Historie výzkumu apoptózy - History of apoptosis research

Apoptóza je proces programované buněčné smrti. Od svých raných koncepčních počátků v padesátých letech explodovala jako oblast výzkumu v komunitě věd o životě. Stejně jako jeho důsledky pro mnoho nemocí je nedílnou součástí biologické rozvoj.

Rané výzkumy a „červí lidé“ v Cambridge

Sydney Brenner Studie o vývoji zvířat začaly koncem padesátých let, kdy se z nich měla stát Laboratoř molekulární biologie (LMB) v Cambridge, SPOJENÉ KRÁLOVSTVÍ. Právě v této laboratoři během 70. a 80. let vedl tým John Sulston se podařilo vystopovat hlístice Caenorhabditis elegans celá linie embryonálních buněk. Jinými slovy, Sulston a jeho tým vystopovali, odkud během procesu dělení pocházela každá buňka v embryu škrkavek a kde skončila.

H. Robert Horvitz přijel z USA na LMB v roce 1974, kde spolupracoval se Sulstonem. Oba by sdíleli rok 2002 Nobelova cena za fyziologii nebo medicínu s Brennerem a Horvitz by se v roce 1978 vrátili zpět do USA, aby zde založili vlastní laboratoř Massachusetts Institute of Technology.

Brennerovy původní zájmy byly soustředěny dovnitř genetika a ve vývoji nervového systému, ale buněčná linie a diferenciace nevyhnutelně vedly ke studiu buněčného osudu:

Jeden aspekt buněčné linie mě zvláště zaujal: kromě 959 buněk generovaných během vývoje červů a nalezených u dospělých se generuje dalších 131 buněk, které však u dospělých nejsou. Tyto buňky chybí, protože procházejí programovanou smrtí buněk - Horvitz: „Worms, Life and Death“, 2002.[1]

Naprogramovaná buněčná smrt bylo známo dlouho předtím, než „červí lidé“ začali zveřejňovat svá slavná zjištění. V roce 1964 Richard A. Lockshin a Carroll Williams publikovali svůj příspěvek na téma „Endokrinní potenciace rozpadu mezisegmentálních svalů silkmothů“,[2] kde využili koncept programované buněčné smrti v době, kdy se na toto téma prováděl malý výzkum. John W. Saunders, Jr., uvedl ve svém příspěvku z roku 1966 s názvem „Smrt v embryonálních systémech“:

Hojná smrt, často náporová, je součástí časného vývoje mnoha zvířat; je to obvyklá metoda vylučování orgánů a tkání, která je užitečná pouze během embryonálního nebo larválního života[3]

Saunders a Lockshin recipročně uznali, že mají prospěch z práce toho druhého, a oba poukázali na možnost regulace buněčné smrti. Jejich pozorování pomohla vést pozdější práci směrem ke genetickým cestám programované buněčné smrti.

Vytvoření pojmu apoptóza

V signálním článku publikovaném v roce 1972 John F. Kerr, Andrew H. Wyllie a A. R. Currie, vytvořil termín "apoptóza", aby odlišil přirozeně se vyskytující vývojovou buněčnou smrt, od nekróza vyplývající z akutního poškození tkáně.[4] Přijali řecké slovo pro proces listí padajících ze stromů nebo lístků padajících z květů.[5] Slovo apoptóza je kombinací předpony „apo“ a kořene „ptóza“. Apo znamená pryč, pryč nebo od sebe. Ptóza znamená padnout. Na základě původu slova má smysl, že by se mělo vyslovovat „APE oh TOE sis“. Výslovnost „a POP tuh sis“, i když se běžně používá, ignoruje původ slova.

Poznamenali také, že charakteristické strukturální změny apoptózy byly přítomny v buňkách, které zemřely, aby se udržela rovnováha mezi buněčnou proliferací a smrtí v konkrétní tkáni.

Objev bcl-2

Mezníkový výzkum Davida L. Vauxa a jeho kolegů popsal antiapoptotickou a tumorigenní (nádor způsobující) roli genu lidské rakoviny bcl-2.[6] Vědci byli při sledování onkogeny a nyní stále více a více kusů padalo na místo. Nicméně, ačkoli bcl-2 byla první složkou mechanismu buněčné smrti, která byla klonována do jakéhokoli organismu, identifikace dalších složek mechanismu obratlovců musela počkat na spojení apoptózy s mechanismem programované buněčné smrti u červa.

1990 a později

V roce 1991 Ron Ellis, Junying Yuan a Horvitz zveřejnili zaokrouhlený a aktuální přehled výzkumu programované buněčné smrti ve svých „Mechanizmech a funkcích buněčné smrti“.[7] Mezi dalšími důležitými pracemi v Horvitzově laboratoři provedli postgraduální studenti Hilary Ellis a Chand Desai první objev genů, které kódují proteiny indukující apoptózu: postoupeno-3 a postoupeno-4. Michael Hengartner také identifikoval gen s opačným účinkem: postoupeno-9. Produkt tohoto genu, který je podobný bcl-2, chrání buňky před programovanou buněčnou smrtí, takže její exprese vyjadřuje rozhodnutí o životě nebo smrti na jednotlivých buňkách.[8]

V roce 1992 to ukázali David Vaux a Stuart Kim ve Stanfordu bcl-2 Gen by mohl inhibovat programovanou buněčnou smrt u červa, a tak spojit programovanou buněčnou smrt a apoptózu - odhalit je jako stejný, evolučně konzervovaný proces.[9]

V roce 1993 identifikovali postgraduální studenti Shai Shaham a Junying Yuan pracující v Horvitzově laboratoři enzym přeměňující interleukin-1-beta jako savčí homolog enzymu CED-3.[10]V roce 1994 publikoval Michael Hengartner dokument, který to ukazuje postoupeno-9 měl podobnou sekvenci jako bcl-2.

V roce 1997 byl identifikován protein podobný CED-4 a pojmenován Apaf-1 (faktor aktivující apoptotickou proteázu). Tým publikoval své výsledky v článku nazvaném „Apaf-1, lidský protein homologní s C. elegans CED-4, se účastní aktivace kaspázy-3 závislé na cytochromu c“.[11] Identifikovala a rekonstituovala mitochondriální cestu k apoptóze a osvětlila zcela nové cesty výzkumu zánětlivých onemocnění, rakoviny a apoptózy obecně.

Do roku 1998 již výzkum na toto téma vzrostl, o čemž svědčí úvodník „Smrt buňky v nás a další“,[12] napsal významný přispěvatel do výzkumu apoptózy Pierre Golstein ve vydání ze dne 28. srpna 1998 Věda:

Ačkoli existují zprávy o tématu buněčné smrti rozptýlené již více než století, 20 000 publikací na toto téma za posledních 5 let odráží posun od historicky mírného zájmu k současné fascinaci[12]

Reference

  1. ^ „Horvitzova Nobelova přednáška“. Citováno 2006-12-17.
  2. ^ Richard A. Lockshin; Carroll M. Williams (1964). „Programovaná buněčná smrt - II. Endokrinní potenciace rozpadu mezisegmentálních svalů silkmothů“. Journal of Insect Physiology. 10 (4): 643–649. doi:10.1016/0022-1910(64)90034-4.
  3. ^ Saunders JW (listopad 1966). "Smrt v embryonálních systémech". Věda. 154 (3749): 604–12. Bibcode:1966Sci ... 154..604S. doi:10.1126 / science.154.3749.604. PMID  5332319.
  4. ^ Kerr JF, Wyllie AH, Currie AR (srpen 1972). „Apoptóza: základní biologický jev s rozsáhlými důsledky v kinetice tkání“. Br J Cancer. 26 (4): 239–57. doi:10.1038 / bjc.1972.33. PMC  2008650. PMID  4561027.
  5. ^ Gilbert, S.F. (2003). Vývojová biologie (7. vydání). Stamford: Sinauer Associates.
  6. ^ Vaux DL, Cory S, Adams JM (září 1988). „Gen Bcl-2 podporuje přežití hemopoetických buněk a spolupracuje s c-myc na imortalizaci pre-B buněk“. Příroda. 335 (6189): 440–2. Bibcode:1988Natur.335..440V. doi:10.1038 / 335440a0. PMID  3262202.
  7. ^ Ellis RE, Yuan JY, Horvitz HR (1991). "Mechanismy a funkce buněčné smrti". Výroční přehled buněčné biologie. 7: 663–98. doi:10.1146 / annurev.cb.07.110191.003311. PMID  1809356.
  8. ^ Hengartner MO, Ellis RE, Horvitz HR (duben 1992). „Gen Caenorhabditis elegans ced-9 chrání buňky před programovanou smrtí buněk“. Příroda. 356 (6369): 494–9. Bibcode:1992 Natur.356..494H. doi:10.1038 / 356494a0. PMID  1560823.
  9. ^ Vaux DL, Weissman IL, Kim SK (prosinec 1992). „Prevence programované buněčné smrti u Caenorhabditis elegans lidským bcl-2“. Věda. 258 (5090): 1955–7. Bibcode:1992Sci ... 258.1955V. doi:10.1126 / science.1470921. PMID  1470921.
  10. ^ Yuan J, Shaham S, Ledoux S, Ellis HM, Horvitz HR (listopad 1993). „Gen C. elegans pro buněčnou smrt ced-3 kóduje protein podobný savčímu beta-konvertujícímu enzymu interleukin-1“. Buňka. 75 (4): 641–52. doi:10.1016/0092-8674(93)90485-9. PMID  8242740.
  11. ^ Zou H, Henzel WJ, Liu X, Lutschg A, Wang X (srpen 1997). „Apaf-1, lidský protein homologní s C. elegans CED-4, se podílí na aktivaci kaspázy-3 závislé na cytochromu c“. Buňka. 90 (3): 405–13. doi:10.1016 / S0092-8674 (00) 80501-2. PMID  9267021.
  12. ^ A b Golstein P (srpen 1998). "Buněčná smrt v nás a dalších". Věda. 281 (5381): 1283. Bibcode:1998Sci ... 281.1283G. doi:10.1126 / science.281.5381.1283. PMID  9735040.

Další čtení

  • Curtin, James F; Cotter, Thomas G (1. října 2003). „Apoptóza: Historické perspektivy“. Eseje v biochemii. 39: 1–10. doi:10.1042 / bse0390001. PMID  14585070.
  • Diamantis, Aristidis; Magiorkinis, Emmanouil; Sakorafas, George H .; Androutsos, George (2008). „Stručná historie apoptózy: od starověku po moderní dobu“. Onkologie. 31 (12): 702–6. doi:10.1159/000165071. PMID  19060510.
  • Formigli, L; Conti, A; Lippi, D (duben 2004). ""Padající listí „: přehled historie apoptózy“. Minerva Medica. 95 (2): 159–64. PMID  15272251.
  • Jiang, Lijing (2012). Historie výzkumu apoptózy. eLS. doi:10.1002 / 9780470015902.a0023954. ISBN  978-0470016176.
  • Kerr, John FR (prosinec 2002). „Historie událostí vedoucích k formulaci konceptu apoptózy“. Toxikologie. 181-182: 471–474. doi:10.1016 / S0300-483X (02) 00457-2. PMID  12505355.
  • Lockshin, Richard A .; Zakeri, Zahra (červenec 2001). „Programovaná buněčná smrt a apoptóza: počátky teorie“. Nature Reviews Molecular Cell Biology. 2 (7): 545–550. doi:10.1038/35080097. PMID  11433369.
  • Shehata, Marlene (2006). „Kapitola 6: Apoptóza od laboratorní stolice po klinické důsledky“. V Erlich, Scott R. (ed.). Hranice ve výzkumu buněčné apoptózy. New York: Nova Science. str. 153–171. ISBN  9781600214509.
  • Vaux DL (duben 2002). "Časová osa apoptózy". Smrt buněk a diferenciace. 9 (4): 349–54. doi:10.1038 / sj.cdd.4400990. PMID  11965486.
  • Wagener, D.J.Th. (2009). „Apoptóza“. Dějiny onkologie. Houten: Springer. str. 57–59. ISBN  9789031361434.