Fungsi dan Ciri Centriolos

The centrioles adalah struktur selular silinder yang terdiri daripada klaster microtubule. Mereka dibentuk oleh tubulin protein, yang terdapat di kebanyakan sel eukariotik.

Sepasang sentriol yang berkaitan, dikelilingi oleh jisim berbentuk bahan padat yang dipanggil bahan pericentriolar (PCM), membentuk struktur yang disebut centrosome.

fungsi Sentriol adalah langsung jemaah microtubules, yang mengambil bahagian dalam organisasi selular (kedudukan teras dan susunan ruang bagi sel) pembentukan dan fungsi flagella dan silia (ciliogenesis) dan pembahagian sel (mitosis dan meiosis).

Centrioles ditemui dalam struktur sel yang dikenali sebagai sentrosom sel haiwan dan tidak terdapat dalam sel tumbuhan.

Kecacatan dalam struktur atau bilangan Sentriol dalam setiap sel boleh memberi kesan yang besar ke atas fisiologi organisma, menghasilkan perubahan dalam tindak balas tekanan semasa keradangan, kemandulan lelaki, penyakit neurodegenerative dan pembentukan tumor, termasuk.

Centriole adalah struktur silinder. Sepasang sentriol bersekutu, yang dikelilingi oleh jisim berbentuk bahan padat (dipanggil "bahan pericentriolar" atau PCM), membentuk struktur komposit yang dipanggil "sentrosom". 

Mereka dianggap tidak penting sehingga beberapa tahun lalu, apabila disimpulkan bahawa mereka adalah organel utama dalam pengalihan pembahagian sel dan duplikasi (mitosis) dalam sel eukariotik (terutamanya pada manusia dan haiwan lain).

Sel

Nenek moyang yang terakhir dari semua kehidupan di Bumi adalah satu sel tunggal dan nenek moyang biasa yang sama semua eukariota adalah sel rambut dengan centrium.

Setiap organisma dibentuk oleh sekumpulan sel yang berinteraksi. Organisma mengandungi organ, organ terdiri daripada tisu, tisu terdiri daripada sel dan sel terdiri daripada molekul.

Semua sel menggunakan molekul "blok bangunan" yang sama, kaedah yang sama untuk penyimpanan, penyelenggaraan dan ekspresi maklumat genetik, dan proses metabolisme tenaga yang sama, pengangkutan molekul, isyarat, pembangunan dan struktur.. 

Mikrotubul

Pada zaman awal mikroskop elektron, ahli biologi sel mengesan tubulus panjang di sitoplasma yang mereka panggil microtubules.

Mikrotubul serupa morfologi diperhatikan membentuk serat spindle mitotik, sebagai komponen akson pada neuron, dan sebagai unsur struktur dalam silia dan flagella.

pemeriksaan yang teliti microtubules individu menunjukkan bahawa kesemua mereka terdiri daripada 13 unit membujur (kini dikenali sebagai protofilaments) yang terdiri daripada protein utama (satu subunit α-tubulin dan β-tubulin berkait rapat) dan beberapa protein yang berkaitan microtubules (MAP).

Di samping fungsi mereka di sel-sel lain, microtubules adalah penting dalam pertumbuhan, morfologi, penghijrahan, dan polaritas neuron, serta untuk pembangunan, penyelenggaraan dan kelangsungan sistem saraf yang cekap..

Kepentingan interaksi halus antara komponen cytoskeletal (microtubules, actin, filamen pertengahan dan septin) terpancar di dalam beberapa gangguan neurodegenerative manusia yang berkaitan dengan dinamik microtubule tidak normal, termasuk penyakit Parkinson dan penyakit Alzheimer.

Cilios dan flagella

Cili dan flagella adalah organel yang terdapat di permukaan sel eukariotik yang paling banyak. Mereka terdiri daripada microtubules dan membran.

Motilitas sperma adalah disebabkan oleh unsur-unsur sitoskeletal mudah alih yang terdapat pada ekornya, yang dipanggil axonemes. Struktur axonem terdiri daripada 9 kumpulan 2 microtubules masing-masing, motor molekul (dyneins) dan struktur pengawalseliaan mereka.

Centrioles memainkan peranan utama dalam ciliogenesis dan kemajuan kitaran sel. Kematangan centrioles menghasilkan perubahan fungsi, yang membawa dari pembahagian sel ke pembentukan cilium.

Kecacatan struktur atau fungsi axoneme atau silia menyebabkan pelbagai gangguan pada manusia yang dipanggil ciliopati. Penyakit ini menjejaskan pelbagai tisu, termasuk mata, buah pinggang, otak, paru-paru dan motilitas sperma (yang sering menyebabkan kemandulan lelaki).

Centriole

Sembilan triplets microtubules disusun di sekitar lilitan (membentuk silinder berongga pendek), adalah "blok bangunan" dan struktur utama centriole. 

Selama bertahun-tahun struktur dan fungsi centrioles diabaikan, walaupun pada tahun 1880-an, centrosome telah digambarkan oleh mikroskop cahaya.

Theodor Boveri menerbitkan karya seminal pada 1888, menggambarkan asal-usul centrosom dari sperma selepas persenyawaan. Dalam komunikasi singkatnya pada tahun 1887, Boveri menulis bahawa:

"Centrosome mewakili pusat dinamik sel; Bahagiannya mewujudkan pusat-pusat sel-sel anak perempuan yang terbentuk, di mana semua komponen selular yang lain diuruskan secara simetris ... Centrosome adalah organ pembahagi sel yang benar, ia mengantara pembahagian nuklear dan selular "(Scheer, 2014: 1) . [Pengarang pengarang].

Tidak lama selepas pertengahan abad ke-20, dengan perkembangan mikroskop elektron, tingkah laku centrioles dikaji dan dijelaskan oleh Paul Schafer.

Malangnya, kerja ini diabaikan kerana sebahagian besarnya kepentingan para penyelidik yang mula memberi tumpuan kepada penemuan Watson dan Krick pada DNA. 

Centrosome

Sepasang centriole, yang terletak bersebelahan dengan nukleus dan berserenjang antara satu sama lain, adalah "centrosome". Salah satu centrioles dikenali sebagai "bapa" (atau ibu). Yang lain dikenali sebagai "anak" (atau anak perempuan, sedikit lebih pendek, dan mempunyai dasarnya dilampirkan ke pangkal ibu).

Hujung proksimal (dalam hubungan dua centrioles) ditenggelamkan dalam "awan" protein (mungkin sehingga 300 atau lebih) yang dikenali sebagai pusat organisasi microtubule (MTOC), kerana ia menyediakan protein yang diperlukan untuk pembinaan daripada microtubules.

MTOC juga dikenali sebagai "bahan pericentriolar", dan mempunyai caj negatif. Sebaliknya, hujung distal (jauh dari sambungan dua centriole) dikenakan secara positif.

Pasangan centrium, bersama-sama dengan MTOC sekitarnya, dikenali sebagai "centrosome". 

Duplikasi centrosome

Apabila centriole mula menduplikasi, bapa dan anaknya berpisah sedikit dan kemudian setiap centriole mula membentuk centriole baru di dasarnya: bapa dengan anak baru, dan anak lelaki dengan anak baru sendiri ("cucu").

Walaupun pertindihan centriole berlaku, DNA nukleus juga diduplikasi dan dipisahkan. Iaitu, penyelidikan semasa menunjukkan bahawa pertindihan centriole dan pemisahan DNA, dalam beberapa cara, dikaitkan. 

Duplikasi dan pembahagian sel (mitosis)

Proses mitosis sering diterangkan dari segi fasa inisiasi, dikenali sebagai "antara muka", diikuti oleh empat fasa pembangunan.

Semasa antara muka, centriole diduplikasi dan dipisahkan menjadi dua pasang (salah satu pasangan ini mula bergerak ke arah seberang nukleus) dan DNA dibahagikan..

Selepas duplikasi centriole, microtubules centrioles memanjangkan dan menyelaraskan sepanjang paksi utama nukleus, membentuk "spindle mitotik".

Dalam pertama empat fasa pembangunan (Fasa I atau "Prophase"), kromosom mengembun dan mendekati, dan membran nuklear mula melemahkan dan membubarkan. Pada masa yang sama, spindle mitosis dibentuk dengan pasangan centrioles yang kini terletak di hujung gelendong.

Dalam fasa kedua (Tahap II atau "Metaphase"), rantai kromosom adalah sejajar dengan paksi spindle mitotik.

Dalam fasa ketiga (Tahap III atau "Anaphase"), rantai kromosom membahagikan dan bergerak ke arah ujung bertentangan spindle mitosis, kini memanjang.

Akhir sekali, dalam fasa keempat (Fasa IV atau "peringkat Telofasa"), membran nuklear baru terbentuk di sekitar kromosom berasingan, mitosis cair spindle dan sel pemisahan bermula ditambah dengan setengah sitoplasma yang pergi dengan setiap teras baru.

Pada setiap akhir gelendong mitosis, pasang Sentriol mempunyai pengaruh penting (nampaknya berkaitan dengan kuasa-kuasa yang dikenakan oleh medan elektromagnet yang dihasilkan oleh cas negatif dan positif proksimal dan hujung distal) sepanjang proses pembahagian sel. 

Centrosome dan tindak balas imun

Pendedahan kepada tekanan mempengaruhi fungsi, kualiti dan tempoh kehidupan organisma. Tekanan yang dihasilkan, contohnya oleh jangkitan, boleh mengakibatkan keradangan tisu yang dijangkiti, mengaktifkan tindak balas imun dalam tubuh. Sambutan ini melindungi organisma yang terjejas, menghapus patogen tersebut.

Banyak aspek kefungsian sistem imun diketahui. Walau bagaimanapun, peristiwa molekul, struktur dan fisiologi yang melibatkan sentrosom kekal sebagai teka-teki.

Kajian terkini telah menemui perubahan dinamik yang tidak dijangka dalam struktur, lokasi dan fungsi centrosom dalam pelbagai keadaan yang berkaitan dengan tekanan. Sebagai contoh, selepas tiruan terhadap keadaan jangkitan, peningkatan dalam pengeluaran PCM dan microtubules dalam sel interpens telah dijumpai.

Centrosomes dalam sinaps imunologi

Centrosom memainkan peranan yang sangat penting dalam struktur dan fungsi sinaps imunologi (SI). Struktur ini dibentuk oleh interaksi khusus antara sel T dan sel penyerahan antigen (APC). Interaksi sel sel ini memulakan penghijrahan centrosom ke SI dan gandingan seterusnya ke membran plasma.

Gandingan centrosom dalam SI adalah serupa dengan yang diamati semasa ciliogenesis. Walau bagaimanapun dalam kes ini, memulakan pemasangan silia, tetapi terlibat dalam penganjuran SI dan rembesan vesikel sitotoksik kepada sel-sel sasaran Lyse, ini merupakan badan utama dalam pengaktifan sel T.

Tekanan centrosom dan haba

Centrosome ini disasarkan oleh "pengarang molekul" (sekumpulan protein yang berfungsi untuk membantu lipat, pemasangan dan pengangkutan sel-sel protein lain) yang memberikan perlindungan terhadap pendedahan kepada kejutan haba dan tekanan.

Faktor tekanan yang mempengaruhi sentrosom termasuk kerosakan pada DNA dan haba (seperti yang dialami oleh sel-sel pesakit febrile). Kerosakan DNA memulakan laluan pembaikan DNA, yang boleh menjejaskan fungsi centrosome dan komposisi protein.

Tekanan haba yang dihasilkan menyebabkan pengubahsuaian struktur centriole, gangguan sentrosom dan inactivation lengkap keupayaan mereka untuk membentuk microtubules, mengganggu pembentukan gelendong mitosis dan mencegah mitosis.

Gangguan fungsi centrosomes ketika demam boleh menjadi tindak balas penyesuaian untuk membunuh kutub spindle dan mencegah belahan DNA yang tidak normal semasa mitosis, terutamanya disfungsi pelbagai protein yang berpotensi selepas penyahaslian disebabkan oleh haba.

Juga, ia dapat menyediakan sel dengan masa tambahan untuk memulihkan semula protein fungsinya sebelum memulakan semula pembahagian sel.

Satu lagi akibat daripada penyahaktifan centrosom semasa demam adalah ketidakmampuannya untuk berpindah ke SI untuk menganjurkannya dan mengambil bahagian dalam rembesan vesikel sitotoksik.

Perkembangan sentris yang tidak normal

Perkembangan centriole adalah proses yang sangat kompleks dan, walaupun ia melibatkan serangkaian protein pengawalseliaan, berbagai jenis kegagalan dapat terjadi..

Jika terdapat ketidakseimbangan dalam nisbah protein, centriole mungkin rosak, geometri boleh diputarbelitkan, paksi pasangan yang boleh menyimpang dari tegak lurus, Sentriol pelbagai kanak-kanak boleh membangunkan, centriole boleh mencapai panjang penuh sebelum masa, atau penyingkiran rakan sebaya mungkin ditangguhkan.

Apabila ada percubaan centriole yang tersilap atau salah (dengan kecacatan geometri dan / atau berbilang pertindihan), replikasi DNA diubah, ketidakstabilan kromosom (CIN) berlaku.

Begitu juga, kecacatan sentrosom (contohnya, sentrosom diperbesar atau diperbesarkan) membawa kepada CIN, dan menggalakkan pembangunan centrioles kanak-kanak..

Kesalahan perkembangan ini menyebabkan kerosakan kepada sel-sel yang boleh menyebabkan keganasan.

Centriolos yang tidak normal dan sel-sel malignan

Terima kasih kepada campur tangan protein pengawalseliaan, apabila anomali dikesan dalam pembangunan centrioles dan / atau centrosome, sel-sel boleh melaksanakan pembetulan sendiri anomali.

Walau bagaimanapun, diri pembetulan-of anomali, Sentriol tidak normal atau berbilang kanak-kanak ( "Sentriol figuran") tidak tercapai boleh membawa kepada generasi tumor ( "tumorigenesis") atau kematian sel.

Sentriol figuran cenderung untuk agregat, yang membawa kepada pengelompokan sentrosom yang ( "penguatan sentrosom" characteristic sel-sel kanser), kekutuban sel dan mengubah perkembangan normal mitosis, menyebabkan kemunculan tumor.

Sel-sel dengan sentriole supernumerary dicirikan oleh lebihan bahan perikentriolar, gangguan struktur silinder atau panjang berlebihan centrioles dan centrioles tidak berserenjang atau kurang ditempatkan.

Telah dicadangkan bahawa kelompok-kelompok sentriol atau centrosom dalam sel-sel kanser boleh berfungsi sebagai "biomarker" dalam penggunaan ejen terapeutik dan pengimejan, seperti nanopartikel super-paramagnetik..

Rujukan

1. Borisy, G., Heald, R., Howard, J., Janke, C., Musacchio, A., & Nogales, E. (2016). Microtubules: 50 tahun dari penemuan tubulin. Ulasan Alam Biologi Sel Molekul, 17 (5), 322-328.
2. Buchwalter, R. A., Chen, J.V., Zheng, Y., & Megraw, T. L. Centrosome dalam Bahagian Sel, Pembangunan dan Penyakit. eLS.
3. Gambarotto, D., & Basto, R. (2016). Akibat Kecacatan Centrosome Berangka dalam Pembangunan dan Penyakit. Dalam The Cytoskeleton Microtubule (hlm. 117-149). Springer Vienna.
4. Huston, R. L. (2016). Kajian Semula Kegiatan Centriole, dan Aktiviti Yang Salah, semasa Bahagian Sel. Pendahuluan dalam Biosains dan Bioteknologi, 7 (03), 169.
5. Inaba, K., & Mizuno, K. (2016). Disfungsi sperma dan ciliopati. Perubatan Reproduktif dan Biologi, 15 (2), 77-94.
6. Keeling, J., Tsiokas, L., & Maskey, D. (2016). Mekanisme selular kawalan panjang ciliary. Sel, 5 (1), 6.
7. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C.A., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Amon, A., Martin, K.C. (2016). Biologi Sel Molekul. New York: W. H. Freeman dan Syarikat.
8. Matamoros, A. J., & Baas, P. W. (2016). Mikrotubula dalam kesihatan dan penyakit degeneratif sistem saraf. Buletin Penyelidikan Otak, 126, 217-225.
9. Pellegrini, L., Wetzel, A., Granno, S., Heaton, G., & Harvey, K. (2016). Kembali ke tubule: dinamika microtubule dalam penyakit Parkinson. Sains Hayat Selular dan Molekul, 1-26.
10. Scheer, U. (2014). Akar sejarah penyelidikan centrosome: penemuan slaid mikroskop Boveri di Würzburg. Phil. Trans. R. Soc. B, 369 (1650), 20130469.
11. Severson, A. F., von Dassow, G., & Bowerman, B. (2016). Bab Lima-Oocyte Meiotic Spindle Assembly and Function. Topik semasa dalam biologi perkembangan, 116, 65-98.
12. Soley, J. T. (2016). Tinjauan komparatif kompleks sperma centriolar dalam mamalia dan burung: Variasi pada tema. Sains sains pembiakan haiwan, 169, 14-23.
13. Vertii, A., & Doxsey, S. (2016). Centrosome: Organelle Phoenix Respon Kekebalan. Biologi Sel Single, 2016.
14. Vertii, A., Hehnly, H., & Doxsey, S. (2016). The Centrosome, Organelle Renaissance Multitalented. Perspektif Harimau Spring Cold dalam Biologi, 8 (12), a025049.
15. Pengaktifan limfosit T. Kerja asal Kerajaan Persekutuan AS - domain awam. Diterjemahkan oleh BQmUB2012110.
16. Alejandro Porto - Berasal dari Fail: Aufbau einer Tierischen Zelle.jpg dari Petr94. Garis besar asas sel eukariotik haiwan. 
17. Kelvinsong - Kitaran Centrosome (versi editor) .svg. Diterjemahkan ke dalam bahasa Sepanyol oleh Alejandro Porto.
18. Kelvinsong - Kerja sendiri. Rajah satu sentrosom, tanpa bingkai kuning.
19. Kelvinsong, Centriole-en, CC BY 3.0. 
20. NIAID / NIH - NIAID photostream Flickr. Mikrograph dari limfosit T manusia (juga dikenali sebagai sel T) sistem imun penderma yang sihat.  
21. Silvia Martáz dan Andrea Lassalle, Tubulina, CC BY 3.0
22. Simplified spermatozoon diagram.svg: kerja derivatif Mariana Ruiz: Miguelferig.