sentrozom - Centrosome
-en.svg)
Olarak , hücre biyolojisi , sentrozom (Latince Merkez 'Merkezi' + Yunan Soma 'vücudun) (aynı zamanda cytocenter ) bir bir organel ana olarak hizmet merkezi düzenleme mikrotübül hayvanın (MTOC) hücre yanı sıra, bir regülatör hücre -döngü ilerlemesi. Sentrozom hücrenin yapısını sağlar. Sentrozomun yalnızca ökaryotik hücrelerin metazoan soyunda evrimleştiği düşünülmektedir . Mantarlar ve bitkiler sentrozomlardan yoksundur ve bu nedenle mikrotübüllerini düzenlemek için başka yapıları kullanırlar. Sentrozom, hayvan hücrelerinde verimli mitozda kilit bir role sahip olsa da , bazı sinek ve yassı kurt türlerinde gerekli değildir.
Sentrozomlar, birbirine dik açılarda düzenlenmiş ve pericentriolar malzeme (PCM) olarak adlandırılan yoğun, yüksek düzeyde yapılandırılmış bir protein kütlesi ile çevrili iki merkezden oluşur . PCM sorumlu proteinleri içerir mikrotübül çekirdeklenme dahil olmak üzere - ve ankraj γ-tubulin , pericentrin ve ninein . Genel olarak, sentrozomun her bir merkezi, bir çember yapısında bir araya getirilmiş dokuz üçlü bir mikrotübüle dayanır ve centrin , cenexin ve tektin içerir . Birçok hücre tipinde, hücresel farklılaşma sırasında sentrozomun yerini bir siliyer alır . Bununla birlikte, hücre bölünmeye başladığında, siliyer tekrar sentrozom ile değiştirilir.
Tarih
Sentrozom, 1875'te Walther Flemming ve 1876'da Edouard Van Beneden tarafından ortaklaşa keşfedildi ve daha sonra 1888'de Theodor Boveri tarafından tanımlandı ve adlandırıldı .
Fonksiyonlar
Sentrozom ilişkili nükleer membran boyunca profaz hücre döngüsünün aşaması. Mitoz sırasında , nükleer membran parçalanır ve sentrozom çekirdekli mikrotübüller , mitotik iğ oluşturmak için kromozomlarla etkileşime girebilir .
Merkezkaç çiftindeki ikisinden daha yaşlı olan ana merkezcil, aynı zamanda kirpik ve kamçı yapımında da merkezi bir role sahiptir .
Sentrozom, hücre döngüsü başına yalnızca bir kez kopyalanır , böylece her yavru hücre, sentriyol adı verilen iki yapı içeren bir sentrozomu miras alır. Centrozom , hücre döngüsünün S fazı sırasında çoğalır . Mitoz adı verilen hücre bölünmesi sürecindeki profaz sırasında, sentrozomlar hücrenin zıt kutuplarına göç eder. Mitotik iğ daha sonra iki sentrozom arasında oluşur. Bölünme üzerine, her yavru hücre bir sentrozom alır. Bir hücredeki anormal sayıda sentrozom kanserle ilişkilendirilmiştir . Bir sentrozomun ikiye katlanması, iki açıdan DNA replikasyonuna benzer : işlemin yarı koruyucu yapısı ve işlemin düzenleyicisi olarak CDK2'nin etkisi . Ancak süreçler esasen farklıdır, çünkü sentrozom ikiye katlanması, şablon okuma ve birleştirme ile gerçekleşmez. Ana merkezcil, yavru merkezcil montajı için gerekli malzemelerin birikmesine yardımcı olur.
Bununla birlikte, mitozun ilerlemesi için sentriyoller gerekli değildir. Merkezler bir lazer tarafından ışınlandığında, mitoz normal olarak morfolojik olarak normal bir iğ ile ilerler. Ayrıca, meyve sineği Drosophila'nın gelişimi, çoğalmaları için gerekli bir gendeki bir mutasyon nedeniyle sentriyoller bulunmadığında büyük ölçüde normaldir. Merkezcillerin yokluğunda, iş milinin mikrotübülleri motorlar tarafından odaklanarak bipolar bir iş milinin oluşmasına izin verir. Birçok hücre, sentriyoller olmadan tamamen interfaza girebilir.
Sentriyollerden farklı olarak, organizmanın hayatta kalması için sentrozomlar gereklidir. Sentrozomsuz hücreler, radyal astral mikrotübül dizilerinden yoksundur . Aynı zamanda, iğ konumlandırmasında ve sitokinezde merkezi bir lokalizasyon yeri oluşturma yeteneğinde de kusurludurlar. Bu bağlamda sentrozomların işlevi, hücre bölünmesinin aslına uygunluğunu sağlamak için varsayılır , çünkü etkinliği büyük ölçüde artırır. Bazı hücre türleri, sentrozom bulunmadığında sonraki hücre döngüsünde durur. Bu evrensel bir fenomen değildir.
Nematod C. elegans yumurtası döllendiğinde, sperm bir çift sentriyol verir. Bu sentrioller, zigotun ilk hücre bölünmesini yönlendirecek olan sentrozomları oluşturacak ve bu onun polaritesini belirleyecektir. Polarite belirlemede sentrozomun rolünün mikrotübüle bağımlı mı yoksa bağımsız mı olduğu henüz net değil.
İnsan üremesinde sperm , zigotun sentrozomunu ve mikrotübül sistemini oluşturan sentriol sağlar.
Kanser hücrelerinde sentrozom değişiklikleri
Theodor Boveri , 1914'te kanser hücrelerinde sentrozom sapmalarını tanımladı . Bu ilk gözlem daha sonra birçok insan tümörü tipine genişletildi. Kanserdeki sentrozom değişiklikleri iki alt gruba ayrılabilir - yani yapısal veya sayısal sapmalar - ancak her ikisi de bir tümörde aynı anda bulunabilir.
yapısal sapmalar
Genellikle, yapısal sapmalar, sentrozom bileşenlerinin kontrolsüz ifadesinden veya bileşenler için yeterli olmayan translasyon sonrası değişikliklerden (fosforilasyonlar gibi) dolayı ortaya çıkar. Bu modifikasyonlar, sentrozom boyutunda (genellikle pericentriolar materyalin fazlalığından dolayı çok büyük) varyasyonlar üretebilir. Ek olarak, sentrozomal proteinlerin agrega oluşturma eğilimi olduğundan, ektopik yerlerde sentrozomla ilgili cisimler (CRB'ler) sıklıkla gözlenir. Hem genişlemiş sentrozomlar hem de CRB'ler, tümörlerde gözlenen sentrozomal yapılara benzer. Dahası, bu yapılar, CNap-1 veya Nlp gibi spesifik sentrozomal proteinlerin aşırı ekspresyonu ile kültür hücrelerinde indüklenebilir. Bu yapılar çok benzer görünebilir, ancak detaylı çalışmalar, proteik bileşimlerine bağlı olarak çok farklı özellikler gösterebileceklerini ortaya koymaktadır. Örneğin, γ-TuRC komplekslerini dahil etme kapasiteleri (ayrıca bakınız: γ-tubulin ) çok değişken olabilir ve bu nedenle mikrotübülleri çekirdeklendirme kapasiteleri bu nedenle ilgili tümör hücrelerinin şeklini, polaritesini ve hareketliliğini farklı şekillerde etkiler.
Sayısal sapmalar
Yetersiz sayıda sentrozomun varlığı, sıklıkla genom kararsızlığının ortaya çıkması ve doku farklılaşmasının kaybı ile bağlantılıdır. Bununla birlikte, sentrozom sayısını (her sentrozom için iki sentriyol ile) sayma yöntemi genellikle çok kesin değildir, çünkü sıklıkla birbirine çok yakın olan sentriyolleri çözmek için yeterince yüksek optik çözünürlüğe sahip olmayan floresan mikroskobu kullanılarak değerlendirilir. . Yine de, fazla sentrozom varlığının insan tümörlerinde yaygın bir olay olduğu açıktır. Tümör baskılayıcı p53'ün kaybının, BRCA1 ve BRCA2 gibi insanlarda kanser oluşumunda rol oynayan diğer proteinleri düzenlemenin yanı sıra gereksiz sentrozomlar ürettiği gözlemlenmiştir . (Referanslar için, bakınız.) Çok farklı mekanizmalar tarafından fazla sayıda sentrozom oluşturulabilir: sentrozomun spesifik reduplikasyonu, hücre bölünmesi sırasında sitokinez yetmezliği (kromozom sayısında bir artış meydana getirir ), hücre füzyonu (spesifik olarak enfeksiyon durumlarında olduğu gibi). virüsler) veya de novo sentrozom üretimi. Bu noktada, bu mekanizmaların in vivo olarak ne kadar yaygın olduğunu bilmek için yeterli bilgi yoktur , ancak hücre bölünmesi sırasındaki bir başarısızlık nedeniyle sentrozom sayılarındaki artışın tahmin edilenden daha sık olması mümkündür, çünkü bir hücrede birçok "birincil" kusur vardır. hücre ( hücre döngüsünün düzensizliği , kusurlu DNA veya kromatin metabolizması, iğ kontrol noktasında başarısızlık , vb.) "ikincil" bir etki olarak hücre bölünmesinde bir başarısızlık, ploidide bir artış ve sentrozom sayılarında bir artış meydana getirecektir .
Evrim
Evrimsel sentrozom ve tarihçesi sentriolden örneğin - imza genlerinin bazıları için takip edilmiş centrins . Centrinler, kalsiyum sinyalleşmesine katılır ve sentriyol duplikasyonu için gereklidir. Her ikisi de erken dallanan ökaryot Giardia intestinalis'te bulunan iki ana merkez alt ailesi vardır . Bu nedenle, ökaryotların ortak atasında sentrinler mevcuttur. Diğer yandan, herhangi bir fark vardır homologlarını içinde archea ve bakteri ve böylece "ökaryotik imza gen" bir parçasıdır. Centrins ve Sentriyoller evrimi üzerinde çalışma yapılmış olmasına rağmen, hiçbir çalışma evrimi üzerine yayınlanmış pericentriolar materyal .
Drosophila melanogaster ve Caenorhabditis elegans model türlerinde sentrozomun bazı bölümlerinin oldukça farklı olduğu açıktır . Örneğin, her iki tür de genellikle merkezcil çoğaltma ile ilişkili olan merkez alt ailelerinden birini kaybetmiştir. Sentrozomlardan yoksun olan Drosophila melanogaster mutantları, morfolojik olarak normal yetişkin sineklere bile gelişebilir, bunlar daha sonra doğumdan kısa bir süre sonra, duyu nöronlarında kirpikler olmadığı için ölürler . Böylece, bu sinekler, sentrozomlardan bağımsız, işlevsel olarak gereksiz makineler geliştirmiştir.
ilişkili nükleotidler
2006'daki araştırmalar, Atlantik sörf midyesi yumurtalarından elde edilen sentrozomların RNA dizileri içerdiğini gösterdi . Tanımlanan diziler, hücrede "az veya hiç" başka yerlerde bulundu ve mevcut genom veritabanlarında görünmüyor . Tanımlanmış bir RNA dizisi, varsayılan bir RNA polimerazı içerir ve bu, sentrozom içinde RNA bazlı bir genom hipotezine yol açar. Bununla birlikte, sonraki araştırmalar, sentrozomun kendi DNA tabanlı genomlarını içermediğini göstermiştir. RNA moleküllerinin sentrozomlarla birleştiği doğrulanmış olsa da, diziler hala çekirdeğin içinde bulunmuştur. Ayrıca sentrozomlar, normal hücrelerden çıkarıldıktan sonra (örneğin lazer ışınlaması ile) de novo oluşturabilir .