Centrosome
n., plural: centrosomer
En cytoplasmatisk struktur som ligger nära kärnan; består av två ortogonalt arrangerade centrioler omgivna av en amorfos massa av pericentriolärt material
foto: elektron micrograph av Centro i en delande cell (se svart pil).
Innehållsförteckning
Centrosome Definition
vad är en centrosome?, Centrosomet anses vara det huvudsakliga mikrotubule-organiserande centret (MTOC) som reglerar celladhesion, motilitet och polaritet. Det främjar också spindelpolens organisation i en djurcell under mitotisk replikering. Defekter i spindelorganisationens funktion är närvarande i många cancerformer och kan hänföras till genomisk instabilitet. Irrregular eller extra centrosomer kan bidra till onormal celldelning.
vad gör en centriole?, En centriole är huvudkomponenten i centrosom; den har en viktig funktion som basala kroppar som bidrar till utveckling och bildning av flagella och cilia, som har viktiga utvecklings -, fysiologiska och sjukdomsfunktioner. Därför är strikt reglering av antalet centrosomer och centrioler avgörande för att upprätthålla en hälsosam organism.,
i slutet av artonhundratalet, Theodor Boveri insåg vikten av centrosome, höja många av de viktigaste frågorna som intriger oss nu om kontrollen av centrosomal nummer och funktionen av centrosome i utvecklingen av många typer av cancer.
i mer än 30 år har centrosomen varit känd för att replikera under cellcykelns S-fas. Även om DNA-licensiering är väl förstådd, är mekanismen för centrosomreplikation eller reglering inte fullständigt förstådd., Dessutom kan centrioler i djurceller reformera de novo om de var naturligt eller artificiellt elimineras eller skadas.
vad är centrosom i en cell? En centrosom med två centrioler är en organell involverad i flera processer i cellen inklusive embryogenes, sensation och locomotion.
tidigare troddes centrosomer vara ärvda genom centrosomreplikation från en befintlig centrosom eftersom centrosomet passeras under befruktning till zygoten, dessutom är det en viktig organell för spermatogenes., Nya studier har dock visat att centrosomer oftast härleds de novo utan att använda en befintlig centrosom som mall; dessutom, under befruktning, försämras centrosomet vanligtvis före befruktning i oocyten så att avkomman inte förlitar sig på föräldrarnas centrosom under embryogenesen.
Är centriole och centrosome samma? Nej, centriole är en del av centrosome. Centrosome innehåller vanligtvis två centrioler anordnade vinkelrätt mot varandra; centrioler består av mikrotubuli som är väsentliga för cellulär uppdelning.,
därför, under celldelning, flyttar de två centriolerna till båda sidor av kärnan för att initiera mitotisk uppdelning. Centrioler släpper mitotiska spindlar som drar kromosomen från båda sidor för att starta mitotisk replikering.
Var är centrosom? Centrosome är det område där centrioler normalt är närvarande. När cellen inte genomgår mitotisk uppdelning indikerar de två centriolerna kärnans position vid undersökning eftersom centriolerna normalt är närvarande bredvid kärnan.
centrosomer är en av de grundläggande microtubule nukleating centers., De har förmågan att organisera matriser av mikrotubuli i djurceller genom att kontrollera deras förankring och deras frisättning. Djurcellen centrosome är mer flexibel och mer komplex än svampceller, även om molekylära mekanismer ofta är involverade i svamp-och djurceller.
Centrosome beteende skiljer sig beroende på cellfasen av cellcykeln, och om det är en quiescent cell eller en växande cell. Dessutom skiljer sig centrosome beteende i G1-fasen än S-fasen.
har växtceller centrosomer?, Microtubules organisation är viktigt för korrekt celldelning. Centrosomer är de viktigaste organellerna som ansvarar för organisationen av mikrotubuli inom delningscellen. De flesta växtceller innehåller emellertid inte centrosomer. Alternativt innehåller växtceller andra mikrotubule-organiserande centra som fungerar som ett alternativ för centrosomer.
nya studier har visat att mikrotubuler kan organisera sig i arrayer om vissa typer av motorproteiner är närvarande., Den centrosom som finns i cellerna av multicellulära organismer härstammar från den basala kroppen som finns i de unicellulära organismerna. Centrosomet organiserar cellens cytoskelett samt olika cellulära funktioner som rörlighet, vidhäftning, polaritet och intracellulär trafficking.
under proliferationen replikerar centrosomerna vid cellcykelns S-fas så att de två centrosomerna kan bidra till celldelningen med hjälp av mitotiska spindlar., Dessutom medierar centrosomet arrangemanget och monteringen av den mitotiska spindeln under mitos, vilket är nödvändigt för korrekt kromosomsegregering, även om centrosomet inte är nödvändigt för denna process, men centriolereplikation är organiserad med cellcykeln.
centrosome struktur
vad är centrosomer?, I djurceller definierar forskare vanligtvis centrosom som det huvudsakliga mikrotubule-organiserande centret som är ansvarigt för organisation och kärnbildning av mikrotubuli. Microtubules hjälper till med stödet av deras cytoskeleton; dessutom påverkar de cellpolariteten genom att binda sina ändar till centrosomet.
huvudcentrosomen är vanligtvis närvarande nära kärnan för att tillåta andra specifika platser i cellen att upptas av andra mikrotubulassocierade organeller., Centrosomet består av två centrioler som är omgivna och sammankopplade av fibrer och pericentriolärt material.
varje centriole består av nio tripletter av mikrotubuler som bildar en tunnformad struktur. De två centriolerna är vinkelräta mot varandra. De är strukturellt olika från varandra. Modercentriolen kännetecknas av distala och subdistala bilagor som fungerar som basala kroppar genom att förankra centriolerna till cellmembranet.,
när celler delar sig uppstår mikrotubuler från centrosomet för att styra vesikel-och organelltrafik under mitotisk och meiotisk celldelning. Paret centrioler är förbundna med ett stort protein genom den proximala regionen.
eftersom centriolerna utvecklas från de basala kropparna liknar de strukturellt dem. Centrosomet kan detekteras med ett ljusmikroskop i eukaryota celler, det är omgivet av ett proteinmembran som kallas pericentriolärmaterialet.,
centrosomet spelar en viktig roll i flera funktioner som organisationen av cellmikrotubuler, därför kräver förankring, frisättning och kärnbildning av centrosommikrotubulerna deltagande av flera proteiner.
de två centriolerna i centrosome, moderen centriole och dottern centriole, är funktionellt och strukturellt olika. Båda centriolerna har dock mikrotubuli som bidrar till processen med celldelning. Modercentriolen kännetecknas av närvaron av nio bilagor anordnade i två uppsättningar vid sin distala del., Dessa bihang är väsentliga, till exempel, i microtubules förankring samt mor centriole dockning under ciliogenes vid plasmamembranet i en infälld cell.
dotter centriole längd är ca 80% av längden på moder centriole. Dottern centriole kan inte docka centriolerna vid plasmamembranet under ciliogenes eftersom det saknar de nio distala bilagorna. Dessutom centrosom är bara centrerad av moder centriole.,
funktionerna i centriolen bestämmer dess egenskaper, såsom reproduktion, polaritet, stabilitet och dynamicitet hos centrosomet. Centrioler är mycket stabila; därför är deras mikrotubuli resistenta mot tvättmedel och kyla. Denna stabilitet tillhandahålls av komponenterna i centriolerna som bandproteiner och tektiner så att centriolerna överlever över flera generationer av cellen.,
Centrosome funktioner
huvudfunktionerna för centrosomer diskuteras nedan. Deras funktioner inkluderar att fungera som mtoc, flagella och cilia organisation och reglering av cellcykeln.,
centrosomer som mtoc
centrosomer har olika funktioner i cellen, men centrosomens huvudsakliga funktion är hur den fungerar som mtoc. Centrosom arrangerar microtubule arrays enligt dess förmåga att förankra, släppa eller nukleera mikrotubuli., Pericentriolärmaterialet samt vissa proteinkinaser är involverade i kärnbildning av mikrotubuli under centrosommitos.
under mitos, det pericentriolära materialet som kärnar och förankrar cytoplasmiska mikrotubuli. När cellen förbereder sig för delning förtjockas perinukleärmaterialet i en mekanism som kallas centrosommognad. Microtubule förankring beror på olika molekyler, medan andra microtubule-servering proteiner spelar en roll i microtubule ombyggnad samt differentiering av vissa typer av celler, epitelceller.,
variationerna i centrosomes mikrotubulärkärnningspotential under cellcykeln verkar motiveras av en balans mellan faktorer som antingen kan underlätta eller begränsa rekryteringen under mitos och interfas av mikrotubulorganiserande molekyler. Proteinfosforylering är viktigt för denna process där kinaser, liksom Aurora-A, främjar kärnbildning av mikrotubuli.
Aurora-a kan också främja utvecklingen av mikrotubuler från centrosomet med hjälp av centrosomproteinfosforylering.,
Flagella and cilia organization
Flagella och cilia kommer från microtubules. De är projektioner som gör det möjligt för cellen att flytta, eller främja flyttning av ämnen som omger cellen. Under olika utvecklings-och cellulära processer har flagella och cilia en stor roll i embryonal utveckling, känsla, signalförökning och motilitet.
tidiga stadier av cilia utveckling är inte tydligt förstådda, såsom bildandet av basalkroppen från centriolen., 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., Som har föreslagits för att styra G1-S-övergången och cytokinesen kan centrosomen reglera cellcykeln.
Centrosome Evolution
utvecklingen av centrosomer i eukaryoter återspeglar variationen i eukaryota celler mellan olika organismer när det gäller sensorisk mottagning, förflyttning eller uppdelning med avseende på organismens naturliga evolutionära process och anpassning.
centrosomen har varit känd för att vara en ”polär corpuscle” av cellen. Det antas ha en roll i cellpolaritetsunderhåll samt symmetrisk cellbrytning., Centrosomet studerades som den organelle som samordnade cytokinesi och karyokinesi.
för att undvika partenogenetisk utveckling var centrosomet frånvarande från det obefruktade ägget. Isoleringen av centrosomet från flugan och människan under det senaste decenniet har avslöjat många proteiner i eukaryoter.
en liten mängd konserverade proteiner har identifierats av funktionella genomik. Dessa proteiner har en roll vid initiering av basala kroppar och centrosommontering och för reproduktion av centrosomet., Centrosomens biokemiska sammansättning återspeglar dess komplexitet i strukturen. Antingen innehåller centrosomalmatrisen eller centriolerna mer än 100 proteiner och dessa proteiner kan innehålla sjukdomsgenprodukter, t.ex. gener som bidrar till mikrocefali-syndromet.,
förutom att återställa diploidi är den basala kroppen/centrosomen ansvarig för bestämning av embryonets polaritet under befruktning där befruktningen av ägget hos djur innefattar överföring av den basala kroppen som är associerad med spermiehuvudet mot centrosomet, antingen den manliga pronukleusen.
två cykler av celldelning krävs för reproduktion av centrosom. Detta leder till närvaron av en allmän asymmetri som möjliggör närvaro av en dotter och en modercentriole i centrosom., Cellpolariteten styrs av centrosomet under tillväxten av vävnader, migration och homeostas.
biologisk betydelse
centrosome är en biologiskt viktig organell. Det styr cellens polaritet såväl som kärnpositioneringen. Därför påverkar den asymmetriska fördelningen av organeller i cellen.,
centrosomet organiserar mikrotubuli i eukaryoter, det kan replikeras eller syntetiseras de novo, därför kan centrosomer resynthesiseras efter deras förstörelse.
centrosom är ansvarig för kärnbildning av mikrotubuler. Den har en grundläggande roll i många processer i cellen, såsom upprätthållandet av cellpolaritet, position, fördelning av organeller i cellen, kemotaxi, cellmigration och riktad vesikeltransport, förutom montering av spindlar under meiotisk och mitotisk uppdelning i flera typer av celler.,
centrosom styr polariteten och positionen för mikrotubuli i cellen. Följaktligen har det ett indirekt inflytande på cellorganeller som kan interagera med mikrotubuli, såsom filament av cytoskelettet. Därför är centrosomet känt för att vara”cellens dynamiska centrum”.
morfologin, antalet och fördelningen av centrosomer varierar inom samma cell. Dessutom kan deras funktion vid kärnbildning av mikrotubuli också variera., Även om en typisk eukaryotisk cell innehåller en kromosom, dubblerar antalet centrosomer under cellens mitotiska uppdelning.
de två bildade centrosomerna styr den bipolära spindelmonteringen för korrekt kromosomavskiljning. Dessutom, för korrekt progression av cellcykeln, medierar proteinerna associerade med centrosomet interaktionen mellan ett enzym och dess substrat för att samordna cellulära funktioner och centrosomkontrollen.,
kontrovers över nödvändig
även om centrosomen tros vara en viktig organell för uppdelningen av en djurcell, visade dock nya studier att centrosomer inte är nödvändiga för övergången av G1-S-fasen. Detta fynd baserades på en studie där den mänskliga cellen utvecklades under G1-fasen trots att centrosomen avlägsnades med laser eller mikrokirurgi., Centrosomet är dock viktigt för övergången av G1-S-fasen där en studie visade att förlusten av centrosom ledde till G1-arrestering när centriolen ablaterades följt av stark ljusexponering som gav stor stress för centriolerna i G1-fasen.
trots förekomsten av centrosomer vid spindelns poler i de flesta celler är de vanligtvis inte närvarande under den meiotiska uppdelningen av den kvinnliga oocyten. Dessutom finns inga centrosomer närvarande i cellerna i högre växter., I vissa arter bidrar centriolen till spindlarnas orientering samt försäkran om mitotisk trohet. Dessutom är centrioler viktiga för bildandet av flagella och cilia.
centrosom och sjukdomar
centrosomet är mycket involverat i cellcykelregleringen; därför förväntas det ha en roll i tumorigenes., I nästan alla humana tumörformer, inklusive lever, bröst, benmärg, kolon, prostata och cervical cancer abnormiteter hittades i antalet, strukturen och storleken på centrosom.
centrosomförstärkning uppstår på grund av utarmning av tumörsuppressorprotein (Rb) hos däggdjur, liksom BRCA1-bröstcancergenenbrist, kan centrosomförstärkning också uppstå på grund av aurora en överexpression utöver andra kinaser som är involverade i utvecklingen av cancer.,
förstärkningen av centrosom kan uppstå på grund av defekter i cytokinesi eller från dysregulering i replikationsmekanismen, vilket kan leda till instabilitet i cellens kromosom.
den centrosomala förstärkningen i cancer leder till defekter i cilia-signalering, förändrad funktion av mikrotubuli, fördröjande kromosomer och asymmetrisk celldelning som leder till överproliferation.