CENTRIOLES: FUNKCIÓK ÉS JELLEMZŐK - TUDOMÁNY - 2026

A centriolek hengeres szerkezetek, amelyek mikrotubulusok sejtcsoportjaiból állnak. Ezek a tubulin fehérjéből állnak, amely a legtöbb eukarióta sejtben megtalálható.

Egy kapcsolódó centriole-pár, amelyet egy pericentriolar anyagnak (PCM) nevezett sűrű anyag formátlan tömege vesz körül, egy centroszómának nevezett struktúrát alkot.

A centriolek hengeres szerkezetek, amelyek mikrotubulusokból állnak. A legtöbb centriole kilenc mikrotubulus-trio-készletből áll, amelyek hengerben vannak elrendezve.

A centriolek feladata a mikrotubulusok összeszerelésének irányítása, a sejtszervezésben (a sejtmag elhelyezkedése és a sejt térbeli elrendezése), a flagella és cilia kialakulásában és működésében (ciliogenesis), valamint a sejtosztódásban (mitózis és mejozis) történő irányításban.

A centriolekat az állati sejtekben centroszómáknak nevezett sejtszerkezetekben találják meg, és a növényi sejtekben hiányoznak.

Az egyes sejtekben a centriolek szerkezetének vagy számának hiányosságai jelentős következményekkel járhatnak a szervezet fiziológiájára, többek között a gyulladás, a férfi meddőség, a neurodegeneratív betegségek és a daganatok kialakulásának a stresszre adott válaszában bekövetkező változásokra.

A centriole hengeres szerkezetű. Egy pár kapcsolódó centriola, amelyet egy sűrű anyag formátlan tömege ("pericentriolar anyag" vagy PCM) vesz körül, egy "centroszómának" nevezett kompozit struktúrát alkot.

Néhány évvel ezelőtt fontosnak ítélték őket, amikor arra a következtetésre jutottak, hogy ők az eukarióta sejtekben (elsősorban emberekben és más állatokban) a sejtosztódás és a duplikáció (mitózis) vezető szervei.

A sejt

A Föld minden életének utolsó közös őse egyetlen sejt volt, és az összes eukarióta utolsó közös őse egy centrioles csomózott sejt volt.

Minden szervezet kölcsönhatásba lépő sejtek egy csoportjából áll. A szervezetek szerveket tartalmaznak, a szerveket szövetek alkotják, a szöveteket sejtek alkotják, a sejteket pedig molekulák alkotják.

Minden sejt ugyanazokat a molekuláris "építőelemeket", hasonló módszereket alkalmazza a genetikai információ tárolására, fenntartására és kifejezésére, valamint az energiacseréhez, a molekuláris transzporthoz, a jelzéshez, a fejlődéshez és a szerkezethez hasonló folyamatokban.

A mikrotubulusok

Az elektronmikroszkópia korai napjaiban a sejtbiológusok megfigyelték a citoplazmában hosszú csöveket, amelyeket mikrotubulusoknak hívtak.

Morfológiailag hasonló mikrotubulusokat figyeltünk meg a mitotikus orsó rostjainak kialakításában, mint a neuronok axonjainak komponenseit, valamint a ciliában és a flagellában lévő szerkezeti elemeket.

Az egyes mikrotubulumok körültekintő vizsgálata azt mutatta, hogy mindegyik 13 hosszanti egységből (ma protofilamenteknek) áll, amelyek fő proteinből állnak (amelyek szorosan rokon α-tubulinból és β-tubulin alegységből állnak) és számos, a mikrotubulusok (MAPs).

A mikrotubulusok más sejtekben betöltött funkcióikon túlmenően nélkülözhetetlenek a neuron növekedésében, morfológiájában, migrációjában és polaritásában, valamint a hatékony idegrendszer kialakulásában, fenntartásában és túlélésében..

A citoszkeleton alkotóelemei (mikrotubulusok, aktinszálak, köztes filamentumok és septinok) közötti finom kölcsönhatás fontossága tükröződik számos rendellenes mikrotubulusdinamikával kapcsolatos emberi neurodegeneratív rendellenességben, beleértve a Parkinson-kórt és az Alzheimer-kórot.

Cilia és flagella

A Cilia és a flagella organellák, amelyek a legtöbb eukarióta sejt felszínén találhatók. Főként mikrotubulusok és membránok alkotják őket.

A sperma mozgékonyságát a farkában lévő mobil citoszkeletális elemek, axonemeknek nevezik. Az axonémák szerkezete 9, 2 mikrotubulusból álló csoportból áll, molekuláris motorokból (dyneinek) és ezek szabályozó struktúráiból.

A centriolek központi szerepet játszanak a ciliogenezisben és a sejtciklus progressziójában. A centriole érés megváltoztatja a funkciót, ami a sejtosztódástól a ciliumképződéshez vezet.

Az axoneme vagy a cilia szerkezetének vagy funkciójának hibái többszörös rendellenességeket okoznak az emberekben, úgynevezett ciliopathiáknak. Ezek a betegségek különböző szöveteket érintnek, beleértve a szemét, a vesét, az agyat, a tüdőt és a sperma motilitását (ami gyakran a férfiak meddőségéhez vezet).

A centriole

A kerület mentén elrendezett mikrotubulusok kilenc hármasa (egy rövid üreges hengert képezve) a centriole 'építőelemei' és fő szerkezete.

A centriolek szerkezetét és funkcióját sok éven át figyelmen kívül hagyták, annak ellenére, hogy az 1880-as évekre a centroszómát fénymikroszkóposan megvizsgálták.

Theodor Boveri 1888-ban publikált egy alapvető munkát, amelyben leírta a sperma centroszómájának eredetét a megtermékenyítés után. Boveri 1887-es rövid kommunikációjában azt írta:

„A centroszóma a sejt dinamikus központját képviseli; Osztása megteremti a képződött lánysejtek központjait, amelyek körül az összes többi sejtkomponens szimmetrikusan van elrendezve. A centroszóma a sejt valódi megosztó szerve, közvetíti a nukleáris és a sejtosztódást "(Scheer, 2014: 1)..

Nem sokkal a 20. század közepe után, az elektronmikroszkópia fejlesztésével, a centriolek viselkedését Paul Schafer tanulmányozta és magyarázta.

Sajnos ezt a munkát nagyrészt figyelmen kívül hagyták, mert a kutatók Watson és Krick kutatásainak a DNS-re való összpontosítását kezdték összpontosítani.

A centroszóma

Egy pár centriole, amelyek a mag mellett helyezkednek el és merőlegesek egymásra, "centroszóma". Az egyik centriole "apa" (vagy anya) néven ismert. A másik "fiam" (vagy lánya; némileg rövidebb, és az alapja az anya aljához kapcsolódik).

A proximális végeket (a két centriole összeköttetésénél) bemerítjük egy "felhőbe" (esetleg legalább 300-ig), amelyet mikrotubulus-szervező központnak (MTOC) hívnak, mivel ez biztosítja az építéshez szükséges fehérjét mikrotubulusok.

Az MTOC "pericentriolar anyag" néven is ismert, és negatív töltésű. Ezzel szemben a disztális végek (a két centriole csatlakoztatásától távol) pozitív töltésűek.

A centriole-pár, a környező MTOC-kal együtt, "centroszóma" néven ismert.

Centroszóma másolás

Amikor a centriolek duplikálódni kezdenek, az apa és a fia kissé szétválnak, majd az egyes centriolek az alapjukban új centriolekat alkotnak: az apa új fiával, a fiú pedig egy új fiával (egy unokájával)..

Miközben centriole duplikáció történik, a mag DNS szintén duplikálódik és elválasztódik. Vagyis a jelenlegi kutatások azt mutatják, hogy a centriole duplikáció és a DNS elválasztása valamilyen módon kapcsolódik egymáshoz.

Sejtduplikáció és osztódás (mitózis)

A mitotikus folyamatot gyakran egy iniciátor fázisban írják le, az úgynevezett "felületet", amelyet négy fejlődési fázis követ.

Az interfázis során a centriolek duplikálódnak és két párra szétválnak (ezeknek a pároknak az egyik a sejtmag másik oldala felé halad) és a DNS megosztódik.

A centriolek megkettőzése után a centriolek mikrotubulusai meghosszabbodnak és igazodnak a mag főtengelye mentén, és "mitotikus orsót" képeznek.

A fejlődés négy fázisának első részében (I. fázis vagy "fázis") a kromoszómák kondenzálódnak és közelebb kerülnek egymáshoz, és a nukleáris membrán gyengülni kezd és feloldódik. Ugyanakkor a mitotikus orsót az orsó végén található centriole-párokkal alakítják ki.

A második fázisban (II. Fázis vagy „metafázis”) a kromoszómák húrjai igazodnak a mitotikus orsó tengelyéhez.

A harmadik fázisban (III. Fázis vagy "Anaphase") a kromoszomális láncok megoszlanak és a ma meghosszabbított mitotikus orsó ellentétes végeire mozognak.

Végül, a negyedik fázisban (IV. Fázis vagy "telofázis") új nukleáris membránok képződnek az elválasztott kromoszómák körül, a mitotikus orsó szétesik, és a sejtszétválás kezdődik a citoplazma felével, amely minden új magdal együtt jár.

A mitotikus orsó mindkét végén a centriole-párok fontos hatást gyakorolnak (nyilvánvalóan a proximális és disztális végén lévő negatív és pozitív töltések által generált elektromágneses mezők által kifejtett erőkre) a sejtosztódás teljes folyamata során.

A centroszóma és az immunválasz

A stressznek való kitettség befolyásolja a szervezet működését, minőségét és élettartamát. A például egy fertőzés által keltett stressz a fertőzött szövetek gyulladásaihoz vezethet, aktiválva a szervezet immunválaszát. Ez a válasz védi az érintett szervezetet, kiküszöböli a kórokozót.

Az immunrendszer működésének számos szempontja jól ismert. A molekuláris, szerkezeti és élettani események, amelyekben a centroszóma részt vesz, rejtély marad.

A legújabb tanulmányok felfedezték a centroszóma szerkezetének, elhelyezkedésének és működésének váratlan dinamikus változásait különböző stresszfüggő körülmények között. Például egy fertőzés körülményeinek utánozása után megnövekedett a PCM és a mikrotubulustermelés az interfázisú sejtekben.

Centroszómák az immunszinapszisban

A centroszóma nagyon fontos szerepet játszik az immunológiai szinapszis (SI) felépítésében és működésében. Ezt a struktúrát a T-sejt és az antigént bemutató sejt (APC) közötti speciális kölcsönhatások képezik. Ez a sejt-sejt kölcsönhatás iniciálja a centroszóma migrációját az SI felé, és azt követő kapcsolását a plazmamembránhoz.

A centroszóma-dokkolás az SI-ben hasonló a ciliogenezis során megfigyelthez. Ebben az esetben azonban nem kezdeményezi a csíra összeállítását, hanem inkább részt vesz az SI szervezésében és a citotoxikus vezikulumok szekréciójában a célsejtek lizálása céljából, és kulcsfontosságú szervé válik a T-sejtek aktiválásában.

A centroszóma és a hőstressz

A centroszóma a "molekuláris chaperonok" (azoknak a fehérjéknek a célja, amelyek célja más fehérjék összehajtogatásának, összeszerelésének és celluláris transzportjának elősegítése), amelyek védelmet nyújtanak a hőguta és a stressz hatásának.

A centroszómát befolyásoló stressztényezők közé tartozik a DNS károsodás és a hő (például a lázas betegek sejtjei). A DNS károsodás a DNS javulási útvonalait indítja el, amelyek befolyásolhatják a centroszóma működését és a fehérje összetételét.

A hő által keltett stressz a centriole szerkezetének megváltozását, a centroszóma megszakítását és mikrotubulusok képződésének teljes inaktiválását okozza, megváltoztatja a mitotikus orsó képződését és megakadályozza a mitózist.

A centroszómák működésének megzavarása láz alatt adaptív reakció lehet az orsó pólusok inaktiválására és a rendellenes DNS-megoszlás megakadályozására a mitózis során, különös tekintettel a több fehérje potenciális diszfunkciójára hő-indukált denaturáció után.

Ezenkívül extra időt adhat a sejtnek a funkcionális fehérjék kinyerésére, mielőtt újraindítaná a sejtosztódást.

A láz során a centroszóma inaktiváció másik következménye az, hogy nem képes átjutni az SI-be, hogy megszervezze és részt vegyen a citotoxikus vezikulák szekréciójában.

A centriolek rendellenes fejlődése

A centriole kifejlesztése meglehetősen összetett folyamat, és bár számos szabályozó fehérje részt vesz benne, különféle típusú hibák léphetnek fel.

Ha egyensúlyhiány van a fehérjék arányában, akkor a lányos centriole hibás lehet, a geometria torzulhat, a pár tengelyei eltérhetnek a merőlegességtől, több lányos centriole kialakulhat, a lányos centriole elérheti a teljes hosszúságot, mielőtt idő, vagy a párok szétválasztása késhet.

Ha a centriolek helytelen vagy helytelen másolata van (geometriai defektusokkal és / vagy többszörös duplikációval), a DNS replikáció megváltozik, kromoszóma instabilitás (CIN) fordul elő.

Hasonlóképpen, a centroszóma hibák (például egy kibővített vagy kibővített centroszóma) a CIN-hez vezetnek, és elősegítik a többszörös leánycentriolek kialakulását.

Ezek a fejlődési hibák olyan sejteket okoznak, amelyek akár rosszindulatú betegségekhez is vezethetnek.

Rendellenes centriolek és rosszindulatú sejtek

A szabályozó fehérjék beavatkozásának köszönhetően, ha rendellenességeket észlelnek a centriolek és / vagy a centroszóma fejlődésében, a sejtek végrehajthatják a rendellenességek önkorrekcióját.

Ha azonban a rendellenesség önkorrekcióját nem sikerül elérni, akkor a rendellenes vagy többlányos centriolek ("túlzott számú centriolek") tumorok kialakulásához ("tumorigenesis") vagy sejthalálhoz vezethetnek.

A többlet centriolek hajlamosak összeilleszkedni, ami a centroszóma csoportosításához vezet (a rákos sejtekre jellemző "centroszóma amplifikáció"), megváltoztatva a sejtek polaritását és a mitózis normál fejlődését, ami tumorok megjelenését eredményezi.

Az extracentrikus centrioleket tartalmazó sejteket a pericentriolar anyag feleslege, a hengeres szerkezet megszakadása vagy a merőleges vagy rosszul elhelyezkedő centriolek és centriolek túl hosszú hossza jellemzi.

Azt javasolták, hogy a rákos sejtekben lévő centriole vagy centroszóma klaszterek "biomarkerekként" szolgáljanak a terápiás és képalkotó szerek, például a szuperparamágneses nanorészecskék alkalmazásakor.

Irodalom

1. Borisy, G., Heald, R., Howard, J., Janke, C., Musacchio, A., és Nogales, E. (2016). Mikrotubulusok: 50 évvel a tubulin felfedezése után. Nature Reviews Molecular Cell Biology, 17 (5), 322-328.
2. Buchwalter, RA, Chen, JV, Zheng, Y. és Megraw, TL Centrosome in Cell Division, Development and Disease. Els.
3. Gambarotto, D., és Basto, R. (2016). A fejlődésben és a betegségben megjelenő, numerikus, középszintű hibák következményei. A mikrotubulus citoszkeletonban (117-149. Oldal). Springer Bécs.
4. Huston, RL (2016). A centriole aktivitás és a hibás aktivitás áttekintése a sejtosztódás során. A biológiai tudomány és a biotechnológia fejlődése, 7 (03), 169.
5. Inaba, K. és Mizuno, K. (2016). Sperma diszfunkció és ciliopathia. Reproduktív orvoslás és biológia, 15 (2), 77-94.
6. Keeling, J., Tsiokas, L., és Maskey, D. (2016). A ciliáris hosszszabályozás celluláris mechanizmusai. Cellák, 5 (1), 6.
7. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, CA, Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Amon, A., Martin, KC (2016). Molekuláris sejtbiológia. New York: WH Freeman és társaság.
8. Matamoros, AJ, és Baas, PW (2016). Mikrotubulusok az egészségben és az idegrendszer degeneratív betegségeiben. Brain Research Bulletin, 126, 217-225.
9. Pellegrini, L., Wetzel, A., Grannó, S., Heaton, G., és Harvey, K. (2016). Vissza a tubulushoz: a mikrotubulusok dinamikája a Parkinson-kórban. Sejtes és molekuláris élettudomány, 1-26.
10. Scheer, U. (2014). A centroszómás kutatás történelmi gyökerei: Boveri mikroszkópjának felfedezése Würzburgban. Phil. Trans. R. Soc. B, 369 (1650), 20130469.
11. Severson, AF, von Dassow, G., és Bowerman, B. (2016). Ötödik fejezet - Oocita meiotikus orsó szerelése és működése. A fejlődésbiológia aktuális témái, 116, 65-98.
12. Soley, JT (2016). Az emlősökben és a madarakban található sperma centriolar komplexének összehasonlító áttekintése: variációk egy témában. Állat-szaporodási tudomány, 169, 14–23.
13. Vertii, A., és Doxsey, S. (2016). Centroszóma: Az immunválasz Phoenix Organelle. Egysejtű biológia, 2016.
14. Vertii, A., Hehnly, H., és Doxsey, S. (2016). A Centrosome, egy sokoldalú Renaissance Organelle. Cold Spring Harbor perspektívák a biológiában, 8 (12),025049.
15. T limfocita aktiválás Az Egyesült Államok szövetségi kormányának eredeti munkája - közkincs. Fordította: BQmUB2012110.
16. Alejandro Porto - A fájl származéka: Aufbau einer Tierischen Zelle.jpg, Petr94. Az eukarióta állati sejtek alapvető sémája.
17. Kelvinsong - Centrosome Cycle (szerkesztõi változat).svg. Spanyolul fordította Alejandro Porto.
18. Kelvinsong - Saját munka. A centroszóma diagramja, a sárga keret nélkül.
19. Kelvinsong, Centriole-en, CC BY 3.0.
20. NIAID / NIH - NIAID Flickr fényképe. Az egészséges donor immunrendszeréből származó humán T-limfocita (T-sejtnek is nevezzük) mikrográfia.
21. Márquez Silvia és Andrea Lassalle, Tubulina, CC BY 3.0
22. Egyszerűsített spermatozoon diagram.svg: Mariana Ruiz származékos munka: Miguelferig.