MGA SENTRO: MGA PAG-ANDAR AT KATANGIAN - SCIENCE - 2025

Ang mga centriole ay mga cylindrical na istruktura na binubuo ng mga kumpol ng cell ng microtubule. Ang mga ito ay binubuo ng protina na tubulin, na matatagpuan sa karamihan ng mga eukaryotic cells.

Ang isang nauugnay na pares ng mga centriole, na napapalibutan ng isang walang hugis na masa ng siksik na materyal na tinatawag na pericentriolar material (PCM) ay bumubuo ng isang istraktura na tinatawag na centrosome.

Ang mga centrioles ay mga cylindrical na istruktura na binubuo ng mga kumpol ng mga microtubule. Karamihan sa mga centriole ay binubuo ng siyam na hanay ng mga microtubule trios, na nakaayos sa isang silindro.

Ang pag-andar ng mga centriole ay upang idirekta ang pagpupulong ng mga microtubule, na lumahok sa samahan ng cell (posisyon ng nucleus at spatial na pag-aayos ng cell), pagbuo at pag-andar ng flagella at cilia (ciliogenesis) at cell division (mitosis at meiosis).

Ang mga centriole ay matatagpuan sa mga cellular na istraktura na kilala bilang mga centrosome sa mga selula ng hayop at wala sa mga selula ng halaman.

Ang mga depekto sa istraktura o bilang ng mga centriole sa bawat cell ay maaaring magkaroon ng maraming mga kahihinatnan para sa pisyolohiya ng isang organismo, na gumagawa ng mga pagbabago sa pagtugon sa pagkapagod sa panahon ng pamamaga, male infertility, neurodegenerative disease at pagbuo ng tumor, bukod sa iba pa.

Ang isang sentriole ay isang cylindrical na istraktura. Ang isang pares ng mga nauugnay na centriole, na napapalibutan ng isang walang hugis na masa ng siksik na materyal (na tinatawag na "pericentriolar material," o PCM), ay bumubuo ng isang pinagsama-samang istraktura na tinatawag na "sentrosome."

Itinuturing silang hindi mahalaga hanggang sa ilang taon na ang nakalilipas, kapag napagpasyahan na sila ang pangunahing mga organelles sa pagpapadaloy ng cell division at pagdoble (mitosis) sa mga eukaryotic cells (pangunahin sa mga tao at iba pang mga hayop).

Ang cell

Ang huling karaniwang ninuno ng lahat ng buhay sa Earth ay isang solong cell, at ang huling karaniwang ninuno ng lahat ng mga eukaryotes ay isang ciliated cell na may mga centriole.

Ang bawat organismo ay binubuo ng isang pangkat ng mga nakikipag-ugnay na mga cell. Ang mga organismo ay naglalaman ng mga organo, ang mga organo ay binubuo ng mga tisyu, mga tisyu ay binubuo ng mga cell, at ang mga cell ay binubuo ng mga molekula.

Ang lahat ng mga cell ay gumagamit ng parehong molekular na "bloke ng gusali," magkatulad na pamamaraan para sa pag-iimbak, pagpapanatili, at pagpapahayag ng genetic na impormasyon, at mga katulad na proseso ng metabolismo ng enerhiya, molekular na transportasyon, senyales, pag-unlad, at istraktura.

Microtubule

Sa mga unang araw ng mikroskopya ng elektron, ang mga biologist ng cell ay naobserbahan ang mga mahabang tubule sa cytoplasm na tinawag nilang mga microtubule.

Ang mga katulad na Morrotubule na katulad ng mga microtubule ay sinusunod na bumubuo ng mga hibla ng mitotic spindle, bilang mga bahagi ng mga axon ng mga neuron, at bilang mga elemento ng istruktura sa cilia at flagella.

Ang maingat na pagsusuri sa mga indibidwal na microtubule ay nagpapahiwatig na ang lahat ay binubuo ng 13 na mga paayon na yunit (na tinatawag na protofilaments) na binubuo ng isang pangunahing protina (binubuo ng isang malapit na nauugnay na α-tubulin at β-tubulin subunit) at ilang mga protina na nauugnay sa microtubule (MAP).

Bilang karagdagan sa kanilang mga pag-andar sa iba pang mga cell, ang mga microtubule ay mahalaga sa paglaki, morpolohiya, paglipat, at polarity ng neuron, pati na rin para sa pag-unlad, pagpapanatili at kaligtasan ng buhay at isang mahusay na sistema ng nerbiyos .

Ang kahalagahan ng isang maselan na pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga sangkap ng cytoskeleton (microtubules, actin filament, intermediate filament, at septins) ay makikita sa maraming mga sakit na neurodegenerative ng tao na may kaugnayan sa abnormal na microtubule dynamics, kabilang ang sakit na Parkinson at Alzheimer's disease.

Cilia at flagella

Ang Cilia at flagella ay mga organelles na matatagpuan sa ibabaw ng karamihan sa mga eukaryotic cells. Ang mga ito ay itinatag higit sa lahat sa pamamagitan ng mga microtubule at lamad.

Ang motility ng tamud ay dahil sa mga elemento ng mobile cytoskeletal na naroroon sa buntot nito, na tinatawag na axonemes. Ang istraktura ng mga axonemes ay binubuo ng 9 na grupo ng 2 microtubule bawat isa, mga molekular na motor (dyneins) at ang kanilang mga istruktura ng regulasyon.

Ang mga Centrioles ay gumaganap ng isang pangunahing papel sa ciliogenesis at pag-unlad ng cell cycle. Ang pagkahinog sa Centriole ay gumagawa ng isang pagbabago sa pag-andar, na humahantong mula sa cell division hanggang sa pagbuo ng cilium.

Ang mga depekto sa istraktura o pag-andar ng axoneme o cilia ay nagdudulot ng maraming mga karamdaman sa mga tao na tinatawag na ciliopathies. Ang mga sakit na ito ay nakakaapekto sa iba't ibang mga tisyu, kabilang ang mga mata, bato, utak, baga, at liksi ng tamud (na madalas na humahantong sa kawalan ng katabaan ng lalaki).

Ang centriole

Siyam na triplets ng microtubule na nakaayos sa paligid ng isang circumference (bumubuo ng isang maikling guwang na silindro) ay ang 'mga bloke ng gusali' at ang pangunahing istraktura ng isang centriole.

Sa loob ng maraming taon ang istraktura at pag-andar ng mga centrioles ay hindi pinansin, sa kabila ng katotohanan na noong mga 1880s ang sentrosome ay na-visualize ng light microscopy.

Nag-publish si Theodor Boveri ng isang seminal na gawain noong 1888, na naglalarawan ng pinagmulan ng centrosome mula sa tamud pagkatapos ng pagpapabunga. Sa kanyang maikling komunikasyon noong 1887, isinulat ni Boveri na:

"Ang sentrosom ay kumakatawan sa pabago-bagong sentro ng cell; Ang dibisyon nito ay lumilikha ng mga sentro ng mga selula ng anak na babae na nabuo, sa paligid kung saan ang lahat ng iba pang mga sangkap ng cellular ay nakaayos na simetriko … Ang centrosome ay ang tunay na naghahati na organo ng cell, pinapamagitan nito ang nuclear at cellular division "(Scheer, 2014: 1) . .

Di-nagtagal pagkatapos ng kalagitnaan ng ika-20 siglo, sa pag-unlad ng mikroskopya ng elektron, ang pag-uugali ng mga centrioles ay pinag-aralan at ipinaliwanag ni Paul Schafer.

Sa kasamaang palad, ang gawaing ito ay hindi pinansin sa malaking bahagi dahil ang mga mananaliksik ay nagsisimula na nakatuon sa mga natuklasan nina Watson at Krick sa DNA.

Ang sentrosom

Ang isang pares ng mga centriole, na matatagpuan katabi ng nucleus at patayo sa bawat isa, ay "isang centrosome." Ang isa sa mga centriole ay kilala bilang "ama" (o ina). Ang iba pa ay kilala bilang "anak" (o anak na babae; bahagyang mas maikli, at nakakabit ang base nito sa base ng ina).

Ang mga proximal na dulo (sa koneksyon ng dalawang centriole) ay nalubog sa isang protina na "cloud" (marahil hanggang sa 300 o higit pa) na kilala bilang microtubule organizing center (MTOC), dahil nagbibigay ito ng protina na kinakailangan para sa konstruksyon microtubule.

Kilala rin ang MTOC bilang "pericentriolar material," at negatibong sisingilin ito. Sa kabaligtaran, ang mga distal na dulo (malayo sa koneksyon ng dalawang centrioles) ay positibong sisingilin.

Ang pares ng mga centriole, kasama ang nakapalibot na MTOC, ay kilala bilang "centrosome."

Ang pagdoble sa Centrosome

Kapag ang mga sentimento ay nagsisimulang mag-doble, hiwalay ang ama at anak na lalaki at pagkatapos ang bawat sentriole ay nagsisimula upang bumuo ng isang bagong sentriole sa base nito: ang ama na may isang bagong anak na lalaki, at ang anak na may isang bagong anak na lalaki (isang "apo"). .

Habang nangyayari ang duplication ng centriole, ang nucleus DNA ay nagdodoble rin at naghihiwalay. Iyon ay, ang kasalukuyang pananaliksik ay nagpapakita na ang sentriole na pagkopya at paghihiwalay ng DNA ay naka-link kahit papaano.

Doble ng cell at dibisyon (mitosis)

Ang proseso ng mitotiko ay madalas na inilarawan sa mga tuntunin ng isang simula na yugto, na kilala bilang "interface," na sinusundan ng apat na mga yugto ng pag-unlad.

Sa pagitan ng interphase, ang mga sentrioles ay nagdoble at naghiwalay sa dalawang pares (ang isa sa mga pares na ito ay nagsisimulang lumipat patungo sa kabaligtaran na bahagi ng nucleus) at nahahati ang DNA.

Matapos ang pagdoble ng mga centriole, ang mga microtubule ng mga centriole ay nagpapalawak at ihanay ang kanilang mga sarili kasama ang pangunahing axis ng nucleus, na bumubuo ng "mitotic spindle."

Sa una sa apat na mga yugto ng pag-unlad (Phase I o "Prophase"), ang mga kromosom ay lumala at lumapit nang magkasama, at ang nukleyar na lamad ay nagsisimulang magpahina at matunaw. Kasabay nito ang mitotic spindle ay nabuo kasama ang mga pares ng mga centrioles na matatagpuan sa mga dulo ng spindle.

Sa pangalawang yugto (Phase II o "Metaphase"), ang mga string ng chromosome ay nakahanay sa axis ng mitotic spindle.

Sa ikatlong yugto (Phase III o "Anaphase"), ang mga chromosomal chain ay naghahati at lumipat sa kabaligtaran na mga dulo ng ngayon na pinahabang mitotic spindle.

Sa wakas, sa ika-apat na yugto (Phase IV o "Telophase"), ang mga bagong membranes ng nukleyar ay bumubuo sa paligid ng hiwalay na mga kromosoma, ang mitotic spindle ay nahahati, at ang paghihiwalay ng cell ay nagsisimula upang makumpleto ang kalahati ng cytoplasm na napupunta sa bawat bagong nucleus.

Sa bawat dulo ng mitotic spindle, ang mga pares ng mga centrioles ay nagbibigay ng isang mahalagang impluwensya (tila nauugnay sa mga puwersa na isinagawa ng mga patlang ng electromagnetic na nabuo ng mga negatibo at positibong singil sa proximal at distal dulo) sa panahon ng buong proseso ng paghahati ng cell.

Ang Centrosome at ang Immune Response

Ang pagkakalantad sa stress ay nakakaimpluwensya sa pag-andar, kalidad at tagal ng buhay ng isang organismo. Ang stress na nabuo, halimbawa ng isang impeksyon, ay maaaring humantong sa pamamaga ng mga nahawaang tisyu, pag-activate ng immune response sa katawan. Ang tugon na ito ay pinoprotektahan ang apektadong organismo, tinatanggal ang pathogen.

Maraming mga aspeto ng pag-andar ng immune system ang mahusay na kilala. Gayunpaman, ang mga pangyayari sa molekular, istruktura at pisyolohikal kung saan kasangkot ang centrosome ay nananatiling isang enigma.

Ang mga kamakailang pag-aaral ay natuklasan ang hindi inaasahang mga pagbabago sa istraktura, lokasyon, at pag-andar ng centrosome sa ilalim ng iba't ibang mga kondisyon na nauugnay sa stress. Halimbawa, pagkatapos na gayahin ang mga kondisyon ng isang impeksyon, isang pagtaas sa PCM at microtubule production ay natagpuan sa mga cell interphase.

Centrosome sa immune synaps

Ang sentrosome ay may napakahalagang papel sa istraktura at pagpapaandar ng immunological synaps (SI). Ang istraktura na ito ay nabuo sa pamamagitan ng dalubhasang pakikipag-ugnayan sa pagitan ng isang T cell at isang antigen-presenting cell (APC). Ang pakikipag-ugnay sa cell-cell na ito ay nagsisimula sa paglipat ng sentralidad patungo sa SI at ang kasunod na pagkabit nito sa lamad ng plasma.

Ang Centrosome docking sa SI ay katulad sa na sinusunod sa panahon ng ciliogenesis. Gayunpaman, sa kasong ito, hindi nito pinasimulan ang pagpupulong ng cilia, ngunit sa halip ay nakikilahok sa samahan ng SI at ang pagtatago ng mga cytotoxic vesicle upang mailisan ang mga target na cell, na maging isang pangunahing organ sa pag-activate ng mga T cells.

Ang Centrosome at heat Stress

Ang centrosome ay ang target ng "molekular chaperones" (hanay ng mga protina na ang function ay upang matulungan ang natitiklop, pagpupulong at cellular transportasyon ng iba pang mga protina) na nagbibigay proteksyon laban sa pagkakalantad sa heat shock at stress.

Ang mga kadahilanan ng stress na nakakaapekto sa centrosome ay may kasamang pinsala sa DNA at init (tulad ng naidusa ng mga selula ng mga pasyente na may lagnat). Sinimulan ng pagkasira ng DNA ang mga landas sa pagkumpuni ng DNA, na maaaring makaapekto sa centrosome function at komposisyon ng protina.

Ang pagkapagod na nilikha ng init ay nagdudulot ng pagbabago ng istruktura ng centriole, ang pagkagambala sa centrosome at ang kumpletong pag-aktibo ng kakayahang mabuo ang mga microtubule, binabago ang pagbuo ng mitotic spindle at pinipigilan ang mitosis.

Ang pagkabagabag sa pag-andar ng mga sentrosom sa panahon ng lagnat ay maaaring maging isang agpang reaksyon upang hindi maaktibo ang mga pol ng spindle at maiwasan ang abnormal na paghahati ng DNA sa panahon ng mitosis, lalo na binigyan ng potensyal na disfunction ng maraming mga protina pagkatapos ng init na sapilitan.

Gayundin, maaari itong magbigay ng cell na labis na oras upang mabawi ang pool nito ng mga functional na protina bago i-restart ang cell division.

Ang isa pang kinahinatnan ng hindi aktibo ng centrosome sa panahon ng lagnat ay ang kawalan ng kakayahang lumipat sa SI upang ayusin ito at makilahok sa pagtatago ng mga cytotoxic vesicle.

Abnormal na pag-unlad ng mga centrioles

Ang pag-unlad ng centriole ay isang medyo kumplikadong proseso at, bagaman isang serye ng mga regulasyon na protina ang lumahok dito, ang iba't ibang uri ng mga pagkabigo ay maaaring mangyari.

Kung mayroong isang kawalan ng timbang sa proporsyon ng mga protina, ang anak na babae na centriole ay maaaring may depekto, ang geometry nito ay maaaring magulong, ang mga palakol ng isang pares ay maaaring lumihis mula sa perpendikularidad, maraming mga anak na babae na centriole ay maaaring umunlad, ang anak na babae na centriole ay maaaring umabot nang buong haba bago oras, o ang pagkabulok ng mga pares ay maaaring maantala.

Kung mayroong isang mali o maling pagkopya ng mga centriole (na may mga geometric defect at / o maraming duplication), binago ang pagtitiklop ng DNA, ang kawalang-tatag na chromosomal (CIN).

Katulad nito, ang mga depekto sa centrosome (halimbawa, isang pinalaki o pinalaki na centrosome) ay humantong sa CIN, at itaguyod ang pagbuo ng maraming anak na mga centriole.

Ang mga pagkakamali sa pag-unlad na ito ay bumubuo ng pinsala sa mga cell na maaaring humantong sa malignant disease.

Ang mga hindi normal na sentriole at malignant cells

Salamat sa interbensyon ng mga regulasyon na protina, kapag ang mga abnormalidad ay napansin sa pagbuo ng mga centriole at / o ang centrosome, ang mga cell ay maaaring magpatupad ng pagwawasto sa sarili ng mga abnormalidad.

Gayunpaman, kung ang pagwawasto sa sarili ng abnormality ay hindi nakamit, abnormal o maramihang-anak na mga centriole ("supernumerary centrioles") ay maaaring humantong sa henerasyon ng mga bukol ("tumorigenesis") o kamatayan ng cell.

Ang supernumerary centriole ay may posibilidad na mag-coalesce, na humahantong sa pagpapangkat ng centrosome ("centrosome amplification", katangian ng mga cells sa cancer), binabago ang polarity ng cell at normal na pag-unlad ng mitosis, na nagreresulta sa paglitaw ng mga tumor.

Ang mga cell na may supernumerary centriole ay nailalarawan sa pamamagitan ng labis na pericentriolar na materyal, pagkagambala sa istruktura ng cylindrical o labis na haba ng mga centriole at centrioles na hindi patayo o hindi maganda ang posisyon.

Iminungkahi na ang mga kumpol ng mga centriole o centrosomes sa mga selula ng kanser ay maaaring magsilbing isang "biomarker" sa paggamit ng mga therapeutic at imaging agents, tulad ng super-paramagnetic nanoparticles.

Mga Sanggunian

1. Borisy, G., Heald, R., Howard, J., Janke, C., Musacchio, A., & Nogales, E. (2016). Microtubule: 50 taon mula sa pagtuklas ng tubulin. Mga Review ng Kalikasan ng Molecular Cell Biology, 17 (5), 322-328.
2. Buchwalter, RA, Chen, JV, Zheng, Y., & Megraw, TL Centrosome sa Cell Division, Pag-unlad at Sakit. eLS.
3. Gambarotto, D., & Basto, R. (2016). Mga Resulta ng Numerical Centersome Defect sa Pag-unlad at Sakit. Sa Microtubule Cytoskeleton (pp. 117-149). Springer Vienna.
4. Huston, RL (2016). Isang Pagsusuri sa Aktibidad ng Centriole, at Maling Aktibidad, sa panahon ng Cell Division. Pagsulong sa Bioscience at Biotechnology, 7 (03), 169.
5. Inaba, K., & Mizuno, K. (2016). Sperm Dysfunction at ciliopathy. Ang Reproductive Medicine at Biology, 15 (2), 77-94.
6. Keeling, J., Tsiokas, L., & Maskey, D. (2016). Mga mekanismo ng cellular ng kontrol ng haba ng ciliary. Mga cell, 5 (1), 6.
7. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, CA, Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Amon, A., Martin, KC (2016). Molekular na Biology ng Cell. New York: WH Freeman at Company.
8. Matamoros, AJ, & Baas, PW (2016). Ang mga Microtubule sa kalusugan at degenerative na sakit ng nervous system. Brain Research Bulletin, 126, 217-225.
9. Pellegrini, L., Wetzel, A., Grannó, S., Heaton, G., & Harvey, K. (2016). Bumalik sa tubule: microtubule dynamics sa sakit na Parkinson. Mga Agham sa Buhay at Molekular na Buhay, 1-26
10. Scheer, U. (2014). Makasaysayang mga ugat ng sentral na pananaliksik: pagtuklas ng mga slide ng mikroskopyo ng Boveri sa Würzburg. Phil. Trans. R. Soc. B, 369 (1650), 20130469.
11. Severson, AF, von Dassow, G., & Bowerman, B. (2016). Kabanata Limang-Oocyte Meiotic Spindle Assembly at Function. Mga kasalukuyang paksa sa biology ng pag-unlad, 116, 65-98.
12. Soley, JT (2016). Ang isang pangkalahatang pangkalahatang-ideya ng sperm centriolar complex sa mga mammal at ibon: Mga pagkakaiba-iba sa isang tema. Siyensiya ng pagpaparami ng hayop, 169, 14-23.
13. Vertii, A., & Doxsey, S. (2016). Ang Centrosome: Isang Phoenix Organelle ng Tugon ng Immune. Single Cell Biology, 2016.
14. Vertii, A., Hehnly, H., & Doxsey, S. (2016). Ang Centrosome, isang Multitalented Renaissance Organelle. Mga Cold Spring Harbour Perspectives sa Biology, 8 (12), a025049.
15. T Lymphocyte activation Orihinal na gawain ng Pamahalaang Pederal ng Estados Unidos - pampublikong domain. Isinalin ni BQmUB2012110.
16. Alejandro Porto - Pinagmulan ng File: Aufbau einer Tierischen Zelle.jpg ng Petr94. Pangunahing pamamaraan ng isang eukaryotic cell cell.
17. Kelvinsong - Centrosome Cycle (bersyon ng mga editor) .svg. Isinalin sa Espanyol ni Alejandro Porto.
18. Kelvinsong - Sariling gawain. Diagram ng isang sentrosome, nang walang dilaw na frame.
19. Kelvinsong, Centriole-en, CC NG 3.0.
20. NIAID / NIH - Photostream ni NIAID Flickr. Micrograph ng isang tao T lymphocyte (tinatawag din na T cell) mula sa immune system ng isang malusog na donor.
21. Silvia Márquez at Andrea Lassalle, Tubulina, CC BY 3.0
22. Pinasimple na spermatozoon diagram.svg: gawaing nagmula sa Mariana Ruiz: Miguelferig.