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Apoptose

Der programmierte Zelltod bzw. die Apoptose ist ein wichtiger physiologischer Prozess in mehrzelligen Organismen. Das Gleichgewicht zwischen Zellwachstum und –teilung sowie der Zelltodrate erlaubt eine dynamische Regulierung der Zellmenge in Abhängigkeit von inneren und äußeren Parametern. Beispielsweise während der Entwicklung des Nervensystems von Wirbeltieren durchläuft etwa die Hälfte der Zellen kurz nach ihrer Bildung Apoptose. In adulten Organismen ist dieses Gleichgewicht von essentieller Bedeutung zur Aufrechterhaltung unter anderem der Größe und Funktion von Organen und Gewebe. Die Dysregulation dieses Gleichgewichts führt in vielen Fällen zu Krebs. Anders als bei der Nekrose, die aufgrund des Zerfalls betroffener Zellen zu gefährlichen Entzündungsreaktionen führen kann, entfaltet sich die Apoptose auf sehr organisiertem Weg: Während die innere Struktur abgebaut und die DNA fragmentiert wird, schrumpft die Zelle und verdichtet sich. Die sterbende Zelle wird sofort von Nachbarzellen oder Makrophagen phagozytiert.

Im Zentrum des apoptotischen Prozesses stehen Caspasen, eine Familie von Cysteinproteasen. Sie werden als Procaspasen produziert, die erst infolge der Spaltung durch andere Caspasen aktiviert werden. Diese Caspasekaskade wird dadurch ausgelöst, dass die Initiator-Procaspasen (z.B. Procaspasen 8, 9, 10) mithilfe von Adaptorproteinen aggregiert werden und somit die gegenseitige Aktivierung aufgrund der niedrigen Proteaseaktivität oder Konformationsänderungen der Procaspasen begünstigen. Die aktivierten Caspasen aktivieren ihrerseits Effektor-Caspasen (z.B. Caspasen 3, 6, und 7) und treiben somit den apoptotischen Prozess voran. Ihre Wirkung wird von Proteinen der Bcl-2-Familie (u.a. Bcl-2, Bcl-xL) sowie IAP (Apoptose-Inhibitoren, z.B. BIRC1, XIAP) reguliert.

Apoptotische Prozesse folgen einer Vielzahl von Signalwegen. Extrinsische Todesrezeptor-Signalwege werden durch die Bindung von Liganden an eine Familie von Todesrezeptorproteinen (z.B. FAS- und TRAIL-Rezeptoren), die eine zytoplasmatische Todesdomäne beinhalten, hervorgerufen. Der intrinsische Signalweg ist an der Reaktion auf DNA-Schäden und mitochondrialen Stress beteiligt und ist von besonderer Bedeutung bei der Entstehung von Krebserkrankungen. Neben diesen kanonischen apoptotischen Signalwegen gibt es ebenso Caspase-unabhängige Signalwege, die beispielsweise durch Granzym A und B ausgelöst werden. Man nimmt an, dass sich diese Caspase-unabhängigen Signalwege zur Bekämpfung von Viren, die Caspasen inhibieren, herausgebildet haben.

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Caspases

Mitochondrial

BCL2 (B-Cell CLL/lymphoma 2):

This gene encodes an integral outer mitochondrial membrane protein that blocks the apoptotic death of some cells such as lymphocytes. Constitutive expression of BCL2, such as in the case of translocation of BCL2 to Ig heavy chain locus, is thought to be the cause of follicular lymphoma. Two transcript variants, produced by alternate splicing, differ in their C-terminal ends. [provided by...   More...

BCL2L1 (BCL2-Like 1):

The protein encoded by this gene belongs to the BCL-2 protein family. BCL-2 family members form hetero- or homodimers and act as anti- or pro-apoptotic regulators that are involved in a wide variety of cellular activities. The proteins encoded by this gene are located at the outer mitochondrial membrane, and have been shown to regulate outer mitochondrial membrane channel (VDAC) opening. VDAC...   More...

Inhibitor of Apoptosis

BIRC2 (Baculoviral IAP Repeat Containing 2):

The protein encoded by this gene is a member of a family of proteins that inhibits apoptosis by binding to tumor necrosis factor receptor-associated factors TRAF1 and TRAF2, probably by interfering with activation of ICE-like proteases. This encoded protein inhibits apoptosis induced by serum deprivation and menadione, a potent inducer of free radicals. Alternatively spliced transcript variants...   More...

EPR1 (Early-Phytochrome-Responsive1):

Receptor

CRADD (CASP2 and RIPK1 Domain Containing Adaptor with Death Domain):

DR4 (Drought-Repressed 4 Protein):

TNFRSF10C (Tumor Necrosis Factor Receptor Superfamily, Member 10c, Decoy Without An Intracellular Domain):

TNFRSF10D (Tumor Necrosis Factor Receptor Superfamily, Member 10d, Decoy with Truncated Death Domain):

Cytoplasmatisch

YWHAQ (Tyrosine 3-Monooxygenase/tryptophan 5-Monooxygenase Activation Protein, theta Polypeptide):

YWHAZ (Tyrosine 3-Monooxygenase/tryptophan 5-Monooxygenase Activation Protein, zeta Polypeptide):

Endoplasmatisches Retikulum

CAPNL1 (Calpain 1, Large Subunit):

The calpains, calcium-activated neutral proteases, are nonlysosomal, intracellular cysteine proteases. The mammalian calpains include ubiquitous, stomach-specific, and muscle-specific proteins. The ubiquitous enzymes consist of heterodimers with distinct large, catalytic subunits associated with a common small, regulatory subunit. This gene encodes the large subunit of the ubiquitous enzyme,...   More...

TREX1 (three Prime Repair Exonuclease 1):

This gene encodes a nuclear protein with 3' exonuclease activity. The encoded protein may play a role in DNA repair and serve as a proofreading function for DNA polymerase. Mutations in this gene result in Aicardi-Goutieres syndrome, chilblain lupus, Cree encephalitis, and other diseases of the immune system. Alternative splicing results in multiple transcript variants. [provided by RefSeq, Sep...   More...

SET (SET Nuclear Oncogene):

Granzyme

Gzmb - GZMB

Cytolytic T lymphocytes (CTL) and natural killer (NK) cells share the remarkable ability to recognize, bind, and lyse specific target cells. They are thought to protect their host by lysing cells bearing on their surface 'nonself' antigens, usually peptides or proteins resulting from infection by intracellular pathogens. The protein encoded by this gene is crucial for the rapid induction of...

GZMA (Granzyme A (Granzyme 1, Cytotoxic T-Lymphocyte-Associated serine Esterase 3)):

Nuclear

PARP1 (Poly (ADP-Ribose) Polymerase 1):

This gene encodes a chromatin-associated enzyme, poly(ADP-ribosyl)transferase, which modifies various nuclear proteins by poly(ADP-ribosyl)ation. The modification is dependent on DNA and is involved in the regulation of various important cellular processes such as differentiation, proliferation, and tumor transformation and also in the regulation of the molecular events involved in the recovery...   More...

DFFB (DNA Fragmentation Factor, 40kDa, beta Polypeptide (Caspase-Activated DNase)):

DNA damage

ABL1 (C-Abl Oncogene 1, Non-Receptor tyrosine Kinase):

The ABL1 protooncogene encodes a cytoplasmic and nuclear protein tyrosine kinase that has been implicated in processes of cell differentiation, cell division, cell adhesion, and stress response. Activity of c-Abl protein is negatively regulated by its SH3 domain, and deletion of the SH3 domain turns ABL1 into an oncogene. The t(9\;22) translocation results in the head-to-tail fusion of the...   More...

ATR (Ataxia Telangiectasia and Rad3 Related):

Apoptose Marker

ANXA5 - Annexin V

The protein encoded by this gene belongs to the annexin family of calcium-dependent phospholipid binding proteins some of which have been implicated in membrane-related events along exocytotic and endocytotic pathways. Annexin 5 is a phospholipase A2 and protein kinase C inhibitory protein with calcium channel activity and a potential role in cellular signal transduction, inflammation, growth...   More...

EPR1 (Early-Phytochrome-Responsive1):

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