ЦЕНТРИОЛЕС: ФУНКЦИЈЕ И КАРАКТЕРИСТИКЕ - НАУКА - 2025

У центриоле су цилиндрични објекти састављени од ћелијских кластера микротубуле. Сачињени су од протеина тубулина који се налази у већини еукариотских ћелија.

Повезани пар центриола, окружен обликом масе густе грађе која се назива перицентриоларни материјал (ПЦМ), чини структуру која се зове центросом.

Центриоле су цилиндричне структуре сачињене од гроздова микротубула. Већина центриола састоји се од девет низа микротубула распоређених у цилиндру.

Функција центриола је усмеравање састављања микротубула, које учествују у организацији ћелија (положај нуклеуса и просторни распоред ћелије), формирању и функцији флагела и цилија (цилиогенеза) и подели ћелија (митоза и мејоза).

Центриоле се налазе у ћелијским структурама познатим као центросоми у животињским ћелијама, а недостају у биљним ћелијама.

Дефекти у структури или броју центриола у свакој ћелији могу имати значајне последице за физиологију организма, производећи измене у одговору на стрес током упале, мушке неплодности, неуродегенеративних болести и формирања тумора, између осталог.

Центриола је цилиндричне грађевине. Пар повезаних центриола, окружен безобличном масом густих материјала (званих „перицентриоларни материјал“, или ПЦМ), формира композитну структуру која се назива „центросом“.

Они су се сматрали безначајним све до пре неколико година, када је закључено да су они главни органели у спровођењу ћелије и деликацији (митози) у еукариотским ћелијама (углавном код људи и других животиња).

Ћелија

Последњи заједнички предак читавог живота на Земљи била је једна ћелија, а последњи заједнички предак свих еукариота била је цилиредна ћелија са центриолама.

Сваки организам се састоји од групе ћелија у интеракцији. Организми садрже органе, органе чине ткива, ткива се састоје од ћелија, а ћелије се састоје од молекула.

Све ћелије користе исте молекуларне „грађевинске блокове“, сличне методе за чување, одржавање и изражавање генетских информација и сличне процесе енергетског метаболизма, молекуларног транспорта, сигнализације, развоја и структуре.

Микротубуле

У првим данима електронске микроскопије, ћелијски биолози су приметили дугачке тубуле у цитоплазми које су назвали микротубулама.

Запажене су морфолошки сличне микротубуле које формирају влакна митотског вретена, као компоненте аксона неурона и као структурални елементи у цилијама и флагелама.

Пажљивим прегледом појединих микротубула утврђено је да су све сачињене од 13 уздужних јединица (које се данас зову протофиламенти) сачињене од главног протеина (који је састављен из уско повезане α-тубулинске и β-тубулинске подјединице) и неколико протеина повезаних са микротубуле (МАП).

Поред њихових функција у другим ћелијама, микротубуле су кључне за раст, морфологију, миграцију и поларитет неурона, као и за развој, одржавање и опстанак и ефикасан нервни систем .

Важност деликатне интеракције између компоненти цитоскелета (микротубуле, актински филаменти, интермедијарни филаменти и септини) огледа се у неколико хуманих неуродегенеративних поремећаја повезаних са ненормалном динамиком микротубула, укључујући Паркинсонову болест и Алзхеимерову болест.

Цилиа и флагелла

Цилија и флагеле су органеле које се налазе на површини већине еукариотских ћелија. Сачињавају их углавном микротубуле и мембране.

Покретљивост сперме настаје услед покретних цитоскелетних елемената који се налазе у репу, званих аксонеми. Структура аксониме састоји се од 9 група по 2 микротубуле, молекуларни мотори (динеини) и њихове регулаторне структуре.

Центриоле играју централну улогу у цилиогенези и напредовању ћелијског циклуса. Сазревање центриола производи промену функције, што води од поделе ћелије до стварања цилија.

Дефекти у структури или функцији аксонема или цилија узрокују вишеструке поремећаје код људи који се називају цилиопатије. Ове болести погађају различита ткива, укључујући очи, бубреге, мозак, плућа и покретљивост сперме (што често доводи до мушке неплодности).

Центриоле

Девет троструких микротубула распоређених по ободу (формирајући кратки шупљи цилиндар) су „грађевни блокови“ и главна структура центриоле.

Дуго година се игнорисала структура и функција центриола, упркос чињеници да је до 1880-их центросом визуелно приказан светлосном микроскопијом.

Теодор Бовери је 1888. године објавио семинарско дело, описујући порекло центросома из сперме после оплодње. У својој краткој комуникацији из 1887. године Бовери је написао:

„Центросом представља динамички центар ћелије; Њена подјела ствара центре кћерских ћелија формираних око којих су симетрично организиране све остале ћелијске компоненте… Центросом је прави орган који дијели ћелију, посредује у нуклеарној и ћелијској диоби “(Сцхеер, 2014: 1) . .

Убрзо након средине 20. века, с развојем електронске микроскопије, понашање центриола је проучавао и објаснио Паул Сцхафер.

Нажалост, овај рад је у великој мери занемарен јер су истраживачи почели да се фокусирају на налазе Ватсона и Крицка о ДНК.

Центросом

Пар центриола, смештених поред нуклеуса и окомито једна на другу, "су центросом." Један од центриола познат је као "отац" (или мајка). Други је познат као "син" (или ћерка; мало је краћи и има базу причвршћену за базу мајке).

Проксимални крајеви (на месту спајања два центриола) уроњени су у протеински облак (можда до 300 или више) познат као центар за организовање микротубула (МТОЦ), јер он обезбеђује протеин потребан за изградњу микротубуле.

МТОЦ је такође познат као "перицентриоларни материјал", и негативно се набија. Супротно томе, удаљени крајеви (даље од везе два центриола) су позитивно набијени.

Пар центриола, заједно са околним МТОЦ-ом, познати су као "центросом".

Умножавање центросома

Када се центриоли почну дуплирати, отац и син се мало раздвајају, а затим сваки центриол почиње да формира нову центриолу у својој бази: отац са новим сином, а син са новим сопственим сином ("унук"). .

Док се догађа дуплирање центриола, ДНК језгра се такође дуплира и одваја. Односно, тренутна истраживања показују да су умножавање центриола и одвајање ДНК на неки начин повезани.

Умножавање и дељење ћелија (митоза)

Митотски процес се често описује у фази иницијатора, познатом као "интерфејс", а затим следе четири фазе развоја.

Током интерфазе, центриоле се умножавају и раздвајају на два пара (један од тих парова почиње да се креће ка супротној страни језгра) и ДНК се дели.

Након умножавања центриола, микротубуле центриоле се шире и поравнавају дуж главне осе језгре, формирајући „митотско вретено“.

У првој од четири фазе развоја (фаза И или „профаза“), хромозоми се кондензују и померају ближе један другом, а нуклеарна мембрана почиње да слаби и раствара се. Истовремено се формира митотичко вретено са паровима центриола који су сада смештени на крајевима вретена.

У другој фази (фаза ИИ или „метафаза“) жице хромозома поравнавају се са оси митотског вретена.

У трећој фази (фаза ИИИ или „Анафаза“), хромозомски ланци се деле и прелазе на супротне крајеве сада издуженог митотичког вретена.

Коначно, у четвртој фази (фаза ИВ или „телофаза“), нове нуклеарне мембране формирају се око раздвојених хромозома, митотичко вретено се распада, а одвајање ћелија почиње употпунити половином цитоплазме која иде са сваким новим језгром.

На сваком крају митотичког вретена, парови центриола врше важан утицај (очигледно повезан са силама које врше електромагнетна поља генерисана негативним и позитивним набојима на његовом проксималном и удаљеном крају) током целог процеса ћелијске деобе.

Центросом и имуни одговор

Изложеност стресу утиче на функцију, квалитет и трајање живота организма. Стрес изазван, на пример, инфекцијом, може довести до упале инфицираног ткива, активирајући имунолошки одговор у телу. Овај одговор штити погођени организам, елиминишући патоген.

Многи су аспекти функционалности имуног система добро познати. Међутим, молекуларни, структурни и физиолошки догађаји у које је центросом укључен остају енигма.

Недавна истраживања открила су неочекиване динамичке промене у структури, локацији и функцији центросома у различитим условима повезаним са стресом. На пример, после опонашања услова инфекције пронађено је повећање броја ПЦМ и микротубула у интерфазним ћелијама.

Центросоми на имунолошкој синапси

Центросом има веома важну улогу у структури и функцији имунолошке синапсе (СИ). Ова структура је формирана специјализованим интеракцијама између Т ћелије и ћелије која представља антиген (АПЦ). Ова интеракција ћелија-ћелија иницира миграцију центросома према СИ и његово последично спајање на плазма мембрану.

Спајање центросома у СИ је слично ономе које је опажено током цилиогенезе. Међутим, у овом случају он не покреће састављање цилија, већ учествује у организацији СИ и излучивању цитотоксичних везикула за лизирање циљних ћелија, постајући кључни орган у активирању Т ћелија.

Центросомски и топлотни стрес

Центросом је мета „молекуларних шарперона“ (скупа протеина чија је функција да помажу савијању, склапању и ћелијском транспорту осталих протеина) који пружају заштиту од изложености топлотном удару и стресу.

Фактори стреса који утичу на центросом укључују оштећења ДНК и топлоту (као што су претрпеле ћелије грозних пацијената). Оштећење ДНК покреће путеве поправке ДНК, што може утицати на функцију центросома и састав протеина.

Стрес који ствара топлота узрокује модификацију структуре центриола, поремећај центросома и потпуну инактивацију његове способности да формира микротубуле, мењајући стварање митотичког вретена и спречавајући митозу.

Поремећај функције центросома током грознице могао би бити адаптивна реакција на инактивирање вретенастих стубова и спречавање абнормалне деобе ДНК током митозе, нарочито имајући у виду потенцијалну дисфункцију више протеина након денатурације изазване топлотом.

Такође, овој ћелији би могло бити додатног времена да опорави свој базен функционалних протеина пре поновног покретања ћелијске деобе.

Друга последица инактивације центросома током грознице је његова немогућност преласка у СИ да би га организовао и учествовао у излучивању цитотоксичних везикула.

Ненормалан развој центриола

Развој центриола је прилично сложен процес и, иако у њему учествује низ регулаторних протеина, могу се појавити различите врсте кварова.

Ако постоји неравнотежа у односу протеина, кћерки центриол може бити неисправан, његова геометрија може бити изобличена, оси пара могу да одступају од окомице, може се развити више кћеркиних центриола, кћерки центриол може достићи пуну дужину пре време или раздвајање парова може да се одложи.

Када дође до погрешног или погрешног умножавања центриола (са геометријским дефектима и / или вишеструким дуплирањем), репликација ДНК се мења, долази до кромосомске нестабилности (ЦИН).

Слично томе, оштећења центросома (на пример, увећани или повећани центросом) доводе до ЦИН-а и подстичу развој више кћерских центриола.

Ове грешке у развоју узрокују оштећење ћелија које могу чак довести и до малигне болести.

Ненормални центриоли и малигне ћелије

Захваљујући интервенцији регулаторних протеина, када се открију неправилности у развоју центриола и / или центросома, ћелије могу да спроведу само-корекцију абнормалности.

Међутим, ако се не постигне само-корекција абнормалности, ненормални центриоли или више-ћерке („натприродни центриоли“) могу довести до стварања тумора („туморигенеза“) или ћелијске смрти.

Наднабројни центриоли имају тенденцију да се зближавају, што доводи до груписања центросома („појачавање центросома“ карактеристично за ћелије рака), промене поларитета ћелија и нормалног развоја митозе, што резултира појавом тумора.

Ћелије са натпросечним центриолама карактеришу вишак перикентриоларног материјала, прекид цилиндричне структуре или превелику дужину центриола и центриола који нису окомито или лоше постављени.

Претпоставља се да гроздови центриола или центросома у ћелијама рака могу служити као "биомаркер" у употреби терапијских и имиџинга, попут суперпарамагнетних наночестица.

Референце

1. Бориси, Г., Хеалд, Р., Ховард, Ј., Јанке, Ц., Мусаццхио, А., & Ногалес, Е. (2016). Микротубуле: 50 година од открића тубулина. Прегледи природе Молецулар Целл Биологи, 17 (5), 322-328.
2. Буцхвалтер, РА, Цхен, ЈВ, Зхенг, И., & Меграв, ТЛ Центросоме у ћелијској подјели, развоју и болести. еЛС.
3. Гамбаротто, Д., и Басто, Р. (2016). Последице оштећења нумеричких центарских оштећења у развоју и болести. Ин Мицротубуле Цитоскелетон (стр. 117-149). Спрингер Виенна.
4. Хустон, РЛ (2016). Преглед активности Центриоле и погрешне активности током ћелијске деобе. Напредак у биознаности и биотехнологији, 7 (03), 169.
5. Инаба, К., и Мизуно, К. (2016). Дисфункција сперме и цилиопатија. Репродуктивна медицина и биологија, 15 (2), 77-94.
6. Кеелинг, Ј., Тсиокас, Л. и Маскеи, Д. (2016). Ћелијски механизми контроле цилијарске дужине. Ћелије, 5 (1), 6.
7. Лодисх, Х., Берк, А., Каисер, Калифорнија, Криегер, М., Бретсцхер, А., Плоегх, Х., Амон, А., Мартин, КЦ (2016). Молекуларна ћелијска биологија. Нев Иорк: ВХ Фрееман анд Цомпани.
8. Матаморос, АЈ, и Баас, ПВ (2016). Микротубуле у здравственом и дегенеративном обољењу нервног система. Билтен о истраживању мозга, 126, 217-225.
9. Пеллегрини, Л., Ветзел, А., Гранно, С., Хеатон, Г., и Харвеи, К. (2016). Повратак у тубулу: динамика микротубула код Паркинсонове болести. Науке о ћелијском и молекуларном животу, 1-26.
10. Сцхеер, У. (2014). Историјски коријени центросомских истраживања: откриће Боверијевих дијапозитива микроскопа у Вурзбургу. Пхил. Транс. Р. Соц. Б, 369 (1650), 20130469.
11. Северсон, АФ, вон Дассов, Г., и Боверман, Б. (2016). Поглавље Пет-Ооцитни мејотички вретена Монтажа и функција. Актуелне теме из развојне биологије, 116, 65-98.
12. Солеи, ЈТ (2016). Упоредни преглед центриоларног комплекса сперме код сисара и птица: Варијације на тему. Наука о репродукцији животиња, 169, 14-23.
13. Вертии, А. и Доксеи, С. (2016). Центросом: Феникс органела имуног одговора. Сингле Целл Биологи, 2016.
14. Вертии, А., Хехнли, Х., & Доксеи, С. (2016). Центросоме, мултиталентирана ренесансна органела. Перспективе у хладној изворној луци у биологији, 8 (12), а025049.
15. Активација лимфоцита оригинални рад савезне владе САД-а - јавно добро. Превео БКмУБ2012110.
16. Алејандро Порто - Дериват датотеке: Ауфбау еинер Тиерисцхен Зелле.јпг од Петр94. Основна шема еукариотске животињске ћелије.
17. Келвинсонг - Центросоме Цицле (едиторс версион) .свг. На шпански језик превео Алејандро Порто.
18. Келвинсонг - Властито дело. Дијаграм центросома, без жутог оквира.
19. Келвинсонг, Центриоле-ен, ЦЦ БИ 3.0.
20. НИАИД / НИХ - фототок НИАИД Флицкр. Микрографија хуманог Т лимфоцита (који се такође назива Т ћелија) из имуног система здравог даваоца.
21. Силвиа Маркуез и Андреа Лассалле, Тубулина, ЦЦ БИ 3.0
22. Поједностављени сперматозонски дијаграм.свг: Мариана Руиз дериватни рад: Мигуелфериг.