Апоптоз представляет собой длинную цепь событий, в которых митохондрии, как правило, играют центральную роль. Одним из индукторов апоптоза служат АФК. При этом роль АФК состоит главным образом в том, что они нарушают барьерную функцию внешней митохондриальной мембраны и позволяют выйти в цитоплазму митохондриальным белкам, локализованным в межмембранном пространстве. Некоторые из этих белков обладают способностью индуцировать апоптоз. К ним относятся, как это ни неожиданно, белок электрон-транспортной цепи цитохром с, а также apoptosis-inducing factor (AIF), белок smac, протеаза omi и эндонуклеаза G.
Каждый из названных выше белков по-своему стимулирует апоптоз. Так, AIF, открытый в начале 1996 г. парижским биологом Г. Кремером, отправляется, выйдя из митохондрий, в клеточное ядро, где связывается с ДНК. В этом, по-видимому, участвуют 28 положительно заряженных аминокислотных остатков AIF, вынесенных на поверхность белковой глобулы и связывающихся с анионами фосфатных остатков ДНК. В результате ДНК теряет нативную конформацию и становится объектом нуклеаз. Одна из них (эндонуклеаза G) также приходит из митохондрий и вызывает межнуклеосомные разрывы ДНК. У некоторых животных AIF образует комплекс с эндонуклеазой G, повышая ее активность.
В том же 1996 г., но на несколько месяцев позже Г. Кремера, К. Уанг и сотрудники (и независимо от него в начале 1997 г. Д.Д. Ньюмейер) в США показали, что давно известный биоэнергетикам цитохром с имеет, наряду с дыхательной, также и другую, функцию — запускает целый каскад процессов, приводящих к запрограммированной гибели клетки. Выйдя из митохондрий, цитохром с связывается с белком, названным «фактором, активирующим апоптическую протеазу 1» (apoptosis protease activating factor 1, или Apaf-1). Полученный комплекс присоединяет АТР и превращается в частицу, названную апоптосомой. Апоптосома сорбирует на своей поверхности несколько молекул белка, известного как прокаспаза 9. Сблизившись, молекулы прокаспазы 9 активируют друг друга (переход прокаспаза 9 ^ каспаза 9). Активные каспазы 9 атакуют прокаспазу 3, отщепляя часть ее полипептидной цепи, в результате чего получается активная каспаза 3. Объектом действия этой протеазы оказывается целая группа внутриклеточных белков. Все они занимают ключевые позиции на метаболической карте или играют важнейшую роль в структурной организации клетки. Одним из результатов всех этих событий становится межнуклеосомное расщепление ядерной ДНК. Роль smac и omi, двух других проапоптозных белков, также освобождающихся, подобно цитохрому с, AIF и эндонуклеазе G, из митохондрий в цитозоль, состоит в дополнительной активации каскада, запускаемого цитохромом с.