Войти
Структура центросомы 
Обобщенная структура и молекулярные компоненты клетки В клеточная биология, центросома (латинское centrum 'центр' + греческое sōma 'тело') - это органелла, которая служит главным центром организации микротрубочек (MTOC) клетки животного, а также регулятор развития клеточного цикла. Считается, что центросома эволюционировала только в линии многоклеточных животных эукариотических клеток. Грибы и растения не имеют центросом и поэтому используют другие структуры организовать свои микротрубочки. Хотя центросома играет ключевую роль в эффективном митозе в клетках животных, она не важна для некоторых видов мух и плоских червей.
Центросомы состоят из двух центриолей, расположенных под прямым углом друг к другу и окружены плотной высокоструктурированной массой белка, называемой перицентриолярным материалом (PCM). PCM содержит белки, ответственные за зарождение микротрубочек и заякоривание, включая γ-тубулин, перицентрин и ниниин. В общем, каждая центриоль центросомы основана на девяти триплетных микротрубочках, собранных в структуру колеса тележки, и содержит центрин, ценексин и тектин. Во многих типах клеток центросома заменяется ресничкой во время клеточной дифференцировки. Однако, как только клетка начинает делиться, ресничка снова заменяется центросомой.
Центросома была открыта Эдуардом Ван Бенеденом в 1883 году, а позже описана и назван в 1888 году Теодором Бовери.
Роль центросомы в развитии клеточного цикла Центросомы связаны с ядерной мембраной на стадии профазы клеточного цикла. В митозе ядерная мембрана разрушается, и зародышевые микротрубочки центросомы могут взаимодействовать с хромосомами для построения митотического веретена.
Материнская центриоль, старшая из двух в паре центриолей также играет центральную роль в создании ресничек и жгутиков.
Центросома копируется только один раз за клеточный цикл, так что каждая дочерняя клетка наследует одну центросому, содержащую две структуры, называемые центриолями (см. также: цикл центросом ). Центросома реплицируется во время S фазы клеточного цикла. Во время профазы в процессе деления клетки, называемом митозом, центросомы мигрируют к противоположным полюсам клетки. Затем между двумя центросомами формируется митотическое веретено. При делении каждая дочерняя клетка получает одну центросому. Аберрантное количество центросом в клетке связано с раком. Удвоение центросомы похоже на репликацию ДНК в двух отношениях: полуконсервативный характер процесса и действие CDK2 как регулятора процесса. Но процессы существенно отличаются в том, что удвоение центросомы не происходит при чтении и сборке шаблона. Материнская центриоль просто способствует накоплению материалов, необходимых для сборки дочерней центриоли.
Центросомы (показаны стрелкой) рядом с ядром Центриоли, однако, не требуются для развития митоза. Когда центриоли облучаются лазером, митоз протекает нормально с морфологически нормальным веретеном. Более того, развитие плодовой мушки Drosophila в основном нормально, когда центриоли отсутствуют из-за мутации в гене, необходимом для их дупликации. В отсутствие центриолей микротрубочки веретена фокусируются двигателями, что позволяет формировать биполярное веретено. Многие клетки могут полностью пройти интерфазу без центриолей. В отличие от центриолей центросомы необходимы для выживания организма. В клетках без центросом отсутствуют радиальные массивы астральных микротрубочек. Они также имеют дефекты в позиционировании веретена и в способности устанавливать центральный сайт локализации в цитокинезе. В этом контексте предполагается, что функция центросомы обеспечивает точность деления клетки, поскольку она значительно увеличивает эффективность. Некоторые типы клеток останавливаются в следующем клеточном цикле, когда центросомы отсутствуют. Это не универсальное явление.
Когда нематода C. elegans яйцеклетка оплодотворяется, сперма доставляет пару центриолей. Эти центриоли образуют центросомы, которые будут направлять первое клеточное деление зиготы, и это будет определять ее полярность. Пока не ясно, является ли роль центросомы в определении полярности зависимой от микротрубочек или независимой.
При репродукции человека сперматозоид поставляет центриоль, которая создает систему центросом и микротрубочек зиготы.
Теодор Бовери в 1914 г. описал аберрации центросом в раковых клетках. Это первоначальное наблюдение было впоследствии распространено на многие типы опухолей человека. Изменения центросом при раке можно разделить на две подгруппы: структурные или числовые аберрации, но обе они могут одновременно обнаруживаться в опухоли.
Обычно они появляются из-за неконтролируемой экспрессии компонентов центросомы или из-за посттрансляционных модификаций (таких как фосфорилирование), которые не подходят для этих компонентов. Эти модификации могут приводить к изменению размера центросом (обычно слишком большого из-за избытка перицентриолярного материала). Кроме того, поскольку центросомные белки имеют тенденцию образовывать агрегаты, часто в эктопических местах наблюдаются тельца, связанные с центросомами (CRB). И увеличенные центросомы, и CRB похожи на центросомные структуры, наблюдаемые в опухолях. Более того, эти структуры могут быть индуцированы в культуральных клетках сверхэкспрессией определенных центросомных белков, таких как CNap-1 или Nlp. Эти структуры могут выглядеть очень похожими, но подробные исследования показывают, что они могут иметь очень разные свойства в зависимости от их белкового состава. Например, их способность включать комплексы γ-TuRC (см. Также: γ-тубулин ) может быть очень изменчивой, и поэтому их способность образовывать ядра микротрубочек, таким образом, по-разному влияя на форма, полярность и подвижность вовлеченных опухолевых клеток.
Наличие недостаточного количества центросом очень часто связано с появлением нестабильности генома и потерей дифференциации тканей. Однако метод подсчета числа центросом (каждая с двумя центриолями) часто не очень точен, потому что его часто оценивают с помощью флуоресцентной микроскопии, чье оптическое разрешение недостаточно высокое. для разрешения центриолей, которые очень близки друг к другу. Тем не менее ясно, что наличие избытка центросом - обычное явление в опухолях человека. Было замечено, что потеря опухолевого супрессора p53 приводит к образованию избыточных центросом, а также к нарушению регуляции других белков, участвующих в формировании рака у людей, таких как BRCA1 и BRCA2 (ссылки см.). Избыток центросом может быть вызван самыми разными механизмами: специфическое дублирование центросомы, нарушение цитокинеза во время деления клетки (вызывающее увеличение числа хромосом), слияние клеток (например, из-за заражения определенными вирусами) или образование центросом de novo. На данный момент нет достаточной информации, чтобы знать, насколько часто эти механизмы встречаются in vivo, но возможно, что увеличение числа центросом из-за сбоя во время деления клетки может быть более частым, чем предполагалось, потому что много «первичных» дефектов в одном клетка (нарушение регуляции клеточного цикла, нарушение метаболизма ДНК или хроматина, сбой в контрольной точке веретена и т. д.) вызывают сбой в делении клеток, увеличение плоидности и увеличение числа центросом как «вторичный» эффект.
эволюция история центросомы и центриоли прослежена для некоторых сигнатурных генов, например центрины. Центрины участвуют в передаче сигналов кальция и необходимы для дублирования центриолей. Существует два основных подсемейства центринов, оба из которых присутствуют в раннем ветвлении эукариот Giardia Кишечник. Таким образом, центрины присутствовали у общего предка эукариот. Напротив, они не имеют распознаваемых гомологов в archea и бактериях и, таким образом, являются частью «генов сигнатур эукариот». Несмотря на то, что есть исследования эволюции центринов и центриолей, не было опубликовано исследований эволюции перицентриолярного материала.
Очевидно, что некоторые части центросомы сильно различаются у модельных видов Drosophila melanogaster и Caenorhabditis elegans. Например, оба вида потеряли одно из подсемейств центринов, которое обычно связано с удвоением центриолей. Мутанты Drosophila melanogaster, у которых отсутствуют центросомы, могут даже развиться до морфологически нормальных взрослых мух, которые затем умирают вскоре после рождения, потому что их сенсорные нейроны лишены ресничек. Таким образом, у этих мух развился функционально избыточный аппарат, независимый от центросом.
Исследования 2006 года показали, что центросомы из яиц атлантического морского моллюска содержат последовательности РНК. Идентифицированные последовательности были обнаружены в других местах клетки, "от немногих до нуля", и их нет в существующих базах данных геном. Одна идентифицированная последовательность РНК содержит предполагаемую РНК-полимеразу, что приводит к гипотезе о геноме на основе РНК внутри центросомы. Однако последующие исследования показали, что центросомы не содержат собственных геномов на основе ДНК. Хотя было подтверждено, что молекулы РНК связаны с центросомами, последовательности все еще были обнаружены в ядре. Более того, центросомы могут образовываться de novo после удаления (например, с помощью лазерного излучения) из нормальных клеток.
