A morte celular programada (PCD), ou apoptose, é uma parte normal do metabolismo dos animais. Às vezes, esse processo pode ocorrer no estágio errado do desenvolvimento, causando doenças. Normalmente, enzimas chamadas caspases são responsáveis por induzir a morte celular. Um processo alternativo para provocar a PCD é uma proteína chamada fator indutor de apoptose (FIA). Esta proteína está localizada nas mitocôndrias e se muda para o núcleo para causar degradação do DNA e subsequente morte celular.
A apoptose é uma parte normal do metabolismo celular. O corpo humano constantemente faz as células morrerem e depois as substitui. Se o processo não for regulado corretamente, poderá afetar severamente a fisiologia humana. Por exemplo, as células cancerígenas sofrem PCD com muito menos frequência do que células saudáveis e são capazes de se espalhar e se tornar tumores. Alternativamente, se a regulação fizer com que a apoptose aconteça com muita frequência, as células poderão morrer quando forem necessárias para a função do tecido.
As mitocôndrias são estruturas celulares que são separadas do resto da célula por uma membrana externa. Eles também têm uma membrana interna. Entre essas duas membranas, há um espaço cheio de fluido que contém muitas proteínas, particularmente aquelas envolvidas na geração de energia para as células. O fator indutor de apoptose é encontrado nesse espaço e funciona na via respiratória.
Muitas das proteínas envolvidas na morte de células são caspases, mas o fator indutor de apoptose é um tipo totalmente diferente de proteína. Essa enzima é uma flavoproteína, uma proteína especializada envolvida na transferência de elétrons. Pode ser encontrada em uma ampla variedade de células eucarióticas, variando de humanos ao organismo ciliado Tetrahymena. Estudos da sequência da proteína e dos genes que codificam os fatores indutores da apoptose demonstraram que é uma proteína antiga e remonta muito à evolução.
Quando os primeiros sinais iniciam a PCD, a membrana externa da mitocôndria fica com vazamento. O FIA é liberado de seu compartimento nas mitocôndrias e entra no citosol, o meio líquido da célula. A partir daí, atinge o núcleo. Essa proteína faz com que o DNA no núcleo se fragmente. No processo, afeta a integridade estrutural do núcleo, interrompendo a estrutura da cromatina, provocando um estágio inicial da morte celular programada.
A regulação do fator indutor de apoptose foi estudada minuciosamente em modelos animais. Isso levou a correlações da atividade de AIF e a morte de células neuronais. Doenças como a doença de Lou Gehrig foram correlacionadas com essa atividade em estudos com animais.
Sabe-se que muitas doenças humanas são causadas por problemas funcionais nas mitocôndrias. Outro tipo de regulação incorreta pode acontecer com o fator indutor de apoptose enquanto ele ainda está em sua localização mitocondrial. Os estudos genéticos correlacionaram mutações que afetam a FIA enquanto esta está localizada no seu compartimento celular normal a várias doenças humanas com base no mau funcionamento das mitocôndrias.