Hujayra va gen ingenerligi

10-Amaliy mashg’ulot
Dasturlashgan hujayra о‘limi
Barcha ko`p hujayrali organizimlarda shuning dek odamda ham hujayra o`limi dasturi mavjuddir.
Tashqi yoki ichki omillar ta’siri natijasida o’z-o’zini yo’qotish dasturi faollashgan holatda apoptoz nomli hujayra o’limi ro’y beradi. Apoptozga kuzgi barg to’kilishini misol qilishimiz mumkin.Apoptoz bu,umumbiologik xodisa bo’lib qari yoki kasal hujayralardan qutilishga imkon beradi. Bunday hujayralardan qutilishga sabab ,1 chidan tirik va o’lik hujayralar o’rtasidagi tenglikni saqlash,2 chidan mutatsiyalar hujayralar rivojlanishining nasliy dasturini buzmasligi uchun.
Hujayra o’limi 2 ta xususiyatga ega;bir tomondan u gomeostozni saqlashga xizmat qilsa,boshqa tomondan organizm va uning avlodini xavfdan himoya qiladi.Hujayraning dasturlashgan o’limi organlar shakllanayotganda embriogenezning boshlang’ich bosqichlarida aniqlanadi. Ya’ni bir to’qima boshqasiga almashganda,vaqtinchalik a’zolar rezorbsiyasiga va boshqa jarayonlarda,yetuk organizmlarda apoptoz mitozga komplementar bolib,hujayra populyatsiyasini boshqarishda ishtirok etadi,ayniqsa organizm patogenlar bilan zararlanganda vaqtincha limfositlar soni ko’payadi.Shularni yo’qotishga xizmat qiladi.Shu bilan bir vaqtda apoptoz hujayra illiminatsiyasi, ya’ni genetik buzilgan yoki o’smaga aylanayotgan hujayralarni yo’qotish uchun kerak.
Apoptoz boshqaruvining ishdan chiqishi organizmda patologik o’zgarishlarga olib keladi.Bu holat antiapoptoz faollikni to’suvchi oqsillarni kodlovchi genlarga ega viruslar ta’sirida sodir bo’ladi.Shuning uchun apoptozning hujayraviy va molekulyar xususiyatlari onkogenez va virusli patogenez bilan bog’langan va hujayra bo’linish boshqaruvining nozik mexanizmini o’rganishga aloqadordir.So’nggi yillarda hujayraning dasturlashtirilgan o’limi yaxshi o’rganilmoqda.
Sitologik jihatdan apoptoz hujayra o’limining boshqa shakli bo’lish nekrozdan farq qiladi,u og’ir va birdaniga sodir bo’lgan hujayra zararlanish natijasida sodir bo’ladigan metabolitik halokat sifatida qaraladi.
Hujayraning nekrotik o’limi fiziologik yoki kimyoviy jarohatlar chaqiradi.Nekrozda hujayra shishib,sitoplazmatik va hujayra ichi membranalari sturukturasi o’zgaradi,bunda lizosoma fermentlari sturukturasi o’zgaradi,bunda lizosoma fermentlari ajralib chiqadi va hujayra lizisga uchraydi. Nekroz apoptozdan farqli yalig’lanish jarayoni bilan kechadi. Nekrozdan farqli apoptoz xromatik destruksiyasida kuzatiladi, bunda hujayra hajmi kichrayib, yadro bo’linib ketadi. Apoptoz hujayra bo’linib ketish va apoptoz tanalarning hosil bo’lishi bilan tugaydi,ular keyin tezda makrofaglar tomonidan parchalanib tashlanadilar.
Nekrozdan farqli apoptoz xromatik destruksiyasida kuzatiladi,bunda xujayra xajmi kichrayib, yadro bo’linib ketadi.Apoptoz xujayra bo’linib ketish va apoptoz tanalarning hosil bo’lishi bilan tugaydi ular keyin tezda makrofaglar tomonidan parchalanib tashlanadilar.Apoptoz uchun DNKning fermentative nukleosomalararo fragmentatsiyasi xosdir,bu jarayon hujayra membranasini parchalanishini oldidan sodir bo’ladi.
Malekulyar jihatdan apoptoz ko’p bosqichli jarayondir,u ma’lum signal qabul qilishdan boshlanib,litik fermentlar ta’sirida hujayra molekulalari va sturukturalarini buzilishi bilan tugaydi.Signal ma’lum retseptorlar bilan qabul qilinadi va vositachi molekulalar orqali hujayra yadrosiga yetkaziladi,u yerda apoptoz rivojlanishini determenlovchi genlar ekspressiyasi sodir bo’ladi. Hozirgi paytda apoptoz jarayoniga oid 4ta asos funksional molekulalar guruhi aniqlangan;proteolitik fermentlar (kaspazalar);faolligini boshqaruvchi adapter oqsillar;o’smalar nekro’zi omillar retseptori oilasi oqsillari (TNF) va BCL-2 oilasi oqsillari.
Hayvon va odam hujayralarida apoptoz kaspazalar bilan bog’liq,ular sistein proteinozalar bolib’ asparagin kislota qoldig’ini parchalovchi oqsillardir.Sutemizuvchilarda 14 ta kaspaza aniqlangan.Ular oqsil polipeptid zanjirida tetrapeptit bloklarda aniqlab,asp qoldig’ining karboksil guruhi hosil qilgan peptid bog’ni parchalaydi.Kaspazalar juda past faolikka ega profermentlar shaklida sintezlanadi.Yetuk kaspazalar tetramerlar bo’lib,2 ta 20 KDa va 10 KDa li 2 tadan subbirliklardan tuzilgan.Faol kaspazalar proteolitik o’zini-o’zi parchalash yoki kesishuvchi parchalanish orqali hosil bo’ladi.Bu jarayon davomida prokaspazadan N-uchli domen ajraladi,qolgan molekula qismi katta va kichik subbirlikka ajraladi.So’ngra ular geterodimer va tetramer hosil qiladi.Kaspazalarni initsirlovchi 8 va 9 va faollashuvchi yoki effektor 3, 6, 7, turlari farq qilinadi.Masalan, 8 kaspaza 3 prokaspazani faollashtiradi,undan faol effektor 3 kaspaza hosil bo’ladi. Effektor kaspazaning faollashuvi apoptozga qaytmas tus beradi. Kaspazalar,ayniqsa effektor kaspazalar hujayra hayoti uchun muhim bo’lgan oqsillar,ya’ni DNK reparatsiyasi fermentlari,p-53 oqsili ingibitori,C proteinkinaza va boshqalarni parchalab nofaollashtiradi.
Kaspazalarning o’ljalaridan biri DNK reparatsiyasi va transkripsiyasi bilan bog’liq polimeraza fermentidir. Kaspazalar faollashtiradigan CAD DNK-aza odatda DFF ingibitori bilan kompleks nofaol xolatda bo’ladi.Apoptoz jarayonida DFF kaspazalar tamonidan parchalanib, faol CAD endonukleazani ozod qiladi, u linker DNK atrofida xromatinning nukleosom uzulishlarini amalga oshiradi.Natijada nuklesom bo’lagiga teng DNK bo’laklari xosil bo’ladi.
Hujayrada apaptozning aloxida retseptorlari bo’lib, ular tegishli ligandlardan signal qabul qiladi va hujayra o’limi dasturini stimullaydi. Masalan, Fas retseptori taalluqli ligand bilan ta’sirlashib viruslar bilan kasallangan hujayrada o’lim dasturini faollaydi, Fas L o’sma nekroz omili TNF ligandlar oilasiga tegishli.
TNF retsptorlari transmembrana oqsili bo’lib, o’zining hujayradan tashqaridagi domenlari ligandlarning, trimer malekulalarini apoptoz induktorlari bilan tasirlashadi, ularning sitoplazmatik qisimlar apoptoz asosning hujayra ichi ishtirokchilari bilan ta’sirlashishga xizmat qiladi. Masalan, Fas retseptori (CD-95) o’zining tarkibida hujayra ichi oqsil-adaptor malekulasi bilan ta’sirlashish uchun kerak sitoplazmatik qisimni tutadi, u signallarni retseptordan effektor oqsilini kaspazaga o’tkazgich vazifasini bajaradi.
Prokaspaza 8 ning faollashuvi natijasida Fas L-Fas-FADD- prokaspaza 8 agregati hosil bo’ladi, ular apoptosomalar yoki-apoptoz shaperonlar deb nomlanadi. Shu holda apoptoz boshqaruviga qator gen mahsulotlari jalb qilingan bo’ladi.
Apoptozda spetsifik genlar ishtirokining isboti 1- chi marta Caenorhabditis elegans nematodasida dasturlashgan hujayra o’limini o’rganish mobaynida olingan ularda 1090 tadan 131 somatik hujayralar rivijlanishining ma’lum bosqichida halok bo’ladi,chuvalchanglarning bu turida hujayra o’limi uchun ced 3va ced 4 genlari kerak,ced 9 geni o’limni to’xtatuvchi oqsilni kodlaydi.Sutemizuvchilarda bunday gen bcl-2 dir, bu oilaga struktur –qondosh oqsillarning 2 turini kodlovchi genlar kiradi. Birinchi turga sutemizuvchilarning apoptozga to’sqinlik qiluvchi, shuningdek, viruslarning bcl-2 kiradi,u bcl-2ga o’xshash 1lamchi struktura qismlarini tutadi, 2 chi turiga apoptozni kuchaytiruvchi oqsillar kiradi. Bcl -2 proapoptoz oqsillarning faolligi posttranslyatsion modifikatsiya bosqichida boshqariladi: fosforlar va cheklangan proteoliz orqali.
Apoptoz induktorlari ta’siriga uchragan hujayralarda ularning ichki membrana yirik teshikchalaridagi mitoxondriya matriksning ishishi va tashqi membrananing uzilishi kiradi.
Teshiklarni ochuvchi kuchli omillarga apoptozning kuchli indiktorlari bo’lish faol kislarod shakillari (O₂, OH va boshqalar) kiradi. Mitaxondriya yemirilishi natijasida qator apoptogen omillar ozod bo’ladi: sitoxrom c,AIF flavoprotein oqsili, shuningek prokaspaza 2,3 va 9 bunda biokimyo va mitoxondriyalar malekulyar biologiyasi soxasida yirik mutaxasis V.P Skulachevning aytishicha : “mitoxondriya xuddi termoyaderli stansiya kabi hujayrani nafaqat energiya bilan ta’milashi, balki ma’lum sharoitda uni o’limga olib kelishi ham mumkin”.
Qator hollarda apoptoz 2 tizim plazmatik membrana retseptorlari va mitoxondrial apoptogen omillar ishtirokida amalga oshadi. DNK ning zararlanishi hujayrada p-53 oqsilini to’planishiga olib keladi u hujayra bo’linishini to’xtatadi yoki apoptozni industirlaydi. Bu oqsil sutemizuvchilarning asosiy anti o’sma oqsildir o’rganilgan o’sma hujayralarning 50% dan ortig’ida p-53 oqsil gen inaktivlangan bo’lib, p-53 qarashli hujayra gomeostazi bashqaruvi buzilgan. Hujayralarni DNK zararlovchi omillar bian ishlov berish p-53 oqsilining ortishiga p-53 qarashli gen induksiyaga va hujayra sikli G₁fazasining ortda qolishi yoki to’xtashiga olib keladi. Shuning uchun mutagenlar ta’sirida p-53 oqsili nafaqat DNK reparatsiya vaqtini oshiradi, balki xafli mutatsiyalar proliferatsiyasidan organizimni himoya qiladi, p-53 oqsili transkripsiya oqsili bo’lib qator genlar faoligini boshqaradi.
U transkripsiya geni sikliga qarshi proteinkinaza ingibitori oqsil (CDK) induktori bo’lib, hujayralarning mitotik bo’linishida ishtirok etuvchi bir guruh oqsillarni ishlashi uchun zarur. Hujayrada kinazaning (CDK) faol shakli ferment malekulasi siklin oqsil bilan ta’siri natijasida hosil bo’ladi, u CDK subbirligini boshqarish vazifasini bajaradi. Mitoz davrida CDK faol holda qoladi, keyin esa proteolizning ubikvitin qaram mehanizimi natijasida siklin buzulganidan keyin nofaollanadi.
Mitoz tugagandn so’ng CDK nofaol holatga o‘tadi bu uning malekulasiga spetsifik oqsil- ingibitorni qo’shilishi natijasida sodir bo’ladi.siklinkinaza – ingibitor oqsil kopleksi mitozni to’xtatadi. Shuning uchun p-53 oqsili yordamida ingibitor oqsil sintez induksiyasi hujayra mitotik bo’linishining to’xtashining asosiy vaqti hisoblanadi. Taxminan, p-53 oqsilning hosil bo’lishiga hujayraning reaksiyasi DNK da mutatsiya darajasiga bog’liq. Genomning me’yoriy buzilishida hujayra bo’linishi to’xtaydi, DNK reparatsiyasi sodir bo’ladi va hujayra yashayveradi, u DNK reparatsiyasining keyingi bosqichiga, so’ngra mitozga o’tadi. Genom tuzilishining katta buzilishlarida reparatsiya yordam bermaydi va kaspazalar faollashib apoptozga olib keladi. P-53 oqsilning normal ishlashiga to’sqinlik qiluvchi omillarga: onkogen virus oqsili, ayniqsa odam poppiloma virusi oqsili- E₆(HPV_s), shuningdek, adenovirus Bcl-2 oqsil kiradi. Shuning uchun oxirgi tadqiqotlar hujayralarining onkogen viruslar ta’sirida o’smaga aylanishini apoptoz tizimining buzilishi va natijada nolimenflangan bo’linishiga o’tish bilan bog’lanmoqda apoptozning buzilishi natijasiligi tastinlanmoqda.
Bcl – 2 geni protoonkogen sifatida aniqlanib keyin uni apoptozdagi roli aniqlandi. Bcl-2 genining o’zi kuchsiz onkogen bo’lib, lekin C-tus va pin-l onkogenlari uchun synergist bo’ladi. Bcl-2 oilasiga oid boshqa protoapoptoz oqsillari o’smalarning supressorlari bo’lishi mumkin.Hozirgi kunda ishlab chiqarilayotgan o’smaga qarshi ko’pchilik vositalar apoptozni stimullashga qaratilgan.VICH-bian kasallangan hujayralarda apoptozni o’rganish katta ahamiyatga ega. Aniqlanishicha RNK saqlovchi retrovirus bilan zararlangan xalok bo’lgan immun tuzilishi hujayralarning ko’p qismini sog’lom T- limfositlar tashkil qiladi. VICH ning qator oqsillari apoptozni kuchaytiradi.Masalan, Tat- virus oqsili T- limfositlar apoptozni kuchaytirishi mumkin.Kasallik oqibatita Fas retseptorini ekspressirlovchi T-hujayralar soni ortadi.
VICH – ITV
Fas L ekspressiyasi Tat va gr-120 virus oqsillari bilan indusirlanadi. Natijada bu apoptozning Fas-qaram yo’lida rivojlanishini kuchaytiradi gr-120 virus oqsili T-hujayraning CD-4 retseptori bilan bog’lanib bu hujayralar apoptozni initsirlaydi.shu vaqtning o’zida ITV oqsillarining bazilari apoptozni ingbirlashda ishtirok etadi ITV infeksiyasi ta’siri natijasida T-hujayralarning dasturlashtirilgan o’limi organizim immun tizimining holsizlanishiga olib keladi.