Apoptozom Yapısı
Apoptozom yapısı polimorfik özellik göstermektedir. Bazen 7’li bazen 6’lı monomerlerden oluştuğu gözlenmiştir. Apoptozomun merkezi bileşeni olan Apaf-1 proteini yaklaşık 130kDa’luk bir proteindir ve 1194 aminoasitten oluşur. Üç farklı fonksiyonel bölgesi vardır
N-terminal CARD bölgesi
Nükleotid bağlanma ve oligomerizasyon bölgesi (NB-ARC)
12–13 tekrardan oluşan WD40 tekrarları
C-terminal ucu. Kaspaz kümelenme bölgeleri (CARD); Kaspaz-9’un öncülüne homotipik
etkileşim ile bağlanarak, prokaspaz-9 kümelenmesi ve aktivasyonuna aracılık eder (83, 90). Apaf-1 oligomerizasyonu için, sitokrom-c ve dATP varlığında, nükleotid bağlayan bölge gereklidir (90). Bu bölge CARD ile WD40 tekrarları arasındadır ve ATPaz aktivitesi içermektedir. ATPaz aktivitesi ile Apaf-1 molekülünde meydana gelen yapısal değişiklik sonucunda apoptozom kompleksi oluşur. ATPaz bölgesinin kapatılması apoptozom yapısının oluşmasını engeller. WD40 tekrarları iki bölge olarak düzenlenmiştir ve sitokrom-c’nin bağlanması için gereklidir
Oligomerizasyon gerçekleşirken dATP/ATP, Apaf-1’in nükleotid bağlayan bölgesine bağlanır ve hidrolize olur. dATP Apaf-1’e, sitokrom-c ile bağlanmayı sağlayabilmek için inaktif aşamada bağlanır. Daha sonra sitokrom-c, Apaf-1’e bağlanır, dATP hidrolize olur ve multimerik kompleks oluşturur. Son olarakta prokaspaz-9 kümelenmesi gerçekleşir. Aktifleşen kaspaz-9 sonraki aşamalarda görev yapacak kaspazları aktifleştirmek için kompleksten ayrılır). Kaspaz-9’un kompleksten ayrılmasında görev alan WD40 yapısıdır
Elektron mikroskopi çalışmalarında, apoptozomun tekerleğe benzer heptamerik kompleks bir yapı olduğu açığa çıkarılmıştır. Apaf-1’in CARD bölgesi merkezde yer alırken, WD40 tekrarları uzantı kısımlarında bulunmaktadır. Kaspaz-9’un apoptozom ile etkileşime geçmesi apoptozomun merkezinde kubbe şeklinde bir yapı oluşması ile sonuçlanır. Apoptozom kompleksi oluşunca artık kaspaz-9’u aktiflemek için hazırdır
Kaspaz-9’un aktivasyonu ile ilgili iki model ileri sürülmektedir.
1) Hızlandırılmış dimerizasyon modeli: Kaspaz-9 fizyolojik şartlarda monomerler şeklinde bulunur ve yüksek konsantrasyonlarda olmasına rağmen monomer yapılar büyük oranda inaktiftir. Ancak dimer yapıları katalitik olarak aktiftir. Biyokimyasal ve yapısal analizler dimerik kaspaz-9’un sadece bir aktif bölgesinin olduğunu, diğer bölgenin substrat bağlayamadığını göstermiştir. Hızlandırılmış dimerizasyon modelinde heptamerik apoptozom, 7 adet inaktif prokaspaz-9 molekülünü kümelemekte ve bunları birbirine yakınlaştırmaktadır. Apoptozomdaki prokaspaz-9 monomerleri yüksek konsantrasyonlarda ek prokaspaz-9 monomerlerinin de kümelenmesini sağlamakta ve böylece dimerize olarak aktif hale gelmektedirler. Bu modelde apoptozoma bağlı kaspaz-9 molekülleri bağımsız olarak kendi eşlerini kümeleyebilmektedirler. 2) Konformasyon uyarım modeli: Apoptozomda yer alan kaspaz-9’un yüksek katalitik aktivite göstermesi, kaspaz-9’da bir yapısal değişiklik olduğunu ve bu değişikliğinde yüksek Km ve/veya Kcat’i sağladığını göstermektedir. Uyarımlı konformasyon modelinde, yapısal değişiklik kaspaz-9 apoptozomda kümelenmeye başladığında görülür. Bu hipoteze göre; Apaf-1’in CARD bölgesi kaspaz-9 ile multimerik kompleks yapısı oluşturmakta, bu da kaspaz-9 aktivitesinde bir artış ile sonuçlanmaktadır. Apaf-1’in CARD bölgesi sadece kaspaz-9 öncülü ile stabil heterodimer oluşturmaktadır. Bu büyük CARD/kaspaz-9 kompleks oluşumu, kaspaz-9 katalitik alt ünitesi ve Apaf-1’in CARD bölgesi arasında ek bir ara yüz içermektedir. Bu ek ara yüzün kaspaz-9’un ileri aktivasyonu için gerekli yapısal değişikliği hızlandırdığı düşünülmektedir.