Centriolos funktioner och egenskaper

den centrioler är cylindriska cellulära strukturer sammansatta av mikrotubule-kluster. De bildas av proteinet tubulin, som finns i de flesta eukaryota celler.

Ett associerat par centrioler, omgivet av en formlös massa av tätt material som kallas pericentriolärt material (PCM), komponerar en struktur som kallas centrosom.

Centrioler funktion är direkt montering av mikrotubuli, som deltar i cellulär organisation (kärnposition och rumsliga arrangemanget av cellen) bildning och funktion av flageller och cilier (ciliogenesis) och celldelning (mitos och meios).

Centrioler finns i cellstrukturer som kallas centrosomer av djurceller och är frånvarande i växtceller.

Defekter i strukturen eller antalet centrioler i varje cell kan ha en avsevärd effekt på fysiologin hos en organism, som producerar ändringar i stressrespons under inflammation, manlig infertilitet, neurodegenerativa sjukdomar och tumörbildning, inklusive.

En centriol är en cylindrisk struktur. Ett par associerade centrioler, omgivna av en formlös massa av tätt material (kallat "pericentriolärt material" eller PCM) bildar en kompositstruktur kallad "centrosom". 

De ansågs oviktig tills för några år sedan när det konstaterades att de var de främsta organ i körning celldelning och replikering (mitos) i eukaryota celler (främst hos människor och andra djur).

Cellen

Den sista gemensamma förfader av allt liv på jorden var en enda cell och den sista gemensamma förfäderna för alla eukaryoter var en hårcell med centrioler.

Varje organism består av en grupp av celler som interagerar. Organer innehåller organ, organ består av vävnader, vävnader består av celler och celler består av molekyler.

Alla celler använder samma molekylära "byggstenar", liknande metoder för lagring, underhåll och uttryck av genetisk information och liknande processer för energimetabolism, molekylär transport, signalering, utveckling och struktur.. 

Mikrotubuli

I de tidiga dagarna av elektronmikroskopi observerade cellbiologer långa tubuli i cytoplasman att de kallade mikrotubuli.

mikrotubuli observerades morfologiskt liknande formningsspindelfibrer, som komponenter i axoner av nervceller, och som strukturella element i cilier och flagella.

Noggrann undersökning av individuella mikrotubuli indikerade att alla av dem var sammansatta av 13 längsgående enheter (som nu kallas protofilament) som består av ett större protein (i en underenhet av α-tubulin och en β-tubulin nära besläktade) och flera associerade proteiner mikrotubuli (MAP).

Utöver sina funktioner i andra celler, mikrotubuli är väsentliga i tillväxt, morfologi, migration, och polariteten av neuron, liksom utveckling, underhåll och överlevnaden av en nervsystemet effektiv.

Vikten av en delikat samspel mellan cytoskelettala komponenter (mikrotubuli, aktin, intermediära filament och Septin) återspeglas i flera humana neurodegenerativa störningar relaterade till onormala mikrotubuli dynamik, inklusive Parkinsons sjukdom och Alzheimers sjukdom.

Cilios och flagella

Cilia och flagella är organeller som finns på ytan av de flesta eukaryota celler. De består huvudsakligen av mikrotubuli och membran.

Spermmotilitet beror på mobila cytoskeletala element som finns i svansen, kallade axonemier. Axonemas struktur består av 9 grupper med 2 mikrotubuli vardera, molekylära motorer (dyniner) och deras reglerande strukturer.

Centrioler spelar en central roll i ciliogenesen och progressionen av cellcykeln. Mognningen av centriolen ger en funktionskifte, vilket leder från celldelningen till bildandet av cilium.

Defekter i strukturen eller funktionen hos axoneme eller cilia orsakar multipla störningar hos människor som kallas ciliopatier. Dessa sjukdomar påverkar olika vävnader, inklusive ögon, njurar, hjärnor, lungor och spermierotilitet (vilket ofta leder till manlig infertilitet).

Centriolen

Nio tripletar av mikrotubuli arrangerade runt en omkrets (bildar en kort ihålig cylinder) är "byggstenarna" och huvudstrukturen hos en centriol. 

Under många år ignorerades strukturen och funktionen av centrioler, trots att 1850-talet hade centrosomen visualiserats av ljusmikroskopi.

Theodor Boveri publicerade ett sällskapsarbete år 1888, som beskriver ursprunget till centrosomen från sperma efter befruktning. I sin korta meddelande från 1887 skrev Boveri att:

"Centrosomen representerar cellens dynamiska centrum; Division skapar centra hos dottercellerna bildade, kring vilken alla cellulära andra komponenter är anordnade symmetriskt ... Den centrosom är den sanna divisor kroppen av cellen, den genomsnittliga kärndelning och cell "(Scheer, 2014: 1) . [Författarens översättning].

Kort efter mitten av det tjugonde århundradet, med utvecklingen av elektronmikroskopi, studerades beteendet hos centrioler och förklarades av Paul Schafer.

Tyvärr ignorerades det här arbetet i stor utsträckning till forskarnas intresse, som började fokusera på Watson och Kricks fynd på DNA. 

Centrosomen

Ett par centrioler, belägna intill kärnan och vinkelrätt mot varandra, är "ett centrosom". En av centriolen är känd som "fadern" (eller mamman). Den andra är känd som "sonen" (eller dottern, är något kortare och har sin bas kopplad till moderns bas).

De proximala ändarna (vid anslutning av de två centrioler) är nedsänkta i ett "moln" av proteiner (kanske upp till 300 eller mer) känd som central organisation av mikrotubuli (MTOC), eftersom det ger den protein som är nödvändigt för att bygga av mikrotubuli.

MTOC är också känt som "pericentriolärt material" och har en negativ laddning. Omvänt laddas de distala ändarna (bort från anslutningen av de två centriolerna) positivt.

Paret centrioler, tillsammans med den omgivande MTOC, är kända som "centrosomen". 

Dubblering av centrosomen

far med ett nytt barn och barn med en ny son (en "barnbarn"): När centrioler startar duplicerad, är förälder och barn separeras något och sedan varje centriol börjar att bilda en ny centriol vid sin bas.

Medan duplicering av centriolen uppträder, dupliceras DNA-kärnan i kärnan och separeras också. Det vill säga, aktuell forskning visar att duplicering av centriolen och separationen av DNA på något sätt är kopplad. 

Dubblering och celldelning (mitos)

Den mitotiska processen beskrivs ofta i form av en initierande fas, känd som ett "gränssnitt", följt av fyra faser av utveckling.

Under gränssnittet dupliceras centriolerna och separeras i två par (ett av dessa par börjar röra sig mot den motsatta sidan av kärnan) och DNA: n är uppdelad..

Efter dupliceringen av centriolerna sträcker sig mikrotubuli i centriolerna och sträcker sig längs kärnans huvudaxel och bildar "mitotisk spindel".

I den första av de fyra faserna av utveckling (fas I eller "Prophase") kondomererar kromosomerna och tillvägagångssättet, och kärnmembranet börjar försvagas och lösas upp. Samtidigt bildas den mitotiska spindeln med de centriolpar som nu ligger vid spindeländarna.

I andra fasen (fas II eller "metafas") är kromosomernas kedjor inriktade mot mitotiska spindelns axel.

I den tredje fasen (fas III eller "anafas") delar de kromosomala kedjorna och rör sig mot motsatta ändar av den mitotiska spindeln, som nu är långsträckta.

Slutligen, i den fjärde fasen (fas IV eller "telofas"), är nya kärnmembran bildas runt separata kromosomer, börjar den mitotiska spindel smälter och cellseparation kompletteras med halv cytoplasman som går med varje ny kärna.

Vid vardera änden av den mitotiska spolen, par av centrioler har ett viktigt inflytande (uppenbarligen relaterad till de krafter som utövas av de elektromagnetiska fält som alstras av de negativa och positiva laddningar av dess proximala och distala ändar) under hela processen för celldelning. 

Centrosomen och immunsvaret

Exponering för stress påverkar funktionen, kvaliteten och varaktigheten av en organisms liv. Stress genererad, till exempel av en infektion, kan leda till inflammation av smittade vävnader, vilket aktiverar immunsvaret i kroppen. Detta svar skyddar den drabbade organismen, vilket eliminerar patogenen.

Många aspekter av immunsystemets funktionalitet är välkända. Men de molekylära, strukturella och fysiologiska händelserna i vilka centrosomen är inblandade är fortfarande en gåta.

Tidigare studier har upptäckt oväntade dynamiska förändringar i centrosoms struktur, placering och funktion under olika förhållanden relaterade till stress. Till exempel, efter imitationen av tillstånden för en infektion, har en ökning av produktionen av PCM och mikrotubuli i interfasceller hittats.

Centrosomerna i den immunologiska synapsen

Centrosomen spelar en mycket viktig roll i strukturen och funktionen hos den immunologiska synapsen (SI). Denna struktur bildas genom specialiserade interaktioner mellan en T-cell och en antigen-presenterande cell (APC). Denna cellcellsinteraktion initierar migreringen av centrosomen till SI och dess efterföljande koppling till plasmamembranet.

Kopplingen av centrosomen i SI liknar den som observerades under ciliogenesen. Men i detta fall, initierar montering av cilier, men är inblandad i organisationen av SI och utsöndring av cytotoxiska vesiklar att lysera målceller, varvid detta är en nyckelkropp i T-cellaktivering.

Centrosomen och värmespänningen

Centrosomen riktas mot "molekylära chaperoner" (en uppsättning proteiner vars funktion är att hjälpa till att vikas, monteras och cellulärt transporteras av andra proteiner) som skyddar mot exponering för termisk chock och stress.

Spänningsfaktorerna som påverkar centrosomen innefattar skador på DNA och värme (som det förekommer hos cellerna hos feberpatienter). DNA-skada initierar DNA-reparationsvägar, vilket kan påverka funktionen hos centrosomen och proteinkompositionen.

Påkänning alstrad värme förorsakar modifiering av strukturen hos centriol, centrosom avbrott och fullständig inaktivering av deras förmåga att bilda mikrotubuli, störa mitotiska spolen bildning och förebygga mitos.

Avbrott av funktionen hos centrosomer under feber kan vara en adaptiv respons för att inaktivera spindel polerna och förhindra onormal DNA-klyvning under mitos, särskilt med tanke på potentiella dysfunktion multipel protein efter denaturering inducerad genom värme.

Det kan också ge cellen möjlighet till extra tid att återställa sin pool av funktionella proteiner innan återupptagande celldelning.

En annan följd av inaktivering av centrosomen under feber är dess oförmåga att flytta till SI för att organisera den och delta i utsöndringen av cytotoxiska vesiklar.

Onormal utveckling av centrioler

Utvecklingen av centriolen är en mycket komplex process och även om det innefattar en serie regulatoriska proteiner kan olika typer av fel uppstå..

Om det finns en obalans i förhållandet protein kan centriol vara defekt, dess geometri kan förvrängas, axlarna i ett par kan avvika från vinkelräthet, centrioler flera barn kan utveckla, kan centriol nå full längd före tid eller avkoppling av kamrater kan vara försenad.

När det föreligger en felaktig eller felaktig duplicering av centrioler (med geometriska defekter och / eller multipel dubblering), förändras DNA-replikation, kromosomal instabilitet (CIN) inträffar.

På samma sätt leder centrosomfel (till exempel en förstorad eller förstorad centrosom) till CIN, och främjar utvecklingen av flera barncentrioler..

Dessa utvecklingsfel orsakar skador på celler som kan leda till illamående.

Onormala centriolos och maligna celler

Tack vare ingripandet av regulatoriska proteiner, när avvikelser upptäcks i utvecklingen av centriolerna och / eller centrosomen, kan cellerna genomföra självkorrigering av avvikelserna.

Men självkorrigering av anomali, kan onormala centrioler eller flera barn ( "övertaliga centrioler") inte uppnås leder till uppkomsten av tumörer ( "tumörbildning") eller celldöd.

Övertaliga centrioler tenderar att aggregera, vilket leder till klustring av centrosom ( "centrosom förstärkning" karakteristiska för cancerceller), cell polaritet och förändrar den normala utvecklingen av mitos, vilket resulterar i uppkomsten av tumörer.

Övertaliga celler med centrioler kännetecknas av ett överskott av pericentriolar material, avbrott av den cylindriska strukturen eller överdriven längd centrioler och inte vinkelräta centrioler eller felplacerad.

Det har föreslagits att kluster av centrioler eller centrosomer i cancerceller skulle kunna tjäna som en "biomarker" i användningen av terapeutiska och avbildningsmedel såsom nanopartiklar superparamagnetiska.

referenser

1. Borisy, G., Heald, R., Howard, J., Janke, C., Musacchio, A., & Nogales, E. (2016). Mikrotubuli: 50 år efter upptäckten av tubulin. Naturrecensioner Molecular Cell Biology, 17 (5), 322-328.
2. Buchwalter, R. A., Chen, J.V., Zheng, Y., & Megraw, T. L. Centrosome in Cell Division, Development and Disease. Els.
3. Gambarotto, D., & Basto, R. (2016). Konsekvenser av numeriska centrosomfel i utveckling och sjukdom. I mikrotubulecytoskeleten (sid. 117-149). Springer Wien.
4. Huston, R. L. (2016). En granskning av centriolaktivitet och felaktig aktivitet under Cell Division. Framsteg inom biovetenskap och bioteknik, 7 (03), 169.
5. Inaba, K., & Mizuno, K. (2016). Spermdysfunktion och ciliopati. Reproduktiv medicin och biologi, 15 (2), 77-94.
6. Keeling, J., Tsiokas, L., & Maskey, D. (2016). Cellmekanismer med kiliärlängdskontroll. Celler, 5 (1), 6.
7. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C.A., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Amon, A., Martin, K.C. (2016). Molecular Cell Biology. New York: W. H. Freeman och Company.
8. Matamoros, A.J., och Baas, P.W. (2016). Mikrotubuli i hälsa och degenerativ sjukdom i nervsystemet. Brain Research Bulletin, 126, 217-225.
9. Pellegrini, L., Wetzel, A., Granno, S., Heaton, G., & Harvey, K. (2016). Tillbaka till tubulär: mikrotubule dynamik i Parkinsons sjukdom. Cellulära och molekylära livsvetenskaper, 1-26.
10. Scheer, U. (2014). Historiska rötter av centrosomforskning: upptäckt av Boveris mikroskopglas i Würzburg. Fil. Trans. R. Soc. B, 369 (1650), 20130469.
11. Severson, A.F., von Dassow, G., & Bowerman, B. (2016). Kapitel Fem-Oocyt Meiotisk Spindelmontering och -funktion. Aktuella ämnen i utvecklingsbiologi, 116, 65-98.
12. Soley, J. T. (2016). En jämförande översikt över spermiercentriolarkomplexet hos däggdjur och fåglar: Variationer på ett tema. Djurreproduktionsvetenskap, 169, 14-23.
13. Vertii, A., & Doxsey, S. (2016). Centrosomen: En Phoenix Organel av Immunresponsen. Single Cell Biology, 2016.
14. Vertii, A., Hehnly, H., & Doxsey, S. (2016). Centrosomen, en multitalented renässansorganell. Cold Spring Harbor Perspectives i Biology, 8 (12), a025049.
15. Aktivering av T-lymfocyter. Ursprungligt arbete från den amerikanska federala regeringen - offentligt område. Översatt av BQmUB2012110.
16. Alejandro Porto - härledd från fil: Aufbau einer Tierischen Zelle.jpg från Petr94. Grundvy av en djur eukaryot cell. 
17. Kelvinsong - Centrosome Cycle (redaktörsversion) .svg. Översatt till spanska av Alejandro Porto.
18. Kelvinsong - eget arbete. Diagram av en centrosom, utan den gula ramen.
19. Kelvinsong, Centriole-en, CC BY 3.0. 
20. NIAID / NIH - NIAID Flickrs fotoström. Mikrografi av en human T-lymfocyt (även kallad T-cell) i immunsystemet hos en hälsosam donator.  
21. Silvia Márquez och Andrea Lassalle, Tubulina, CC BY 3.0
22. Förenklat spermatozoon diagram .svg: Mariana Ruiz derivatarbete: Miguelferig.