.13, 14, 15 importante, como apenas três proteínas de ativador direto foram descritas (BID, BIM e p53), outras proteínas também podem ter esta(S) função (ões).

Assim, parece ser uma série de verificações e equilíbrios no citosol, onde a ativação de proteínas de vários domínios de proteínas exige não só um ativador direto BH3-só de proteínas, mas também a repressão do anti-apoptótica BCL-2 membros da família adicionais BH3 só de proteínas (talvez também por meio de transcrição downregulation ou avançado de degradação de proteínas). Então, o que constitui o passo de compromisso que, uma vez tomado, resultará em MOMP? É a activação do BAX / BAK ou a indução da função proteica apenas BH3? As proteínas apenas BH3 são ativadas em resposta a diferentes estímulos específicos para cada membro da família e, portanto, seus reguladores servem como “sensores” primários para estresse celular. A BID é activada após clivagem pela caspase-8, granzyme B e mais fracamente pela caspase-2 e -3 e está envolvida em resposta à estimulação do receptor da morte, occisão citotóxica de linfócitos T e choque térmico, respectivamente.16, 17, 18, 19, 20, 21 BIM, por outro lado, é mantido inativo na célula através da ligação à cadeia de luz dynein-1 (DLC1) e só pode ativar multidomains após a libertação do citoesqueleto.22 outras proteínas apenas com BH3, tais como BAD, são activadas por desphosphorilação, enquanto PUMA e Noxa são transcritivamente re-regulamentadas por p53 e outros estímulos proapoptóticos.23, 24, Na presença de anti-apoptótica BCL-2 proteínas, a ativação de um ativador direto BH3 só de proteína não é geralmente considerado suficiente para induzir a MOMP como ele será sequestrado por anti-apoptótica proteínas, e, portanto, um ou mais dos de-repressor BH3 só de proteínas, também é necessária. É, portanto, provável que os mesmos estímulos que ativam BID ou BIM também ativam proteínas colaterais de-repressor apenas BH3. Por exemplo, a BMF também se liga a complexos motores de miosina (DLC2) e, assim, pode detectar alterações citoesqueléticas semelhantes à BIM.No entanto, a activação de proteínas apenas BH3 não é provavelmente suficiente para garantir que todas as células iniciem o MOMP. Este é certamente o caso de muitos cancros humanos em que BCL-2 é sobreexpressed conferindo resistência à quimioterapia.26 é provável que cascatas sinalizadoras múltiplas sejam necessárias para iniciar o MOMP, talvez através dos esforços combinados de regulação transcritional e modificação pós-translacional complexa (clivagem, fosforilação, etc.). Considerando a complexidade e irreversibilidade do MOMP, sugerimos que a ativação desenfreada do BAX ou BAK é o compromisso final com a morte celular.(como) as mitocôndrias estão realmente envolvidas?

por definição, MOMP ocorre no OMM, mas isso não nos dá uma explicação de como ele ocorre. Existem várias maneiras pelas quais as mitocôndrias podem regular sua própria permeabilização e estas se originam do IMM ou OMM.a membrana interna pode causar ou controlar MOMP através do envolvimento do poro de transição da permeabilidade mitocondrial (mPT).27 O mPT poro é um complexo composto por várias proteínas diferentes, incluindo VDAC (voltagem-dependente ânion canal), FORMIGA e cyclophilin D (cypD), que abrangem o IMMs e OMMs onde a FORMIGA é a membrana interna e VDAC é na membrana externa (Figura 4a). A abertura deste poro permite um influxo de íons e outras moléculas pequenas na matriz mitocondrial causando inchaço da matriz, induzindo ruptura do OMM e, portanto, MOMP. O poro mPT tem sido implicado como sendo responsável pelo MOMP em certos cenários, incluindo condições de stress ER ou ROS. Foi proposto que durante a apoptose induzida pelo stress do ER, Ca2+ é libertado das urgências e é absorvido pelas mitocôndrias, resultando na libertação do citocromo c e apoptose. A libertação induzida pelo citocromo C Ca2+das mitocôndrias pareceu ocorrer na ausência de BAX e BAK (embora BAX e BAK possam funcionar para controlar a libertação de Ca2+ das ER) sugerindo envolvimento dos poros mPT.No entanto, em condições fisiológicas, a quantidade de cálcio libertada das urgências não é suficiente para induzir mPT nas mitocôndrias, levando à suposição de que o mPT induzido por Ca2+ocorre nas mitocôndrias que são proximais às urgências. Se assim for, então MOMP só deve ocorrer nestas configurações em um pequeno subconjunto de mitocôndrias, uma previsão que não é suportada por observações diretas do citocromo C release29, 30 (observações não publicadas).

Recentemente, um número de modelos genéticos têm colocado em questão a importância do mPT como um indutor de MOMP. A formiga parece ser dispensável, pois os ratos sem formiga ainda podem sofrer HPT, enquanto que as células que não possuem cypD (portanto não têm mPT) não mostraram diferença em Ca2+induzidas ou uma variedade de outras formas de apoptose, embora a necrose induzida por Ca2+fosse defeituosa.31, 32, 33 estes resultados dos ratinhos Ppif KO (o gene que codifica o cypD) sugerem que o mPT pode não ser necessário durante a apoptose (na maioria dos casos, pelo menos) e ocorre durante a isquemia e necrose induzida pela ROS; no entanto, o papel e o mecanismo da morte permanece desconhecido.31 além disso, como mPT é altamente sensível à temperatura, a libertação coordenada do citocromo c a diferentes temperaturas argumenta contra qualquer tipo de reação em cadeia mPT.5, 29 juntos, estes dados sugerem que o poro mPT, embora importante para a morte necrótica, pode não ser necessário para MOMP que ocorre durante a apoptose mitocondrial (figura 4a).

a membrana interna pode alternativamente controlar o MOMP regulando o OXFOS (fosforilação oxidativa), que por sua vez regula o potencial transmembranar mitocondrial (Δψm).A manutenção de Δψm é necessária para uma variedade de funções mitocondriais, incluindo a importação de proteínas, a produção de ATP e a regulação do transporte de metabolitos. O início do MOMP é muitas vezes associado a uma perda de Δψm, mas esta perda de Δψm induz MOMP ou ocorre como resultado do MOMP? A ruptura do Δψm causada pela redução incompleta do oxigênio molecular durante OXFOS leva à geração ROS que desencadeia MOMP, mas isso pode ocorrer através de uma interação de ROS com sensores citosólicos ainda não identificados. Na verdade, ROS que é gerado durante a apoptose é muitas vezes causada pela clivagem dependente da caspase de uma subunidade do complexo I da cadeia respiratória e, portanto, pode ser um subproduto do MOMP em vez de causativo.34, 35, caso Contrário, não há nenhuma evidência convincente de que a perda de Δψm diretamente induz MOMP, e OXPHOS claramente pode continuar após a MOMP uma vez que, na ausência de ativação de caspase, não só pode Δψm ser regenerado, mas as células também podem manter a produção de ATP.34, 35, 36

A membrana exterior

evidência convincente de que a membrana interna (e de fato a matriz) não é necessária para o MOMP e que o MOMP só requer o OMM foi fornecido por Kuwana et al.Usando uma abordagem reducionista para dissecar os requisitos do MOMP, eles demonstraram que vesículas unilamelares compostas pelos lípidos presentes na membrana mitocondrial libertam seus conteúdos na presença de BAX ativado. A utilização de lipossomas definidos e de proteínas da família Bcl-2 recombinantes aqui pode representar mitocôndrias “simplificadas”, sugerindo que a única exigência mitocondrial para a libertação de proteínas do espaço intermembranar é a cardiolipina, um lípido específico das membranas mitocondriais. Como não são necessárias outras proteínas para libertar o conteúdo lipossomo, estas observações favorecem um mecanismo de MOMP onde BAX activado (e/ou BAK) forma um poro na membrana lipídica para permitir a libertação do citocromo C. No entanto, este sistema lipossômico simplificado pode não refletir com precisão a complexidade do processo de permeabilização como ocorre no OMM nativo e certos estímulos podem exigir proteínas OMM para permitir a formação do poro BAX/lipídico. Na ausência de detergente, o BAX requer membranas (lipossomas contendo cardiolipina ou mitocôndrias) para oligomerizar e ativar, e evidências sugerem que o BCL-xL apenas inibirá o BAX na presença de membranas lipídicas similares.8 No entanto, a importância da cardiolipina neste processo também é controversa. Na levedura, a cardiolipina não parece ser necessária para a morte induzida pelo BAX.37 além disso, a presença ou a quantidade exata de cardiolipina na OMM não é conhecida e pode estar presente, na melhor das hipóteses, em níveis muito baixos. Experiências de coloração imunogold sugerem que a cardiolipina na membrana externa está concentrada nos pontos de contacto entre a IMM e a OMM, onde se propõe a ligação de BAX/BID, e talvez a concentração local de cardiolipina nestes locais possa ser suficientemente elevada para permitir a ligação destas proteínas.38, 39 alternativamente, pode haver proteínas OMM que concentram cardiolipina, permitindo a inserção de BAX ativado e / ou BAK no OMM para mediar MOMP.existem mais dois níveis de regulação potencial no contexto fisiológico de uma OMM intacta (figura 4b). Em primeiro lugar, proteínas associadas com o OMM, além de membros da família BCL-2 podem regular diretamente o MOMP; e em segundo lugar, talvez proteínas adicionais associadas com o OMM, também além de membros da família BCL-2, participar do MOMP, mas não regular o processo. Por exemplo, muitas das proteínas que foram descritas para regular o poro mPT também têm alegações de participar adicionalmente no MOMP. É aqui que surge uma diferença sutil, e talvez um aspecto negligenciado do MOMP. Embora existam numerosas proteínas no OMM, a maioria delas não são necessárias para que BAX ou BAK permeabilize mitocôndrias. As vesículas da membrana exterior preparadas a partir de permeabilizar-se mitocôndrias após tratamento com tBID semelhante à mitocôndria intacta; este facto deve ser independente da função dos poros mPT, uma vez que estes são desprovidos de componentes da membrana interna mitocondrial.8 No entanto, várias proteínas no OMM são especuladas para regular a permeabilização mediada por BAK por causa de uma associação demonstrada com estas últimas proteínas. Por exemplo, BCL-2, BCL-xL, BAK e BAX têm demonstrado ligar-se a VDAC, embora deva-se notar que como VDAC é a proteína mais abundante da OMM, a ligação pode não ser fisiológica.40, 41, 42, 43 mais especificamente, Korsmeyer e colegas sugeriram que o VDAC2 inibe a ativação BAK mantendo BAK como um monômero na OMM (figura 4b).44 embora este possa ser o caso, VDAC2 pode não tomar a decisão de ativar ou inativar BAK, uma vez que neste cenário é uma resposta de sinal citosólico ao estresse celular, muito provavelmente uma proteína apenas BH3, que perturba a associação VDAC2-BAK.Da mesma forma, tem sido sugerido que o receptor periférico das benzodiazepinas (PBR) bloqueia a MOMP.45, 46 esta proteína integral da membrana interage funcionalmente com o poro mPT e é um inibidor sugerido do MOMP. Ainda, os requisitos para a célula da morte ainda não alterar tanto o stress celular e BH3-apenas as proteínas são necessárias, como simples inibição farmacológica ou interrupção do PBR atividade não é suficiente para a mitocôndria para transmissão de um proteínas sinal; e o uso de inibidores, certamente, podem não refletir a funções fisiológicas destas proteínas.Tais proteínas (por exemplo, VDAC1/2 e PBR) podem associar-se a numerosas proteínas BCL-2, mas o sinal para MOMP não pode ser originário de mitocôndrias.; a célula deve gerar uma mensagem proapoptótica que se alimenta para frente (estresse → detecção celular → resposta celular → ativação de proteínas apenas BH3 → ativação BAX / BAK → MOMP) para a superfície mitocondrial para regular essas interações.uma descrição dessa situação de “feedforward” considera o papel da AKT e da hexocinase I/II na prevenção da libertação do citocromo c em certas vias de sobrevivência. A actividade da AKT parece ser necessária para equilibrar os requisitos de absorção de glucose e o subsequente transporte de metabolitos através da IMM e da OMM, regulando directamente a expressão e localização da hexoquinase na OMM.47, 48 curiosamente, a actividade da AKT aumentou a massa da hexocinase na superfície da mitocôndria, o que tem sido demonstrado influenciar dramaticamente a actividade do canal VDAC.Quando as células foram tratadas com agentes que perturbaram a associação hexocinase–mitocondria, a libertação acelerada do citocromo c ocorreu apenas após stress proapoptótico adicional.Além disso, foi notificada uma redução da translocação BAX durante casos de associação hexocinase–mitocondrial forçada durante o stress.Em conjunto, isto indica que a simples remoção da hexoquinase da OMM não é suficiente para induzir o MOMP, uma vez que as células ainda não libertam o citocromo c na ausência de stress, e que o sinal para recrutar BAX para a OMM deve ter origem fora das mitocôndrias, independentemente da participação da hexoquinase.outra classe importante de proteínas que residem na OMM é responsável pela dinâmica mitocondrial.: as proteínas de fusão e de cisão (figura 4b). A dinâmica mitocondrial é necessária para distribuir mitocôndrias às células-filhas após a mitose e garantir que a integridade mitocondrial é preservada como divisória e fusão das membranas mitocondriais.Existem pelo menos quatro proteínas OMM que potencialmente participam ou regulam o MOMP: DRP-1 (uma GTPase relacionada com a dinamina), endofilina B1 (uma transferase lipídica necessária para determinar a curvatura da membrana), Fis-1 (e proteína OMM integral) e Fzo1/Mfn1 (uma grande GTPase transmembranar).50

até agora, tem sido descrito que BAX e BAK, após a ativação, adesão com mitocondrial cisão focos que são compostas por, minimamente, de DRP-1 e mitofusin-2 e BAX pode interagir fisicamente com endophilin B1 na OMM; contudo, dominante-negativo formas de DRP-1, como GTPase-deficiente DRP-1K38A, não bloqueie a translocação de BAX após a ativação por um BH3 só de proteína.51, 52, 53 Again, the signal responsible for promoting BAX translocation to the OMM is generated as a consequence of the particular cellular stress (i.e., the activated set of BH3-only proteins). Mas, qual é o propósito da interacção BAX/BAK com esta classe de proteínas? Estas proteínas participam simplesmente como “pontos de acoplagem” para BAX ou BAK, ou existe uma regulação activa do MOMP envolvida? Após a ativação, o BAX deve ser capaz de atingir a membrana intracelular apropriada (ou seja, o OMM), a fim de engajar a cascata apoptótica e essas proteínas podem servir para “acoplar” BAX ao OMM. Se for verdade, esta interpretação não poderia ser estendida para incluir BAK, uma vez que reside constitucionalmente no OMM. No entanto, talvez os reguladores da dinâmica mitocondrial (como DRP-1 ou Fis-1) tenham evoluído para participar do MOMP, direcionando a ação de BAX e BAK para a região apropriada do OMM, permitindo a sua atividade de formação de poros. Neste cenário, a interação proposta não serve para tomar a decisão celular de induzir o MOMP, mas ainda é necessária. Foi também notificada uma interacção recíproca em que os membros antiapoptóticos BCL-2 promoveram a remodelação da rede mitocondrial através de uma interacção mitofusina-2 que resultou na fusão mitocondrial e diminuição da sensibilidade à morte celular.54 neste cenário, foi mostrado que CED-9, o Caenorhabditis elegans Bcl-2 relativo, poderia induzir agrupamento mitocondrial. Uma reorganização mitocondrial Similar também foi induzida pela expressão BCL-xL forçada, sugerindo que esta atividade pode ser uma função conservada da família BCL-2.54

outro aspecto potencial para este cenário relaciona-se com a exigência específica de lípidos para que o BAX (e presumivelmente, BAK) permeabilize um OMM. Como discutido anteriormente, os dados in vitro sugerem que a BAX requer cardiolipina para oligomerizar e envolver a actividade de formação de poros.Como a cardiolipina se localiza principalmente no IMM, a máquina de fusão/fissão também regula o MOMP mediado pelo BAX, criando o ambiente lipídico apropriado nos locais de contacto com o DRP-1 ou o Fis-1? A endofilina B1, uma transferase lipídica, interage com o BAX e pode servir para redistribuir lípidos IMM em locais de contacto para uma activação eficiente do BAX (e, por extensão, BAK).55, 56 se esta actividade for necessária, então a endofilina B1 pode servir como um regulador de boa fé do MOMP, uma vez que a sua função necessária pode estar sujeita à dinâmica mitocondrial e à energética. A questão é se a regulação da endofilina B1 ajuda ou não a determinar se e quando ocorrerá o MOMP.