Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Клеточная биология
центросома
Центросома (числовая версия) .svg
Компоненты типичной центросомы:
  1. Центриоль
  2. Мать центриоль
  3. Дочь центриоль
  4. Дистальные концы
  5. Дистальные придатки
  6. Субдистальные придатки
  7. Проксимальные концы
  8. Тройки микротрубочек
  9. Соединение волокон
  10. Микротрубочки
  11. Перицентриолярный материал
Поперечный разрез центриоли, показывающий ее триплеты микротрубочек .

В клеточной биологии центриоль представляет собой цилиндрические органеллы , состоящие в основном из белка под названием тубулина . [1] Центриоли встречаются в большинстве эукариотических клеток . Связанная пара центриолей, окруженная высокоупорядоченной массой плотного материала, называемого перицентриолярным материалом (ПКМ) [2], составляет структуру, называемую центросомой . [1]

Центриоли присутствуют не у всех эукариот; например, они отсутствуют у хвойных ( пинофиты ), цветковых растений ( покрытосеменных ) и большинства грибов и присутствуют только в мужских гаметах харофитов , мохообразных , бессемянных сосудистых растений , саговников и гинкго . [3] [4]

Центриоли обычно состоят из девяти наборов триплетов коротких микротрубочек , расположенных в цилиндре. Отклонения от этой структуры включают эмбрионы крабов и Drosophila melanogaster с девятью дублетами и сперматозоиды Caenorhabditis elegans и ранние эмбрионы с девятью синглетами. [5] [6] Дополнительные белки включают centrin , cenexin и tektin . [7]

Основная функция центриолей - продуцировать реснички во время интерфазы, а звездочку и веретено во время деления клеток.

История [ править ]

Эдуард Ван Бенеден сделал первое наблюдение центросом (которые состоят из двух ортогональных центриолей) в 1883 году. [8] В 1895 году Теодор Бовери назвал органеллу «центросомой». [9] [10] Модель удвоения центриолей была впервые независимо разработана Этьеном де Харвеном и Джозефом Галлом c. 1950. [11] [12]

Роль в делении клеток [ править ]

Центриоль матери и дочери, прикрепленная ортогонально

Центриоли участвуют в организации митотического веретена и в завершении цитокинеза . [13] Ранее считалось, что центриоли необходимы для образования митотического веретена в клетках животных. Однако более поздние эксперименты продемонстрировали, что клетки, центриоли которых были удалены с помощью лазерной абляции, все еще могут прогрессировать через стадию G 1 интерфазы до того, как центриоли могут быть синтезированы позже способом de novo. [14] Кроме того, мутантные мухи без центриолей развиваются нормально, хотя в клетках взрослых мух отсутствуют жгутики и реснички.и в результате они умирают вскоре после рождения. [15] Центриоли могут самовоспроизводиться во время деления клеток.

Сотовая организация [ править ]

Центриоли являются очень важной частью центросом , которые участвуют в организации микротрубочек в цитоплазме . [16] [17] Положение центриоли определяет положение ядра и играет решающую роль в пространственном расположении клетки.

3D-рендеринг центриолей

Фертильность [ править ]

Центриоли сперматозоидов важны для 2 функций: [18] (1) для формирования жгутика сперматозоидов и движения сперматозоидов и (2) для развития эмбриона после оплодотворения. Спермы поставляют центриоль , который создает центросомы и микротрубочки системы зиготы. [19]

Цилиогенез [ править ]

У жгутиконосцев и инфузорий положение жгутика или реснички определяется материнской центриолью, которая становится базальным телом . Неспособность клеток использовать центриоли для создания функциональных жгутиков и ресничек связана с рядом генетических заболеваний и болезней развития. В частности, неспособность центриолей правильно мигрировать перед сборкой ресничек недавно была связана с синдромом Meckel-Gruber . [20]

Развитие животных [ править ]

Электронная микрофотография центриоли эмбриона мыши.

Правильная ориентация ресничек посредством позиционирования центриолей по направлению к задней части клеток эмбриональных узлов является критическим для установления лево-правой асимметрии во время развития млекопитающих. [21]

Дублирование центриолей [ править ]

Перед репликацией ДНК клетки содержат две центриоли, старшую материнскую центриоль и младшую дочернюю центриоль . Во время деления клетки новая центриоль растет на проксимальном конце центриолей матери и дочери. После дупликации две пары центриолей (свежесобранная центриоль теперь является дочерней центриолью в каждой паре) будут оставаться прикрепленными друг к другу ортогонально до митоза . В этот момент центриоли матери и дочери разделяются в зависимости от фермента, называемого сепаразой . [22]

Две центриоли в центросоме связаны друг с другом. Материнская центриоль имеет расходящиеся отростки на дистальном конце своей длинной оси и прикрепляется к своей дочерней на проксимальном конце. Каждая дочерняя клетка, образованная после деления клетки, унаследует одну из этих пар. Центриоли начинают размножаться, когда реплицируется ДНК. [13]

Происхождение [ править ]

Последним общим предком всех эукариот была реснитчатая клетка с центриолями. Некоторые линии эукариот, например наземные растения , не имеют центриолей, за исключением подвижных мужских гамет. Центриоли полностью отсутствуют во всех клетках хвойных и цветковых растений , не имеющих инфузорийных и жгутиковых гамет. [23] Неясно, имел ли последний общий предок одну [24] или две реснички. [25] Важные гены, такие как центрины, необходимые для роста центриолей, обнаруживаются только у эукариот, но не у бактерий или архей . [24]

Этимология и произношение [ править ]

Слово центриоль ( / с ɛ н т г я oʊ л / ) использует сочетающие формы из центростремительной и -ole , что дает «мало» центральной части, которая описывает типичное местоположение центриоль в недалеко от центра клетки.

Атипичные центриоли [ править ]

Типичные центриоли состоят из 9 триплетов микротрубочек, организованных с радиальной симметрией. [26] Центриоли могут варьировать количество микротрубочек и могут состоять из 9 дублетов микротрубочек (как у Drosophila melanogaster ) или 9 синглетов микротрубочек, как у C. elegans . Атипичные центриоли - это центриоли, которые не имеют микротрубочек, такие как Проксимальные центриоли, обнаруженные в сперме D. melanogaster [27], или которые имеют микротрубочки без радиальной симметрии, например, в дистальной центриоле сперматозоида человека . [28]

Ссылки [ править ]

  1. ^ а б Эдде, Б; Россье, Дж; Ле Каер, JP; Desbruyères, E; Gros, F; Денуле, П. (1990). «Посттрансляционное глутамилирование альфа-тубулина». Наука . 247 (4938): 83–5. Bibcode : 1990Sci ... 247 ... 83E . DOI : 10.1126 / science.1967194 . PMID  1967194 .
  2. ^ Лаво, Штеффен; Хасеган, Моника; Гупта, Гаган Д .; Пеллетье, Лоуренс (ноябрь 2012 г.). «Субдифракционная визуализация центросом выявляет организационные особенности более высокого порядка перицентриолярного материала» . Природа клеточной биологии . 14 (11): 1148–1158. DOI : 10.1038 / ncb2591 . ISSN 1476-4679 . PMID 23086237 . S2CID 11286303 .   
  3. ^ Quarmby, LM; Паркер, JD (2005). "Реснички и клеточный цикл?" . Журнал клеточной биологии . 169 (5): 707–10. DOI : 10,1083 / jcb.200503053 . PMC 2171619 . PMID 15928206 .  
  4. ^ Silflow, CD; Лефевр, Пенсильвания (2001). «Сборка и подвижность ресничек и жгутиков эукариот. Уроки Chlamydomonas reinhardtii» . Физиология растений . 127 (4): 1500–1507. DOI : 10.1104 / pp.010807 . PMC 1540183 . PMID 11743094 .  
  5. ^ Delattre, М; Gönczy, P (2004). «Арифметика биогенеза центросом» (PDF) . Журнал клеточной науки . 117 (Pt 9): 1619–30. DOI : 10,1242 / jcs.01128 . PMID 15075224 . S2CID 7046196 .   
  6. ^ Leidel, S .; Delattre, M .; Cerutti, L .; Baumer, K .; Gönczy, P (2005). «SAS-6 определяет семейство белков, необходимых для дупликации центросом в C. elegans и в клетках человека». Природа клеточной биологии . 7 (2): 115–25. DOI : 10.1038 / ncb1220 . PMID 15665853 . S2CID 4634352 .  
  7. ^ Ридер, CL; Faruki, S .; Ходжаков, А. (октябрь 2001 г.). «Центросома у позвоночных: больше, чем центр организации микротрубочек». Тенденции в клеточной биологии . 11 (10): 413–419. DOI : 10.1016 / S0962-8924 (01) 02085-2 . ISSN 0962-8924 . PMID 11567874 .  
  8. Перейти ↑ Wunderlich, V. (2002). «JMM - Прошлое и настоящее» . Журнал молекулярной медицины . 80 (9): 545–548. DOI : 10.1007 / s00109-002-0374-у . PMID 12226736 . 
  9. ^ Бовери, Т. Ueber Дас Verhalten дер Centrosomen Bei дер Befruchtung де Seeigel-СЭОИ nebst Allgemeinen Bemerkungen über Centrosomen унд Verwandtes . Верх. d. Phys.-Med. Ges. zu Würzburg, NF, Bd. XXIX, 1895. ссылка .
  10. ^ Бовери, Т. (1901). Zellen-Studien: Uber die Natur der Centrosomen. IV . Фишер, Йена. ссылка .
  11. Перейти ↑ Wolfe, Stephen L. (1977). Биология: основы (Первое изд.). Уодсворт. ISBN 9780534004903.
  12. ^ Воробьев, ИА; Надеждина, Е.С. (1987). Центросома и ее роль в организации микротрубочек . Международный обзор цитологии. 106 . С. 227–293. DOI : 10.1016 / S0074-7696 (08) 61714-3 . ISBN 978-0-12-364506-7. PMID  3294718 .. См. Также собственные воспоминания де Харвена об этой работе: de Harven, Etienne (1994). «Ранние наблюдения центриолей и волокон митотического веретена с помощью просвечивающей электронной микроскопии». Biol Cell . 80 (2–3): 107–109. DOI : 10.1111 / j.1768-322X.1994.tb00916.x . PMID 8087058 . S2CID 84594630 .  
  13. ^ а б Солсбери, JL; Суйно, км; Басби, Р. Спрингетт, М. (2002). «Центрин-2 необходим для удвоения центриолей в клетках млекопитающих». Текущая биология . 12 (15): 1287–92. DOI : 10.1016 / S0960-9822 (02) 01019-9 . PMID 12176356 . S2CID 1415623 .  
  14. ^ Ла Терра, S; Английский, CN; Hergert, P; McEwen, BF; Слудер, G; Ходжаков, А (2005). «Путь сборки центриолей de novo в клетках HeLa: развитие клеточного цикла и сборка / созревание центриолей» . Журнал клеточной биологии . 168 (5): 713–22. DOI : 10.1083 / jcb.200411126 . PMC 2171814 . PMID 15738265 .  
  15. ^ Basto, R; Лау, Дж; Виноградова, Т; Гардиол, А; Вудс, CG; Ходжаков А; Рафф, Дж. В. (2006). «Летает без центриолей». Cell . 125 (7): 1375–86. DOI : 10.1016 / j.cell.2006.05.025 . PMID 16814722 . S2CID 2080684 .  
  16. ^ Фельдман, JL; Геймер, С; Маршалл, WF (2007). «Материнская центриоль играет поучительную роль в определении геометрии клетки» . PLOS Биология . 5 (6): e149. DOI : 10.1371 / journal.pbio.0050149 . PMC 1872036 . PMID 17518519 .  
  17. ^ Beisson, J; Райт, М. (2003). «Базальное тело / центриоль в сборе и непрерывность». Текущее мнение в клеточной биологии . 15 (1): 96–104. DOI : 10.1016 / S0955-0674 (02) 00017-0 . PMID 12517710 . 
  18. ^ Avidor-Райс, Т., ХИРЭ, А., Фишман, ЭЛ, и Джо, КНО (2015). Атипичные центриоли при половом размножении. Границы клеточной биологии и биологии развития, 3, 21. Чикаго
  19. ^ Hewitson, Лаура и Шаттен, Gerald P. (2003). «Биология оплодотворения у человека» . В Патрицио, Паскуале; и другие. (ред.). Цветной атлас вспомогательной репродукции человека: лабораторные и клинические исследования . Липпинкотт Уильямс и Уилкинс. п. 3. ISBN 978-0-7817-3769-2. Проверено 9 ноября 2013 года .
  20. ^ Цуй, Ченг; Чаттерджи, Бишванатх; Фрэнсис, Динн; Юй Цин; SanAgustin, Jovenal T .; Фрэнсис, Ричард; Танси, Терри; Генри, Чарисс; Ван, Баолинь; Лемли, Бетан; Пазур, Грегори Дж .; Ло, Сесилия В. (2011). «Нарушение локализации Mks1 в материнской центриоле вызывает дефекты ресничек и пороки развития при синдроме Меккеля-Грубера» . Dis. Модели Mech . 4 (1): 43–56. DOI : 10,1242 / dmm.006262 . PMC 3008963 . PMID 21045211 .  
  21. ^ Бабу, Дипак; Рой, Судипто (1 мая 2013 г.). «Лево-правая асимметрия: реснички вызывают новые сюрпризы в узле» . Открытая биология . 3 (5): 130052. DOI : 10.1098 / rsob.130052 . ISSN 2046-2441 . PMC 3866868 . PMID 23720541 .   
  22. ^ Цоу, MF; Стернс, Т. (2006). «Механизм, ограничивающий дупликацию центросом до одного раза за клеточный цикл». Природа . 442 (7105): 947–51. Bibcode : 2006Natur.442..947T . DOI : 10,1038 / природа04985 . PMID 16862117 . S2CID 4413248 .  
  23. Перейти ↑ Marshall, WF (2009). «Эволюция центриолей» . Текущее мнение в клеточной биологии . 21 (1): 14–19. DOI : 10.1016 / j.ceb.2009.01.008 . PMC 2835302 . PMID 19196504 .  
  24. ^ a b Bornens, M .; Азимзаде, Дж. (2007). «Происхождение и эволюция центросомы» . Эукариотические мембраны и цитоскелет . Успехи экспериментальной медицины и биологии. 607 . С.  119–129 . DOI : 10.1007 / 978-0-387-74021-8_10 . ISBN 978-0-387-74020-1. PMID  17977464 .
  25. ^ Рогозин, И.Б .; Басу, МК; Csürös, M .; Кунин, Е.В. (2009). «Анализ редких геномных изменений не поддерживает филогению Униконт-Биконт и предлагает цианобактериальный симбиоз как точку первичного облучения эукариот» . Геномная биология и эволюция . 1 : 99–113. DOI : 10.1093 / GbE / evp011 . PMC 2817406 . PMID 20333181 .  
  26. ^ Авидор-Рейсс, Томер; Гопалакришнан, Джаячандран (2013). «Строительство центриоли» . Текущее мнение в клеточной биологии . 25 (1): 72–7. DOI : 10.1016 / j.ceb.2012.10.016 . PMC 3578074 . PMID 23199753 .  
  27. ^ Blachon, S; Цай, X; Робертс, К. А; Ян, К; Поляновский, А; Церковь, А; Авидор-Рейсс, Т. (2009). «Проксимальная центриоль-подобная структура присутствует в сперматидах дрозофилы и может служить моделью для изучения дупликации центриолей» . Генетика . 182 (1): 133–44. DOI : 10.1534 / genetics.109.101709 . PMC 2674812 . PMID 19293139 .  
  28. ^ Фишман, Эмили L; Джо, Кён; Nguyen, Quynh P.H; Конг, Донг; Ройфман, Рэйчел; Cekic, Anthony R; Ханал, Сушил; Миллер, Энн Л; Симерли, Кальвин; Шаттен, Джеральд; Лончарек, Ядранка; Меннелла, Вито; Авидор-Рейсс, Томер (2018). «Новая атипичная центриоль сперматозоидов функционирует во время оплодотворения человека» . Nature Communications . 9 (1): 2210. Bibcode : 2018NatCo ... 9.2210F . DOI : 10.1038 / s41467-018-04678-8 . PMC 5992222 . PMID 29880810 .