CENTROSOME: FUNKCE A STRUKTURA - BIOLOGIE - 2025

Centrosome je membrána buněk bez organela který se podílí na procesu dělení buněk, pohyblivosti buněk, buněčné polarity, intracelulární transport, organizaci mikrotubuly, a ve výrobě řasinek a bičíků.

Díky své hlavní funkci je znám jako „organizační centrum mikrotubulů“. Ve většině případů je tato struktura umístěna velmi blízko buněčného jádra a je silně spojena s jaderným obalem.

V živočišných buňkách jsou centrosomy tvořeny dvěma centrioly ponořenými do pericentriolové matrice, bohaté na různé typy proteinů. Centioly jsou zodpovědné za uspořádání mikrotubulů vřetena.

Tyto struktury však nejsou nezbytné pro procesy buněčného dělení. Ve většině rostlin a jiných eukaryotů skutečně centrosomy nemají středy.

Všechny centrosomy jsou rodičovského původu, protože v okamžiku, kdy dochází k oplodnění, je centrosom vajíčka inaktivován. Centrosom, který řídí post-fertilizační procesy dělení buněk, tedy pochází výhradně ze spermatu. Na rozdíl od mitochondrie, která je mateřského původu.

Mezi změnami v centrosomech a vývojem rakovinných buněk byl vytvořen poměrně úzký vztah.

Hlavní funkce centrosomu

V různých liniích eukaryot jsou centrosomy považovány za multifunkční organely, které vykonávají významné množství buněčných úloh.

Hlavní funkcí centrosomů je organizace mikrotubulů a podpora polymerizace podjednotek proteinu zvaného „tubulin“. Tento protein je hlavní složkou mikrotubulů.

Centrosomy jsou součástí mitotického aparátu. Kromě centrosomů obsahuje tento přístroj mitotické vřeteno tvořené mikrotubuly, které se rodí v každém centrosomu a spojují chromozomy s póly buněk.

V buněčném dělení závisí na tomto procesu v zásadě stejná segregace chromozomů na dceřiné buňky.

Pokud má buňka nerovnoměrnou nebo abnormální sadu chromozomů, může být organismus životaschopný nebo může být podporován růst nádorů.

Vedlejší funkce

Centrosomy se podílejí na udržování tvaru buněk a jsou také zapojeny do membránových pohybů, protože jsou přímo spojeny s mikrotubuly a dalšími prvky cytoskeletu.

Nedávné studie navrhly novou funkci centrosomů, související se stabilitou genomu. To je zásadní pro normální vývoj buněk a, pokud selže, může to vést k vývoji různých patologií.

To, zda se živočišné buňky mohou správně vyvinout v nepřítomnosti centriol, je v literatuře velmi diskutované téma.

Někteří odborníci podporují myšlenku, že ačkoli některé živočišné buňky mohou proliferovat a přežít v nepřítomnosti středisek, vykazují aberantní vývoj. Na druhé straně existují také důkazy, které podporují opačné postavení.

Struktura

Centrosomy jsou tvořeny dvěma centioly (párem, také nazývaným diplosomy) obklopeným pericentrioulární maticí.

Centrioly

Středy mají tvar válců a připomínají hlaveň. U obratlovců mají šířku 0,2 um a délku 0,3 až 0,5 um.

Tyto válcové struktury jsou zase uspořádány do devíti kruhových mikrotubulárních tripletů. Toto uspořádání se obvykle označuje jako 9 + 0.

Číslo 9 označuje devět mikrotubulů a nula označuje jejich nepřítomnost v centrální části. Mikrotubuly fungují jako druh nosníkových systémů, které odolávají cytoskeletální kompresi.

V centrosomech jsou tři typy mikrotubulů, každý s definovanou funkcí a distribucí:

- Astrální mikrotubuly, které ukotvují centrosom k buněčné membráně pomocí krátkých prodloužení.

- Mikrotubuly kinetochoru (kinetochore je struktura chromozomu umístěná v jejich centromerech), které spojují kinetochore spojené s chromozomem s centrosomy.

- Konečně, polární mikrotubuly, umístěné na obou pólech použití.

Centioly navíc dávají vznik bazálním tělům. Obě položky jsou vzájemně převoditelné. Toto jsou struktury, ze kterých pocházejí řasinky a bičíky, prvky, které umožňují pohyb v některých organismech.

Pericentriolární matice

Matrice nebo pericentrolární materiál je zrnitá a poměrně hustá oblast cytoplazmy. Je tvořena rozmanitou sadou proteinů.

Hlavními proteiny v této amorfní matrici jsou tubulin a pericentrin. Oba mají schopnost interagovat s mikrotubuly pro spojení chromozomů.

Konkrétně jsou to tubulinové kruhy, které slouží jako nukleační místa pro vývoj mikrotubulů, které pak vyzařují z centrosomu.

Centrosomy a buněčný cyklus

Velikost a složení proteinů v centrosomech se během různých fází buněčného cyklu podstatně liší. Pro replikaci to centrosomy dělají z již existujícího.

Interfázové buňky obsahují pouze jeden centrosom. Toto je duplikováno pouze jednou během buněčného cyklu a vede ke vzniku dvou centrosomů.

Ve fázi G1 cyklu jsou obě středy orientovány kolmo (vytvářejí úhel 90 stupňů), což je jejich charakteristická poloha.

Když buňka projde G1 fází, dojde k důležitému kontrolnímu bodu buněčného cyklu, replikaci DNA a rozdělení buněk. Současně začíná replikace centrosomů.

V tomto bodě jsou dvě střediska oddělena krátkou vzdáleností a každé původní středisko dává vznik nové. Zřejmě k této synchronizaci událostí dochází působením enzymů zvaných kinázy.

Ve fázi G ₂ / M je dokončena duplikace centrosomů a každý nový centrosom je složen z nového a starého střediska. Tento proces se nazývá centrosomový cyklus.

Tato dvě střediska, známá také jako "mateřská" a "dětská", nejsou zcela identická.

Mateřská střediska mají rozšíření nebo dodatky, které mohou sloužit k ukotvení mikrotubulů. Tyto struktury v dceřiných centiolech chybí.

Reference

1. Alieva, IB, a Uzbekov, RE (2016). Kde jsou meze centrosomu? Bioarchitecture, 6 (3), 47-52.
2. Azimzadeh, J. (2014). Zkoumání evoluční historie centrosomů. Filozofické transakce Královské společnosti v Londýně. Série B, 369 (1650), 20130453.
3. Azimzadeh, J., & Bornens, M. (2007). Struktura a duplikace centrosomu. Journal of Cell Science, 120 (13), 2139-2142.
4. D'Assoro, AB, Lingle, WL a Salisbury, JL (2002). Centrosomální amplifikace a rozvoj rakoviny. Oncogen, 21 (40), 6146.
5. Kierszenbaum, A., & Tres, L. (2017). Histologie a buněčná biologie. Úvod do patologické anatomie. Druhé vydání. Elsevier.
6. Lerit, DA a Poulton, JS (2016). Centrosomy jsou multifunkční regulátory genomové stability. Chromosome Research, 24 (1), 5-17.
7. Lodish, H. (2005). Buněčná a molekulární biologie. Editorial Médica Panamericana.
8. Matorras, R., Hernández, J., & Molero, D. (2008). Pojednání o lidské reprodukci pro ošetřovatelství. Pan American.
9. Tortora, GJ, Funke, BR, a Case, CL (2007). Úvod do mikrobiologie. Editorial Médica Panamericana.