Centrosome
N., liczba mnoga: centrosomy
struktura cytoplazmatyczna znajduje się w pobliżu jądra; składa się z dwóch ortogonalnie ułożonych centrioli otoczonych amorficzną masą materiału perycentriolarnego
zdjęcie: elektronowy mikrograf centrosomu w dzielącej się komórce (patrz czarna strzałka).
spis treści
definicja centrosomu
Co to jest centrosom?, Centrosom jest uważany za główny ośrodek organizujący mikrotubule (MTOC), dlatego reguluje adhezję komórek, ruchliwość i polaryzację. Promuje również organizację bieguna wrzeciona w komórce zwierzęcej podczas replikacji mitotycznej. Wady funkcji wrzecionowatej organizacji występują w wielu nowotworach i mogą być przypisywane niestabilności genomowej. Irrregularne lub dodatkowe centrosomy mogą przyczyniać się do nieprawidłowego podziału komórek.
co robi centriole?, Centriol jest głównym składnikiem centrosomu; pełni ważną funkcję jako ciała podstawne, które przyczyniają się do rozwoju i tworzenia wici i rzęsek, które mają ważne funkcje rozwojowe, fizjologiczne i chorobowe. Dlatego ścisła Regulacja liczby centrosomów i centrioli jest niezbędna do utrzymania zdrowego organizmu.,
pod koniec XIX wieku Theodor Boveri uświadomił sobie znaczenie centrosomu, stawiając wiele kluczowych pytań, które intrygują nas teraz na temat kontroli liczby centrosomalnej i funkcji centrosomu w rozwoju wielu rodzajów nowotworów.
od ponad 30 lat wiadomo, że centrosom replikuje się w fazie s cyklu komórkowego. Jednak, mimo że licencje DNA są dobrze poznane, mechanizm replikacji centrosomu lub regulacji nie są w pełni poznane., Dodatkowo centriole w komórkach zwierzęcych mogą reformować de novo, jeśli zostały naturalnie lub sztucznie wyeliminowane lub uszkodzone.
czym jest centrosom w komórce? Centrosome z dwa centriole jest organelle zaangażowany w kilka procesy w komórce wliczając embriogenesis, czucia i ruchu.
w przeszłości uważano, że centrosomy są dziedziczone przez replikację centrosomu z istniejącego centrosomu, ponieważ centrosom jest przekazywany podczas zapłodnienia do zygoty, ponadto jest ważnym organelle dla spermatogenezy., Jednak ostatnie badania wykazały, że centrosomy są w większości uzyskiwane de novo bez użycia istniejącego centrosomu jako szablonu; dodatkowo, podczas zapłodnienia, centrosom Zwykle rozkłada się przed zapłodnieniem w oocytie, więc potomstwo nie polega na centrosomie rodziców podczas embriogenezy.
czy centriole i centrosome to to samo? Nie, centriole jest częścią centrosomu. Centrosome zazwyczaj zawiera dwa centriole rozmieszczone prostopadle do siebie; centriole składają się z mikrotubul, które są niezbędne dla podziału komórkowego.,
dlatego podczas podziału komórki dwa centriole przemieszczają się po obu stronach jądra, aby zainicjować podział mitotyczny. Centriole uwalniają mitotyczne wrzeciona, które ciągną chromosom z obu stron, aby rozpocząć replikację mitotyczną.
Gdzie jest centrosom? Centrosome jest obszar, gdzie centriole normalnie są obecne. Gdy komórka nie przechodzi podziału mitotycznego, dwa centriole wskazują położenie jądra podczas badania, ponieważ centriole są zwykle obecne obok jądra.
Centrosomy są jednym z podstawowych ośrodków nukleacji mikrotubul., Mają zdolność organizowania tablic mikrotubul w komórkach zwierzęcych poprzez kontrolowanie ich zakotwiczenia i ich uwalniania. Centrosom komórek zwierzęcych jest bardziej elastyczny i bardziej złożony niż komórki grzybicze, mimo że mechanizmy molekularne są powszechnie zaangażowane w komórki grzybicze i zwierzęce.
zachowanie centrosomu różni się w zależności od fazy komórkowej cyklu komórkowego i tego, czy jest to komórka spoczynkowa, czy komórka rosnąca. Ponadto zachowanie centrosomu różni się w fazie G1 niż w fazie S.
czy komórki roślinne mają centrosomy?, Organizacja mikrotubul jest niezbędna do prawidłowego podziału komórek. Centrosomy są głównymi organelami odpowiedzialnymi za organizację mikrotubul wewnątrz dzielącej się komórki. Jednak większość komórek roślinnych nie zawiera centrosomów. Alternatywnie komórki roślinne zawierają inne Centra organizujące mikrotubule, które działają jako alternatywa dla centrosomów.
ostatnie badania wykazały, że mikrotubule mogą organizować się w tablice, jeśli występują niektóre rodzaje białek motorycznych., Centrosom znajdujący się w komórkach organizmów wielokomórkowych pochodzi z ciała podstawowego znajdującego się w organizmach jednokomórkowych. Centrosom organizuje cytoszkielet komórki, jak również różne funkcje komórkowe, takie jak mobilność, adhezja, polarność i wewnątrzkomórkowy handel.
podczas proliferacji centrosomy replikują się w fazie s cyklu komórkowego, dzięki czemu dwa centrosomy mogą przyczynić się do podziału komórkowego za pomocą wrzecion mitotycznych., Dodatkowo centrosom pośredniczy w ułożeniu i montażu wrzeciona mitotycznego podczas mitozy, co jest niezbędne do prawidłowej segregacji chromosomów, mimo że centrosom nie jest konieczny do tego procesu, jednak replikacja centriolu jest zorganizowana z cyklem komórkowym.
struktura centrosomów
czym są centrosomy?, W komórkach zwierzęcych badacze zazwyczaj definiują centrosome jako główny ośrodek organizujący mikrotubule, który jest odpowiedzialny za organizację i zarodkowanie mikrotubul. Mikrotubule wspomagają ich cytoszkielet; ponadto wpływają na polaryzację komórek, łącząc ich końce z centrosomem.
główny centrosom jest zwykle obecny w pobliżu jądra komórkowego, aby inne specyficzne miejsca w komórce mogły być zajęte przez inne organelle związane z mikrotubulami., Centrosome składa się z dwóch centrioli, które są otoczone i połączone przez włókna i materiału pericentriolar.
każdy centriol składa się z dziewięciu trojaczków mikrotubul tworzących strukturę w kształcie beczki. Dwa centriole są prostopadłe do siebie. Różnią się one konstrukcyjnie od siebie. Centriole macierzyste charakteryzują się dystalnymi i subdystalnymi wyrostkami, które służą jako ciała bazalne poprzez zakotwiczenie centrioli w błonie komórkowej.,
Kiedy komórki dzielą się, mikrotubule powstają z centrosomu, aby kierować ruchem pęcherzyków i organelli podczas mitotycznego i mejotycznego podziału komórek. Para centrioli jest połączona ze sobą dużym białkiem przez proksymalny region.
ponieważ centriole są rozwinięte z ciał podstawnych, są do nich strukturalnie podobne. Centrosom można wykryć za pomocą mikroskopu świetlnego w komórkach eukariotycznych, jest on otoczony błoną białkową zwaną materiałem pericentriolarnym.,
centrosom odgrywa główną rolę w kilku funkcjach, takich jak organizacja mikrotubul komórkowych, dlatego zakotwiczenie, uwolnienie i zarodkowanie mikrotubul centrosomu wymaga udziału kilku białek.
dwa centriole w centrosome, matka centriole i córka centriole, są funkcjonalnie i strukturalnie różne. Jednak oba centriole mają mikrotubule, które przyczyniają się do procesu podziału komórki. Centriole matki charakteryzuje się obecnością dziewięciu wyrostków ułożonych w dwa zestawy w jego dystalnej części., Wyrostki te są niezbędne, na przykład, w mikrotubule zakotwiczenia, jak również centriole matki dokowania podczas ciliogenezy na błonie osocza w komórce wewnętrznej.
długość centriole córki wynosi około 80% długości centriole matki. Centriole córka nie może dokować centriole w błonie osocza podczas ciliogenezy, ponieważ nie ma dziewięć dystalnych przydatków. Dodatkowo, centrosome jest wyśrodkowany tylko przez matkę centriole.,
cechy centriolu determinują jego właściwości, takie jak reprodukcja, polarność, stabilność i dynamiczność centrosomu. Centriole są bardzo stabilne, dlatego ich mikrotubule są odporne na detergenty i zimno. Stabilność ta jest zapewniana przez składniki centrioli, takich jak białka wstęgowe i tektiny, tak aby centriole przetrwały przez kilka pokoleń komórki.,
funkcje Centrosomów
główne funkcje centrosomów omówiono poniżej. Ich funkcje obejmują pełnienie funkcji MTOC, wici i organizacji rzęsek oraz regulację cyklu komórkowego.,
centrosomy jako mtoc
centrosomy mają różne funkcje w komórce, jednak główną funkcją centrosomu jest jego działanie jako mtoc. Centrosome organizuje mikrotubule macierzy w zależności od jego zdolności do zakotwiczenia, uwalniania lub nukleate mikrotubules., Materiał pericentriolarny, jak również niektóre kinazy białkowe biorą udział w zarodkowaniu mikrotubul podczas mitozy centrosomu.
podczas mitozy materiał pericentriolarny, który nukleatuje i zakotwicza mikrotubule cytoplazmatyczne. Gdy komórka przygotowuje się do podziału, materiał nadjądrowy jest zagęszczany w mechanizmie zwanym dojrzewaniem centrosomu. Mikrotubule zakotwiczenie zależy od różnych molekuł, podczas gdy inne mikrotubule serwujące proteiny odgrywają rolę w mikrotubule remodeling jak również różnicowanie pewnych typów komórek, takich jak komórki nabłonkowe.,
zmiany w mikrotubule potencjału nukleacyjnego centrosomu podczas cyklu komórkowego wydają się być motywowane przez równowagę między czynnikami, które mogą ułatwić lub ograniczyć rekrutację podczas mitozy i międzyfazę mikrotubul organizujących cząsteczki. Fosforylacja białek jest ważna w tym procesie, w którym kinazy, podobnie jak Aurora-A, promują zarodkowanie mikrotubul.
Aurora-A może również promować rozwój mikrotubul z centrosomu za pomocą fosforylacji białka centrosomu.,
Flagella i rzęski
Flagella i rzęski pochodzą z mikrotubul. Są to projekcje, które umożliwiają komórce poruszanie się lub promowanie ruchu substancji otaczających komórkę. Podczas różnych procesów rozwojowych i komórkowych, wici i rzęski mają wielką rolę w rozwoju embrionalnym, czucia, propagacji sygnałów i ruchliwości.
wczesne stadia rozwoju rzęsek nie są jasno poznane, takie jak tworzenie się ciała podstawnego z centriolu., In contrast, centrioles as well as centrosomes can also be formed from cilia and flagella in vertebrate ciliated cells.
Cell cycle regulation of cell cycle
Centrosomes act as a platform of signaling because it includes regulatory complexes such as checkpoint proteins and tumor suppressors., Jak sugerowano, aby kontrolować Przejście G1-S I cytokinezę, centrosom może regulować cykl komórkowy.
Ewolucja Centrosomów
ewolucja centrosomów u eukariotów odzwierciedla zróżnicowanie komórek eukariotycznych między różnymi organizmami pod względem odbioru SENSORYCZNEGO, przemieszczania się lub podziału w odniesieniu do naturalnego procesu ewolucyjnego i adaptacji organizmu.
Uważa się, że odgrywa rolę w utrzymaniu polaryzacji komórek, a także w symetrycznym łamaniu komórek., Centrosom był badany jako organelle koordynujące cytokinezę i kariokinezę.
aby uniknąć rozwoju partenogenetycznego, centrosom był nieobecny w niezapłodnionym jajku. Izolacja centrosomu od muchy i człowieka w ostatniej dekadzie ujawniła wiele białek u eukariotów.
niewielka ilość konserwowanych białek została zidentyfikowana przez genomikę funkcjonalną. Białka te odgrywają rolę w inicjacji organów podstawnych i montażu centrosomu oraz w reprodukcji centrosomu., Biochemiczny skład centrosomu odzwierciedla jego złożoność struktury. Macierz centrosomalna lub centriole zawierają więcej niż 100 białek i białka te mogą zawierać produkty genów chorobowych, np. geny, które przyczyniają się do zespołu mikrocefali.,
oprócz przywracania diploidy, podstawowe ciało/centrosome jest odpowiedzialne za określenie polaryzacji zarodka podczas zapłodnienia, gdzie zapłodnienie jaja u zwierząt obejmuje przeniesienie podstawowego ciała związanego z głową plemnika w kierunku centrosomu związanego z przedjądrem męskim.
do reprodukcji centrosomu potrzebne są dwa cykle podziału komórki. Prowadzi to do obecności ogólnej asymetrii pozwalającej na obecność córki i matki centriole w centrosomie., Polaryzacja komórek jest kontrolowana przez centrosom podczas wzrostu tkanek, migracji i homeostazy.
znaczenie biologiczne
centrosom jest biologicznie ważnym organelle. Kontroluje polaryzację ogniwa, a także położenie jądrowe. W związku z tym wpływa na asymetryczny rozkład organelli w komórce.,
centrosom organizuje mikrotubule u eukariotów, może być replikowany lub syntetyzowany de novo, dlatego centrosomy mogą być resyntetyzowane po ich zniszczeniu.
centrosom jest odpowiedzialny za zarodkowanie mikrotubul. Ma fundamentalną rolę w licznych procesach komórkowych, takich jak utrzymanie polaryzacji komórek, położenie, rozmieszczenie organelli w komórce, chemotaksja, migracja komórek i Kierunkowy transport pęcherzyków, oprócz montażu wrzecion podczas podziału mejotycznego i mitotycznego w kilku typach komórek.,
centrosom kontroluje polaryzację i położenie mikrotubul wewnątrz komórki. W konsekwencji ma pośredni wpływ na organelle komórkowe, które mogą wchodzić w interakcje z mikrotubulami, takimi jak włókna cytoszkieletu. Dlatego centrosom jest znany jako „dynamiczny środek komórki”.
morfologia, liczba i rozmieszczenie centrosomów różnią się w obrębie tej samej komórki. Ponadto ich funkcja w mikrotubulach nuklearnych może być różna., Chociaż typowa komórka eukariotyczna zawiera jeden chromosom, liczba centrosomów duplikuje się podczas mitotycznego podziału komórki.
dwa utworzone centrosomy kierują dwubiegunowym zespołem wrzeciona dla prawidłowej segregacji chromosomów. Dodatkowo, dla prawidłowej progresji cyklu komórkowego, białka związane z centrosomem pośredniczą w interakcji między enzymem a jego substratem w celu koordynowania funkcji komórkowych i kontroli centrosomu.,
kontrowersje związane z koniecznością
chociaż centrosom uważa się za niezbędne organelle w procesie podziału komórki zwierzęcej, jednak ostatnie badania wykazały, że centrosomy nie są niezbędne do przejścia fazy G1-S. Odkrycie to opierało się na badaniu, w którym ludzka komórka postępowała w fazie G1, mimo że centrosom został usunięty za pomocą lasera lub mikrochirurgii., Jednak centrosome jest niezbędny do przejścia fazy G1 – s, w której badanie wykazało, że utrata centrosome doprowadziła do zatrzymania G1, gdy centriole zostało ablowane, a następnie silne narażenie na światło, które wytwarzało duży stres do centriole w fazie G1.
pomimo istnienia centrosomów na biegunach wrzeciona w większości komórek, zwykle nie są one obecne podczas podziału mejotycznego żeńskiego oocytu. Ponadto w komórkach roślin wyższych nie występują centrosomy., U niektórych gatunków centriole przyczyniają się do orientacji wrzecion, a także zapewnienia wierności mitotycznej. Dodatkowo centriole są ważne dla tworzenia wici i rzęsek.
centrosome i choroby
centrosome jest w znacznym stopniu zaangażowany w regulację cyklu komórkowego; dlatego oczekuje się, że będzie odgrywać rolę w guzowatości., W prawie wszystkich postaciach ludzkich nowotworów, w tym wątroby, piersi, szpiku kostnego, jelita grubego, prostaty i raka szyjki macicy stwierdzono nieprawidłowości w liczbie, strukturze i wielkości centrosomu.
amplifikacja centrosomu występuje z powodu wyczerpania białka supresorowego (RB) u ssaków, a także niedoboru genu raka piersi BRCA1, amplifikacja centrosomu może również wystąpić z powodu nadekspresji Aurory oprócz innych kinaz, które biorą udział w progresji raka.,
amplifikacja centrosomu może wystąpić z powodu wad cytokinezy lub dysregulacji w mechanizmie replikacji, co może prowadzić do niestabilności chromosomu komórki.
amplifikacja centrosomalna w raku prowadzi do defektów w sygnalizacji rzęsek, zmienionego funkcjonowania mikrotubul, opóźnionych chromosomów i asymetrycznego podziału komórek, co prowadzi do nadproliferacji.