Moartea celulară programată (PCD) sau apoptoza este o parte normală a metabolismului animalelor. Uneori, acest proces se poate întâmpla într-un stadiu greșit de dezvoltare, provocând boală. În mod normal, enzimele numite caspaze sunt responsabile de inducerea morții celulare. Un proces alternativ pentru a produce PCD este o proteină numită factor de inducere a apoptozei (AIF). Această proteină este localizată în mitocondrii și se mută în nucleu pentru a provoca degradarea ADN-ului și moartea ulterioară a celulelor.
Apoptoza este o parte normală a metabolismului celular. Corpul uman are în mod constant celule moarte și apoi le înlocuiește. Dacă procesul nu este reglementat corect, acesta poate avea efecte severe asupra fiziologiei umane. De exemplu, celulele canceroase suferă PCD mult mai puțin frecvent decât celulele sănătoase și sunt capabile să se răspândească și să devină tumori. Alternativ, dacă reglementarea face ca apoptoza să se întâmple prea frecvent, celulele pot muri atunci când sunt necesare pentru funcționarea țesuturilor.
Mitocondriile sunt structuri celulare care sunt separate de restul celulei printr-o membrană exterioară. Au și o membrană interioară. Între aceste două membrane este un spațiu plin cu fluid care conține multe proteine, în special cele implicate în generarea de energie pentru celule. Factorul care induce apoptoza se găsește în acest spațiu și funcționează pe calea respiratorie.
Multe dintre proteinele implicate în provocarea morții celulelor sunt caspaze, dar factorul care induce apoptoza este un tip complet diferit de proteină. Această enzimă este o flavoproteină, o proteină specializată implicată în transferul electronilor. Se găsește într-o gamă largă de celule eucariote, de la oameni până la organismul ciliat de iaz Tetrahymena. Studiile asupra secvenței proteinei și a genelor care codifică factorii care induc apoptoza au arătat că este o proteină străveche și datează foarte mult în evoluție.
Când semnalele timpurii inițiază PCD, membrana exterioară a mitocondriilor devine scursă. AIF este eliberat din compartimentul său în mitocondrii și intră în citosol, mediul lichid al celulei. De acolo, ajunge la nucleu. Această proteină determină fragmentarea ADN-ului din nucleu. În acest proces, afectează integritatea structurală a nucleului prin perturbarea structurii cromatinei, ducând la o etapă incipientă a morții celulare programate.
Reglarea factorului de inducere a apoptozei a fost studiată foarte amănunțit pe modele animale. Acest lucru a dus la corelații între activitatea AIF și moartea celulelor neuronale. Boli precum boala Lou Gehrig au fost corelate cu o astfel de activitate în studiile pe animale.
Se știe că multe boli umane se datorează problemelor funcționale ale mitocondriilor. Un alt tip de reglare greșită se poate întâmpla cu factorul care induce apoptoza în timp ce acesta se află încă în locația sa mitocondrială. Studiile genetice au corelat mutațiile care afectează AIF în timp ce acesta este localizat în compartimentul său celular normal cu o serie de boli umane bazate pe funcționarea defectuoasă a mitocondriilor.