Центриоль - Centriole

Клеточная биология
В 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
Поперечное сечение центриоли, показывающее ее микротрубочка тройняшки.

В клеточная биология а центриоль цилиндрический органелла состоит в основном из белка, называемого тубулин.[1] Центриоли встречаются в большинстве эукариотический клетки. Связанная пара центриолей, окруженная высокоупорядоченной массой плотного материала, называемая перицентриолярный материал (PCM),[2] составляет структуру, называемую центросома.[1]

Центриоли присутствуют не у всех эукариот; например, они отсутствуют у хвойных пород (пинофит ), цветущие растения (покрытосеменные ) и большинство грибы, и присутствуют только в мужских гаметах харофиты, мохообразные без косточек сосудистые растения, саговники, и гинкго.[3][4]

Центриоли обычно состоят из девяти наборов короткая микротрубочка тройки, расположенные в цилиндре. Отклонения от этой структуры включают крабы и Drosophila melanogaster эмбрионы, с девятью дублетами, и Caenorhabditis elegans сперматозоиды и ранние зародыши - девять синглетов.[5][6] Дополнительные белки включают центрин, ценексин и тектин.[7]

Основная функция центриолей - производить реснички в течение межфазный и астра и шпиндель во время деления клеток.

История

Эдуард Ван Бенеден сделал первое наблюдение центросомы (состоящие из двух ортогональных центриолей) в 1883 г.[8] В 1895 г. Теодор Бовери назвал органеллу «центросомой».[9][10] Паттерн удвоения центриолей был впервые разработан независимо Этьен де Харвен и Джозеф Г. Галл c. 1950 г.[11][12]

Роль в делении клеток

Центриоль матери и дочери, прилагается ортогонально

Центриоли участвуют в организации митотическое веретено и в завершении цитокинез.[13] Ранее считалось, что центриоли необходимы для образования митотического веретена в клетках животных. Однако более поздние эксперименты показали, что клетки, центриоли которых были удалены через лазер абляция все еще может прогрессировать через G1 этап межфазный до того, как центриоли можно будет синтезировать позже de novo способом.[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

Центриоли - очень важная часть центросомы, которые участвуют в организации микротрубочки в цитоплазма.[16][17] Положение центриоли определяет положение ядра и играет решающую роль в пространственном расположении клетки.

3D-рендеринг центриолей

Плодородие

Сперма центриоли важны для 2 функций:[18] (1) для формирования спермы жгутик и движение сперматозоидов и (2) для развития эмбриона после оплодотворения. В сперма поставляет центриоль, которая создает систему центросом и микротрубочек зиготы.[19]

Цилиогенез

В жгутиконосцы и инфузории, положение жгутик или же ресничка определяется материнской центриолью, которая становится базальное тело. Неспособность клеток использовать центриоли для создания функциональных жгутиков и ресничек связана с рядом генетических заболеваний и болезней развития. В частности, неспособность центриолей правильно мигрировать до сборки ресничек недавно была связана с Синдром Меккеля-Грубера.[20]

Развитие животных

Электронная микрофотография центриоли эмбриона мыши.

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

Дублирование центриолей

Перед Репликация ДНК, клетки содержат две центриоли, более старая мать центриоль, и младший дочь центриоль. В течение деление клеток, новая центриоль растет на проксимальном конце как материнской, так и дочерней центриолей. После дублирования две пары центриолей (только что собранная центриоль теперь является дочерней центриолью в каждой паре) останутся прикрепленными друг к другу. ортогонально до того как митоз. В этот момент центриоли матери и дочери разделяются в зависимости от фермент называется отделить.[22]

Две центриоли в центросоме связаны друг с другом. Материнская центриоль имеет радиально расходящиеся отростки на дистальный конец своей длинной оси и прикреплен к своей дочери на проксимальный конец. Каждая дочерняя клетка, образованная после деления клетки, унаследует одну из этих пар. Центриоли начинают размножаться, когда реплицируется ДНК.[13]

Источник

Последний общий предок всех эукариоты был реснитчатый ячейка с центриолями. Некоторые линии эукариот, такие как наземные растения, не имеют центриолей, за исключением подвижных мужских гамет. Центриоли полностью отсутствуют во всех клетках хвойные породы и цветущие растения, не имеющие реснитчатых или жгутиковых гамет.[23]Неясно, был ли последний общий предок[24] или две реснички.[25] Важные гены, такие как центрины необходимы для роста центриолей, встречаются только у эукариот, но не у бактерии или же археи.[24]

Этимология и произношение

Слово центриоль (/ˈsɛптряoʊл/) использует комбинирование форм из центри- и -оль, что дает "маленькую центральную часть", которая описывает типичное расположение центриоли около центра ячейки.

Атипичные центриоли

Типичные центриоли состоят из 9 троек микротрубочки организованы с радиальной симметрией.[26] Центриоли могут различаться по количеству микротрубочек и могут состоять из 9 дублетов микротрубочек (как в Drosophila melanogaster ) или 9 синглетов микротрубочек, как в C. elegans. Атипичные центриоли - это центриоли, не имеющие микротрубочек, таких как Проксимальная центриолеобразная нашел в D. melanogaster сперма,[27] или микротрубочки без радиальной симметрии, например, в дистальной центриоле человека. сперматозоид.[28]

Рекомендации

  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:1990 Наука ... 247 ... 83E. Дои:10.1126 / наука.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. Дои:10.1038 / ncb2591. ISSN  1476-4679. PMID  23086237.
  3. ^ Quarmby, LM; Паркер, JD (2005). "Реснички и клеточный цикл?". Журнал клеточной биологии. 169 (5): 707–10. Дои:10.1083 / jcb.200503053. ЧВК  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. Дои:10.1104 / стр.010807. ЧВК  1540183. PMID  11743094.
  5. ^ Делатр, М; Gönczy, P (2004). «Арифметика биогенеза центросом» (PDF). Журнал клеточной науки. 117 (Pt 9): 1619–30. Дои:10.1242 / jcs.01128. PMID  15075224.
  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. Дои:10.1038 / ncb1220. PMID  15665853.
  7. ^ Rieder, C.L .; Faruki, S .; Ходжаков, А. (октябрь 2001 г.). «Центросома у позвоночных: больше, чем центр организации микротрубочек». Тенденции в клеточной биологии. 11 (10): 413–419. Дои:10.1016 / S0962-8924 (01) 02085-2. ISSN  0962-8924. PMID  11567874.
  8. ^ Вундерлих, В. (2002). «JMM - Прошлое и настоящее». Журнал молекулярной медицины. 80 (9): 545–548. Дои:10.1007 / s00109-002-0374-y. PMID  12226736.
  9. ^ Бовери, Т. Ueber das Verhalten der Centrosomen bei der Befruchtung des Seeigel-Eies nebst allgemeinen Bemerkungen über Centrosomen und Verwandtes. Верх. d. Phys.-Med. Ges. zu Würzburg, N. F., Bd. XXIX, 1895 г. связь.
  10. ^ Бовери, Т. (1901). Zellen-Studien: Uber die Natur der Centrosomen. IV. Фишер, Йена. связь.
  11. ^ Вулф, Стивен Л. (1977). Биология: основы (Первое изд.). Уодсворт. ISBN  9780534004903.
  12. ^ Воробьев, И. А .; Надеждина, Е. С. (1987). Центросома и ее роль в организации микротрубочек. Международный обзор цитологии. 106. С. 227–293. Дои:10.1016 / S0074-7696 (08) 61714-3. ISBN  978-0-12-364506-7. PMID  3294718.. См. Также собственные воспоминания де Харвена об этой работе: де Харвен, Этьен (1994). «Ранние наблюдения центриолей и волокон митотического веретена с помощью просвечивающей электронной микроскопии». Биологическая ячейка. 80 (2–3): 107–109. Дои:10.1111 / j.1768-322X.1994.tb00916.x. PMID  8087058.
  13. ^ а б Солсбери, Дж. Л.; Суйно, км; Басби, Р. Спрингетт, М. (2002). «Центрин-2 необходим для удвоения центриолей в клетках млекопитающих». Текущая биология. 12 (15): 1287–92. Дои:10.1016 / S0960-9822 (02) 01019-9. PMID  12176356.
  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. Дои:10.1083 / jcb.200411126. ЧВК  2171814. PMID  15738265.
  15. ^ Basto, R; Лау, Дж; Виноградова, Т; Гардиол, А; Вудс, CG; Ходжаков А; Рафф, Дж. В. (2006). «Летает без центриолей». Клетка. 125 (7): 1375–86. Дои:10.1016 / j.cell.2006.05.025. PMID  16814722.
  16. ^ Фельдман, JL; Геймер, С; Маршалл, WF (2007). «Материнская центриоль играет поучительную роль в определении геометрии клетки». PLoS Биология. 5 (6): e149. Дои:10.1371 / journal.pbio.0050149. ЧВК  1872036. PMID  17518519.
  17. ^ Бейссон, Дж; Райт, М. (2003). «Базальное тело / центриоль в сборе и непрерывность». Текущее мнение в области клеточной биологии. 15 (1): 96–104. Дои:10.1016 / S0955-0674 (02) 00017-0. PMID  12517710.
  18. ^ Авидор-Рейсс, Т., Хире, А., Фишман, Э. Л., и Джо, К. Х. (2015). Атипичные центриоли при половом размножении. Границы клеточной биологии и биологии развития, 3, 21, Чикаго.
  19. ^ Хьюитсон, Лаура и Шаттен, Джеральд П. (2003). «Биология оплодотворения у человека». В Патрицио, Паскуале; и другие. (ред.). Цветной атлас вспомогательной репродукции человека: лабораторные и клинические выводы. Липпинкотт Уильямс и Уилкинс. п. 3. ISBN  978-0-7817-3769-2. Получено 9 ноября 2013.
  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. Дои:10.1242 / дмм.006262. ЧВК  3008963. PMID  21045211.
  21. ^ Бабу, Дипак; Рой, Судипто (1 мая 2013 г.). «Лево-правая асимметрия: реснички вызывают в узле новые сюрпризы». Открытая биология. 3 (5): 130052. Дои:10.1098 / rsob.130052. ISSN  2046-2441. ЧВК  3866868. PMID  23720541.
  22. ^ Цоу, М.Ф .; Стернс, Т. (2006). «Механизм, ограничивающий дупликацию центросом до одного раза за клеточный цикл». Природа. 442 (7105): 947–51. Bibcode:2006Натура 442..947Т. Дои:10.1038 / природа04985. PMID  16862117.
  23. ^ Маршалл, В.Ф. (2009). «Эволюция центриолей». Текущее мнение в области клеточной биологии. 21 (1): 14–19. Дои:10.1016 / j.ceb.2009.01.008. ЧВК  2835302. PMID  19196504.
  24. ^ а б Bornens, M .; Азимзаде, Дж. (2007). «Происхождение и эволюция центросомы». Эукариотические мембраны и цитоскелет. Успехи экспериментальной медицины и биологии. 607. стр.119–129. Дои:10.1007/978-0-387-74021-8_10. ISBN  978-0-387-74020-1. PMID  17977464.
  25. ^ Рогозин, И. Б .; Basu, M. K .; Csürös, M .; Кунин, Э. В. (2009). «Анализ редких геномных изменений не подтверждает филогению Униконт-Биконт и предполагает, что цианобактериальный симбиоз является точкой первичного облучения эукариот». Геномная биология и эволюция. 1: 99–113. Дои:10.1093 / gbe / evp011. ЧВК  2817406. PMID  20333181.
  26. ^ Авидор-Рейсс, Томер; Гопалакришнан, Джаячандран (2013). «Строительство центриоли». Текущее мнение в области клеточной биологии. 25 (1): 72–7. Дои:10.1016 / j.ceb.2012.10.016. ЧВК  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. Дои:10.1534 / genetics.109.101709. ЧВК  2674812. PMID  19293139.
  28. ^ Фишман, Эмили Л; 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:2018НатКо ... 9.2210F. Дои:10.1038 / s41467-018-04678-8. ЧВК  5992222. PMID  29880810.