1. Moetaz El-Domyati
Professor & Chairman of Dermatology,
STDs and Andrology Department,
Faculty of Medicine, Al-Minya University,
Egypt.

2. Apoptosis, DNA Damage
and Repair

3. DNA Damage and Efficacy of Repair Mechanisms

4. Lines of defense against the induction and persistence
of DNA damage:
Preventing DNA damage: by detoxifying peptides,
proteins, and oxy-radical scavengers, e.g. vitamin E
and C.
DNA repair pathways: minimal DNA damage already
present in the genome may be sensed by DNA damage
response pathways, and the damage may be removed
to reduce the possibility for inducing mutations.
Apoptosis: the damaged cell may be eliminated by
spontaneous death.

5. DNA Repair Pathways
§ Nucleotide excision repair (NER) pathway
§ Mismatch repair (MMR) pathway
§ Base excision repair (BER) pathway
§ Double strand breaks (DSBs) repair pathway

6.  Apoptosis is aa GGrreeeekk wwoorrdd tthhaatt mmeeaannss ffaalllliinngg ooff
lleeaavveess ffrroomm aa ttrreeee..
 AAppooppttoossiiss iiss aa ggeenneettiiccaallllyy eennccooddeedd pprrooggrraamm tthhaatt
rreessuullttss iinn cceellll ddeeaatthh..
NNeeccrroossiiss ((NNeeccrroottiicc ddeeaatthh))
 CCeellll ddeeaatthh
AAppooppttoossiiss ((PPrrooggrraammmmeedd cceellll ddeeaatthh))

7.  Necrosis Massive cceellll iinnjjuurryy aanndd iiss oofftteenn
aaccccoommppaanniieedd bbyy iinnffllaammmmaattiioonn..
 AAppooppttoossiiss PPhhyyssiioollooggiiccaall,, pprrooggrraammmmeedd
ssuuiicciiddee tthhaatt ooccccuurrss iinn rreessppoonnssee ttoo eeiitthheerr eexxtteerrnnaall
oorr iinntteerrnnaall ssttiimmuullii,, tthhaatt rreessuulltt iinn eelliimmiinnaattiioonn ooff
uunnwwaanntteedd cceellllss,, ffoorr mmaaiinnttaaiinniinngg pprroolliiffeerraattiivvee
hhoommeeoossttaassiiss..

8. AAppooppttoossiiss NNeeccrroossiiss
- CCeellll sshhrriinnkkaaggee
- OOrrggaanneelllleess rreemmaaiinn iinnttaacctt
- IInnttaacctt mmeemmbbrraannee
ppeerrmmeeaabbiilliittyy
- NNoo iinnffllaammmmaattiioonn
- PPhhyyssiioollooggiiccaall
-CCeellll sswweelllliinngg
- SSwweellll oorr llyyssee
-AAlltteerreedd ppeerrmmeeaabbiilliittyy
-PPrroovvookkee iinnffllaammmmaattiioonn
-PPaatthhoollooggiiccaall

9. c Apoptotic ceellll iiddeennttiiffiiccaattiioonn
 RRoouuttiinnee hhiissttooppaatthhoollooggyy..
 HHooeecchhsstt 3333334422 oorr HHooeecchhsstt 3333225588
ssttaaiinniinngg aanndd vviiddeeoommiiccrroossccooppyy
((nnuucclleeaarr cchhrroommaattiinn cclluummppiinngg))..
 FFlluuoorreesscceenntt mmiiccrroossccooppyy ((aaccrriiddiinnee
oorraannggee)),, aaggaarroossee ggeell eelleeccttrroopphhoorreessiiss,,
fflloowwccyyttoommeettrryy aassssaayyss..
 TTUUNNEELL ssttaaiinniinngg
 EEMM

10. P53 iiss aa wweellll kknnoowwnn ttuummoouurr
ssuupppprreessssoorr ggeennee llooccaatteedd oonn sshhoorrtt
aarrmm ooff cchhrroommoossoommee 1177,, iitt iiss
ccoonnssiiddeerreedd aass tthhee ““gguuaarrddiiaann ooff
tthhee ggeennoommee””,, aanndd aass aa rreegguullaattoorr
ooff aappooppttoossiiss..
PP5533 hheellppss ttoo mmaaiinnttaaiinn ggeennoommiicc
iinntteeggrriittyy bbyy iinndduucciinngg GG11 aarrrreesstt,,
ooff cceellll ccyyccllee,, aalllloowwiinngg DDNNAA
rreeppaaiirr,, oorr iiff tthhee DDNNAA ddaammaaggee iiss
eexxtteennssiivvee,, iitt iinndduucceess aappooppttoossiiss..
P53

11. .(P53 (Cont
PP5533 ggeennee iiss aa 5533 KKdd
nnuucclleeaarr pphhoosspphhoopprrootteeiinn,, iitt
hhaass 22 ffoorrmmss ooff eexxpprreessssiioonn::
 wwiilldd ((ddiissppeerrsseedd))
 MMuuttaanntt ((ccoommppaacctt))

12. Bcl-2
The B-cell leukemia/llyymmpphhoommaa ggeennee ((BBccll--22)) iiss aann
iimmppoorrttaanntt eeffffeeccttoorr ggeennee dduurriinngg tthhee aappooppttoottiicc pprroocceessss..
IItt iiss aa pprroottoo--oonnccooggeennee llooccaatteedd aatt ssiittee ooff ttrraannssllooccaattiioonn
bbeettwweeeenn cchhrroommoossoommee 1144 aanndd 1188..
BBccll--22 pprrootteeiinn pprroolloonnggss cceellll lliiffee bbyy iinnhhiibbiittiinngg
aappooppttoossiiss..

13. .(Bcl-2 (Cont
Terminally differentiated cceellllss lloossee BBccll--22 eexxpprreessssiioonn.. IInn
tthhee sskkiinn,, bbaassaall kkeerraattiinnooccyytteess eexxpprreessss BBccll--22 aanndd ssuupprraabbaassaall
kkeerraattiinnooccyytteess ddoonn’’tt ..
BBccll--22 iiss ffoouunndd mmaaiinnllyy
oonn tthhee mmiittoocchhoonnddrriiaall
mmeemmbbrraannee aanndd
eennddooppllaassmmiicc rreettiiccuulluumm
((ccyyttooppllaassmmiicc))..

14. .(Bcl-2 (Cont
Recently, a number of BBccll--22 ffaammiillyy mmeemmbbeerrss hhaavvee bbeeeenn
iiddeennttiiffiieedd::
BBccll--22,, BBccll--xxll,, BBccll--ww aanndd MMccll--11 iinnhhiibbiitt
aappooppttoossiiss..
BBaaxx,, BBaakk,, BBiikk aanndd BBaadd aanndd BBccll--xxss aaccttiivvaattee
aappooppttoossiiss..

15. Pro- and Anti-apoptotic Genes and Proteins
Pro-apoptotic Anti-apoptotic
- P53
- Fas
- Bcl-2 Family:
- Bax
- Bak
- Bcl-xs
- Bad
- Bid
- Bik
- Bok
- Caspase (CP) Family:
- Initiator CPs (CP 8,9,10,12)
- Effector CPs (CP 3,6,7)
- Bcl-2 Family:
- Bcl-2
- Bcl-xL
- Mcl-1
- Bcl-w
- A1
- Bfl-1
- NR13

16. TThhee rraattiioo ooff aannttiiaappooppttoottiicc
VVss pprrooaappooppttoottiicc lleevveellss hhaass
bbeeeenn ssuuggggeesstteedd ttoo ddeetteerrmmiinnee
tthhee iinnhheerreenntt ssuusscceeppttiibbiilliittyy ooff
aa ggiivveenn cceellll ttoo rreessppoonndd ttoo
aappooppttoottiicc ssiiggnnaallss..

17. FFaass//FFaass--LL
TThhee eexxttrriinnssiicc ppaatthhwwaayy mmeeddiiaatteedd bbyy FFaass
((FFaaccttoorr ooff AAppooppttoossiiss SSttiimmuulluuss)),, wwhhiicchh iiss aa 4455--
kkDDaa ggllyyccoossyyllaatteedd ttyyppee 11 ttrraannssmmeemmbbrraannee
rreecceeppttoorr aanndd aa mmeemmbbeerr ooff TTNNFF ssuuppeerrffaammiillyy,,
lliiggaatteess ttoo iittss lliiggaanndd ((FFaass--LL)) rreessuullttiinngg iinn
ffoorrmmaattiioonn ooff aa ddeeaatthh--iinndduucciinngg ssiiggnnaalliinngg
ccoommpplleexx ((DDIISSCC)),, wwhhiicchh ccoonnttaaiinnss tthhee FFaass--
aassssoocciiaatteedd ddeeaatthh ddoommaaiinn pprrootteeiinn ((FFAADDDD)),,
aaccttiivvaattiinngg iinniittiiaattoorr ccaassppaassee ((ccyysstteeiinnee
aassppaarrttaassee)) 88 aanndd 1100,, tthhaatt iinn ttuurrnn aaccttiivvaatteess tthhee
eexxeeccuuttiioonneerr ccaassppaasseess 33,,66,,77..

18. BBaaxx
 BBaaxx ((BBccll--22 AAssssoocciiaatteedd XX--pprrootteeiinn)) iiss aa pprroo--
aappooppttoottiicc ggeennee tthhaatt wwaass ddiissccoovveerreedd aass aa
ffiirrsstt ggeennee iinn aappooppttoottiicc ccaassccaaddee iinniittiiaatteedd
bbyy pp5533 ggeennee..
 IItt’’ss aa ccyyttooppllaassmmiicc pprroo--aappooppttoottiicc BBccll--22
ffaammiillyy mmeemmbbeerr..

19. Proapoptotic Stimuli
DDeeaatthh rreecceeppttoorr
FFaass//FFaass LLiiggaanndd
TTNNFF//TTNNFFRR
SSttrreessss
HHeeaatt SShhoocckk
UUllttrraa VViioolleett
DDNNAA DDaammaaggee
CChheemmootthheerraappyy
RRaaddiiaattiioonn
GGrroowwtthh ffaaccttoorr
oorr CCyyttookkiinnee
DDeepplleettiioonn
pp5533
CCeellll DDeeaatthh SSiiggnnaall
BBccll--22
AAccttiivvaattiioonn ooff CCaassppaasseess
CClleeaavvaaggee ooff DDeeaatthh ssuubbssttrraatteess
AAppooppttoossiiss
DDeeggrraaddaattiioonn ooff CChhrroommoossoommaall DDNNAA

21. The Caspases Family

22.  PP5533 hhaass bbeeeenn iimmpplliiccaatteedd iinn tthhee ccoonnttrrooll ooff cceellll ccyyccllee,,
DDNNAA rreeppaaiirr aanndd ssyynntthheessiiss,, cceellll ddiiffffeerreennttiiaattiioonn,,
ggeennoommiicc ssttaabbiilliittyy aanndd pprrooggrraammmmeedd cceellll ddeeaatthh..
 MMuuttaanntt ffoorrmm ccaann aacctt aass aa ddoommiinnaanntt oonnccooggeennee,, wwhheerreeaass
wwiilldd--ttyyppee PP5533 hhaass cchhaarraacctteerriissttiiccss ooff aa rreecceessssiivvee
ttuummoouurr--ssuupppprreessssoorr ggeennee..
 MMuuttaattiioonn aannaallyyssiiss hhaavvee iinnddiiccaatteedd tthhaatt eevveenn nnoorrmmaallllyy
llooookkiinngg ssuunn--eexxppoosseedd sskkiinn mmaayy hhaavvee mmuuttaanntt ffoorrmm ooff
PP5533..

23.  TThheessee cchhaannggeess iinn PP5533 eexxpprreessssiioonn oobbsseerrvveedd aafftteerr
ttrreeaattmmeenntt mmaayy ppllaayy aa rroollee iinn mmeeddiiaattiinngg tthhee
eeffffeeccttss ooff ssuucchh ttrreeaattmmeenntt mmooddaalliittiieess oonn tthhee
eeppiiddeerrmmiiss,, aass wweellll aass pprreevveennttiioonn ooff aaccttiinniicc
nneeooppllaassiiaa bbyy aaddjjuussttiinngg aannyy ddiissttuurrbbaannccee iinn tthhee
pprroolliiffeerraattiioonn//aappooppttoossiiss bbaallaannccee oobbsseerrvveedd iinn
pphhoottooaaggeedd ffaacciiaall sskkiinn..
(El-Domyati et al., 2003 & 2007)

24.  The P53 tumour-suppressor ggeennee iiss tthhee ccllaassssiicc
eexxaammppllee ooff tthhee ttuummoouurr--ssuupppprreessssoorr ggeenneess tthhaatt ccaann aacctt
aass aann oonnccooggeennee,, ssiinnccee iitt iiss ffoouunndd mmuuttaatteedd iinn mmoorree tthhaann
5500%% ooff hhuummaann ccaanncceerrss..
 MMuuttaattiioonnss ooff PP5533 ggeennee hhaavvee bbeeeenn rreeppoorrtteedd iinn nnoonn--
mmeellaannoommaa sskkiinn ccaanncceerrss lliikkee BBCCCC,, SSCCCC,, aass wweellll aass
AAccttiinniicc KKeerraattoossiiss ssuuggggeessttiinngg tthhaatt lloossss ooff PP5533 ffuunnccttiioonn
iiss aann eeaarrllyy eevveenntt iinn sskkiinn ccaarrcciinnooggeenneessiiss..

25. (Ponten and Lundeberg, 2003)
TThhiiss aalltteerraattiioonn iinn pprroolliiffeerraattiioonn//aappooppttoossiiss bbaallaannccee ccoouulldd ppllaayy aann aaccttiivvee
..rroollee iinn ttuummoorriiggeenneessiiss

26.  Mutations in oncogene lead ttoo ““ggaaiinn ooff ffuunnccttiioonn””,,
wwhhiicchh ssiiggnnaallss tthhee cceellll ttoo kkeeeepp oonn ddiivviiddiinngg aanndd
ddiivviiddiinngg wwiitthhoouutt rreessttrraaiinntt..
 IInn ccoonnttrraasstt,, mmuuttaattiioonn iinn ttuummoouurr--ssuupppprreessssoorr ggeenneess
lleeaaddss ttoo ““lloossss ooff ffuunnccttiioonn”” iinn mmeecchhaanniissmmss bbyy wwhhiicchh
cceellll oorrddiinnaarriillyy pprreevveennttss iittsseellff ffrroomm rreepplliiccaattiinngg iiff iitt hhaass
ssuussttaaiinneedd ppootteennttiiaallllyy ddaannggeerroouuss ddaammaaggee ttoo iittss DDNNAA..

27.  TThhuuss,, wwiilldd ttyyppee ooff PP5533
iiss ccoonnssiiddeerreedd aa ttuummoouurr
ssuupppprreessssoorr ggeennee..
WWhheerreeaass,, mmuuttaatteedd
ffoorrmm ooff PP5533 ccaann aacctt
lliikkee aa ddoommiinnaanntt
oonnccooggeennee..

28.  NNeeww ddiiaaggnnoossttiicc aanndd pprrooggnnoossttiicc ssttrraatteeggiieess ccoouulldd bbee
uunnddeerrttaakkeenn bbaasseedd oonn tthhee ddeetteeccttiioonn ooff ttiissssuuee PP5533 aanndd
aappooppttoossiiss iinn ccaanncceerr ppaattiieennttss..
 FFuuttuurree tthheerraappyy bbaasseedd oonn tthhee rreenneewwaall ooff PP5533
ffuunnccttiioonn,, oorr ddeevveellooppmmeenntt ooff ddrruuggss tthhaatt mmiimmiicc
ttuummoouurr--ssuupppprreessssoorr ffuunnccttiioonn,, oorr iinnhhiibbiittiinngg mmuuttaattiioonnss
aaccqquuiirreedd aaccttiivviittyy,, oorr iinndduucciinngg aappooppttoossiiss wwoouulldd bbee ooff
uuttmmoosstt iimmppoorrttaannccee ttoo tthhee aapppprrooaacchheess ffooccuussiinngg oonn
rreessttoorraattiioonn ooff ttuummoouurr ssuupppprreessssoorr ffuunnccttiioonn aanndd
ttuummoouurr mmaannaaggeemmeenntt..