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Centriolos Funktionen und Eigenschaften
Die Zentriolensind zylindrische Zellstrukturen aus Mikrotubuli-Gruppierungen. Sie werden vom Tubulin-Protein gebildet, das in den meisten eukaryotischen Zellen vorkommt.
Ein dazugehöriges Paar von durch eine Masse aus dichtem Material genannt Bericht pericentriolar Material (PCM) umgibt Centriolen umfasst eine Struktur, genannt Zentrosomen.
Centriolen Funktion ist die Anordnung des Mikrotubuli direkt, in der zellulären Organisation (Kernposition und räumliche Anordnung der Zelle) die Bildung und Funktion von Flagellen und Zilien (ciliogenesis) und der Zellteilung (Mitose und Meiose) teilnehmen.
Centriolen finden sich in Zellstrukturen, die als Zentrosomen tierischer Zellen bekannt sind und in Pflanzenzellen fehlen.
Defekte in der Struktur oder die Anzahl der Centriolen in jeder Zelle eine beträchtliche Wirkung auf der Physiologie eines Organismus haben können, die Herstellung von Veränderungen in der Stressreaktion während der Entzündung, männliche Unfruchtbarkeit, neurodegenerative Erkrankungen und Tumorbildung, unter anderem.
Eine Zentriole ist eine zylindrische Struktur. Ein Paar von Centriolen durch eine formlose Masse aus dichtem Material (genannt „pericentriolar Material“ oder PCM) umgibt zugeordnet ist, ist eine Verbindung mit „Centrosom“ -Struktur bezeichnet.
Sie wurden vor unwichtig bis vor ein paar Jahre in Betracht gezogen, wenn es wurde festgestellt, dass sie die wichtigsten Organellen in Antrieb Zellteilung und Replikation (Mitose) in eukaryotischen Zellen (vor allem bei Menschen und anderen Tieren) waren.
Die Zelle
Der letzte gemeinsame Vorfahr allen Lebens auf der Erde war eine einzelne Zelle und der letzte gemeinsame Vorfahre aller Eukaryoten war eine Haarzelle mit Zentriolen.
Jeder Organismus besteht aus einer Gruppe von Zellen, die interagieren. Organismen enthalten Organe, Organe bestehen aus Geweben, Gewebe besteht aus Zellen und Zellen bestehen aus Molekülen.
Alle Zellen verwenden die gleichen „Bausteine“ molekulare, ähnliche Verfahren zur Speicherung, Wartung und Expression der genetischen Information, und ähnliche Prozesse Energiestoffwechsel, molecular Verkehr, Signalisierung, Entwicklung und Struktur.
Die Mikrotubuli
In den frühen Tagen der Elektronenmikroskopie beobachteten Zellbiologen lange Tubuli im Zytoplasma, die sie Mikrotubuli nannten.
morphologisch ähnlich Mikrotubuli wurden bildende Spindelfasern beobachtet, als Komponenten der Axone der Neuronen, und als Strukturelement in den Zilien und Flagellen.
Eine sorgfältige Prüfung der einzelnen Mikrotubuli zeigte, daß sie alle von 13 Längseinheiten zusammengesetzt wurden (jetzt genannt Protofilamenten), bestehend aus einem Hauptprotein (einer Untereinheit von α-Tubulin und ein β-Tubulin eng verwandt) und mehrere assoziierte Proteine Mikrotubuli (MAPs).
Neben ihren Funktionen in anderen Zellen, sind Mikrotubuli essentiell für Wachstum, Morphologie, Migration und Polarität des Neurons, wie Entwicklung, Pflege und das Überleben eines Nervensystems effizient .
Die Bedeutung eines empfindlichen Zusammenspiel zwischen Zytoskelett-Komponenten (Mikrotubuli, Actin, Zwischen- und Septine Filamente) wird in mehreren humanen neurodegenerativen Erkrankungen zu abnormal Mikrotubulidynamik Zusammenhang reflektiert, einschließlich Parkinson-Krankheit und Alzheimer-Krankheit.
Cilios und Geißeln
Zilien und Flagellen sind Organellen, die auf der Oberfläche der meisten eukaryotischen Zellen gefunden werden. Sie bestehen hauptsächlich aus Mikrotubuli und Membran.
Die Spermienmotilität ist auf bewegliche Zytoskelettelemente zurückzuführen, die in ihrem Schwanz, den sogenannten Axonemen, vorkommen. Die Struktur der Axoneme besteht aus 9 Gruppen von jeweils 2 Mikrotubuli, molekularen Motoren (Dyneinen) und ihren regulatorischen Strukturen.
Centriolen spielen eine zentrale Rolle in der Zellbildung und Progression des Zellzyklus. Die Reifung der Centriolen führt zu einer Funktionsänderung, die von der Teilung der Zelle zur Bildung des Ciliums führt.
Defekte in der Struktur oder Funktion von Axonemen oder Zilien verursachen multiple Störungen beim Menschen, die Ziliopathien genannt werden. Diese Krankheiten betreffen verschiedene Gewebe, einschließlich Augen, Nieren, Gehirn, Lunge und Spermienmotilität (was oft zu männlicher Unfruchtbarkeit führt).
Der Zentriol
Neun Drillinge von Mikrotubuli, die um einen Umfang herum angeordnet sind (einen kurzen hohlen Zylinder bildend), sind die "Bausteine" und die Hauptstruktur einer Zentriole.
Während vieler Jahre wurde die Struktur und Funktion von Zentriolen ignoriert, obwohl das Centrosom in den 1880er Jahren durch Lichtmikroskopie sichtbar gemacht worden war.
Theodor Boveri veröffentlichte 1888 ein wegweisendes Werk, in dem er den Ursprung des Zentrosoms aus Spermien nach der Befruchtung beschreibt. In seiner kurzen Mitteilung von 1887 schrieb Boveri, dass:
"Das Zentrosom repräsentiert das dynamische Zentrum der Zelle; Teilung schafft, die die Zentren der Tochterzellen gebildet werden, um die sie alle zellulären andere Komponenten symmetrisch angeordnet sind ... Centrosom ist der wahre Divisor Körper der Zelle, die mittleren Kernteilung und Zelle „(Scheer 2014: 1) . [Übersetzung des Autors]
Kurz nach der Mitte des zwanzigsten Jahrhunderts, mit der Entwicklung der Elektronenmikroskopie, wurde das Verhalten von Centriolen von Paul Schafer untersucht und erklärt.
Leider wurde diese Arbeit weitgehend ignoriert, da sich das Interesse der Forscher auf Watsons und Kricks DNA-Befunde konzentrierte.
Das Zentrosom
Ein Paar von Zentriolen, die sich neben dem Kern befinden und senkrecht zueinander stehen, sind "ein Zentrosom". Eine der Zentriolen ist als "Vater" (oder Mutter) bekannt. Der andere ist bekannt als der "Sohn" (oder Tochter, ist etwas kürzer und hat seine Basis an der Basis der Mutter befestigt).
Die proximalen Ende (an der Verbindung der beiden Centriolen) in einer „Wolke“ von Proteinen (vielleicht bis zu 300 oder mehr) als die zentrale Organisation der Mikrotubuli (MTOC) bekannt, eingetaucht, wie es das Protein, das für die Konstruktion sieht der Mikrotubuli.
Der MTOC ist auch als "pericentriolares Material" bekannt und hat eine negative Ladung. Umgekehrt sind die distalen Enden (weg von der Verbindung der beiden Centriolen) positiv geladen.
Das Zentriolenpaar wird zusammen mit dem umgebenden MTOC als "Zentrosom" bezeichnet.
Duplikation des Zentrosoms
Vater mit einem neuen Kind, und das Kind mit einem neuen Sohn (ein „Enkel“): Wenn die Centriolen duplizierten beginnen, Eltern und Kind werden jeweils centriole beginnt leicht getrennt und dann eine neue centriole an seiner Basis zu bilden, .
Während eine Duplizierung der Zentriole auftritt, wird die DNA des Kerns ebenfalls dupliziert und getrennt. Das heißt, aktuelle Forschungen zeigen, dass die Duplizierung der Zentriole und die Trennung der DNA in gewisser Weise miteinander verknüpft sind.
Duplikation und Zellteilung (Mitose)
Der mitotische Prozess wird oft in Form einer initiierenden Phase beschrieben, die als "Schnittstelle" bezeichnet wird, gefolgt von vier Phasen der Entwicklung.
Während der Schnittstelle werden die Zentriolen dupliziert und in zwei Paare getrennt (eines dieser Paare beginnt sich in Richtung der gegenüberliegenden Seite des Kerns zu bewegen) und die DNA wird geteilt.
Nach der Duplizierung der Zentriolen erstrecken sich die Mikrotubuli der Zentriolen entlang der Hauptachse des Kerns und richten sich aus, wobei sie die "mitotische Spindel" bilden.
In der ersten der vier Phasen der Entwicklung (Phase I oder "Prophase") kondensieren und nähern sich die Chromosomen und die Kernmembran beginnt zu schwächen und aufzulösen. Zur gleichen Zeit wird die mitotische Spindel mit den Paaren von Zentriolen gebildet, die jetzt an den Enden der Spindel angeordnet sind.
In der zweiten Phase (Phase II oder "Metaphase") sind die Ketten der Chromosomen mit der Achse der mitotischen Spindel ausgerichtet.
In der dritten Phase (Phase III oder "Anaphase") teilen sich die Chromosomenketten und bewegen sich zu den gegenüberliegenden Enden der nun verlängerten mitotischen Spindel.
Schließlich wird in der vierten Phase (Phase IV oder „Telophase“), neue Kernmembranen herum getrennten Chromosomen gebildet werden, beginnt die mitotische Spindel schmilzt und Zelltrennung durch die halbe Zytoplasma ergänzt, die mit jedem neuen Kern geht.
An jedem Ende der mitotischen Spindel, Paare von Centriolen haben einen wichtigen Einfluss im gesamten Prozess der Zellteilung (offenbar auf die Kräfte, die von den elektromagnetischen Feldern, die durch die negativen und positiven Ladungen von seinem proximalen und distalen Ende ausgeübt bezogen).
Das Zentrosom und die Immunantwort
Stressbelastung beeinflusst die Funktion, Qualität und Dauer des Lebens eines Organismus. Stress, der beispielsweise durch eine Infektion erzeugt wird, kann zu einer Entzündung infizierten Gewebes führen und die Immunantwort im Körper aktivieren. Diese Antwort schützt den betroffenen Organismus und eliminiert den Erreger.
Viele Aspekte der Funktionalität des Immunsystems sind bekannt. Die molekularen, strukturellen und physiologischen Ereignisse, an denen das Zentrosom beteiligt ist, bleiben jedoch ein Rätsel.
Neuere Studien haben unerwartete dynamische Veränderungen in der Struktur, Position und Funktion des Zentrosoms in verschiedenen Stressbedingungen entdeckt. Zum Beispiel wurde nach der Nachahmung der Bedingungen einer Infektion eine Zunahme der Produktion von PCM und Mikrotubuli in interphasischen Zellen gefunden.
Die Zentrosomen in der immunologischen Synapse
Das Zentrosom spielt eine sehr wichtige Rolle in der Struktur und Funktion der immunologischen Synapse (SI). Diese Struktur wird durch spezialisierte Wechselwirkungen zwischen einer T-Zelle und einer Antigen-präsentierenden Zelle (APC) gebildet. Diese Zell-Zell-Interaktion initiiert die Wanderung des Zentrosoms zum SI und seine anschließende Kopplung an die Plasmamembran.
Die Kopplung des Zentrosoms in der SI ist ähnlich der während der Ciliogenese beobachteten. Jedoch in diesem Fall initiiert Montag von Flimmerhärchen, ist aber in der Organisation des SI und Sekretion von zytotoxischen Vesikeln beteiligt Zielzellen zu lysieren, dies ist ein Schlüsselkörper in T-Zell-Aktivierung ist,
Das Zentrosom und Hitzestress
Centrosom ist weiß „molekulare Chaperone“ (Gruppe von Proteinen, deren Funktion es ist, die Faltung zu unterstützen und Montage zellulären Transport von anderen Proteinen), die ein Schutz vor der Exposition gegenüber thermischen Schock und Stress bereitzustellen.
Zu den Stressfaktoren, die das Zentrosom beeinflussen, gehören Schäden an DNA und Hitze (wie die der Zellen von fieberhaften Patienten). DNA-Schäden initiieren DNA-Reparaturwege, die die Funktion des Zentrosoms und die Zusammensetzung der Proteine beeinflussen können.
Stress erzeugte Wärme verursacht Modifikation der Struktur von centriole, Zentrosomen Störungen und vollständige Inaktivierung ihrer Fähigkeit, Mikrotubuli zu bilden, mitotischen Spindelbildung stören und verhindern die Mitose.
Die Störung der Funktion der Zentrosomen während des Fiebers eine adaptive Antwort sein könnte die Spindelpole und zu verhindern, dass abnormale DNA-Spaltung während der Mitose, insbesondere angesichts der potentiellen Funktionsstörung multiple Protein zu inaktivieren nach Denaturierung durch Hitze induziert.
Außerdem könnte es der Zelle zusätzliche Zeit zur Verfügung stellen, um ihren Pool an funktionellen Proteinen wiederherzustellen, bevor die Zellteilung erneut gestartet wird.
Eine weitere Folge der Inaktivierung des Zentrosom während des Fiebers ist ihre Unfähigkeit, zu dem IS zu bewegen, in der Sekretion von zytotoxischen Vesikel zu organisieren und zu beteiligen.
Abnorme Entwicklung von Zentriolen
Die Entwicklung der Zentriole ist ein sehr komplexer Prozess, und obwohl eine Reihe von regulatorischen Proteinen beteiligt ist, können verschiedene Arten von Fehlern auftreten.
Wenn es ein Ungleichgewicht im Verhältnis von Eiweiß, centriole defekt sein kann, seine Geometrie verzerrt sein kann, wobei die Achsen eines Paares von der Senkrechten abweichen können, Centriolen mehrere Kinder entwickeln können, kann die centriole voller Länge erreichen, bevor Zeit oder die Entkopplung der Paare kann sich verzögern.
Wenn eine falsche oder fehlerhafte Duplizierung von Centriolen (geometrischen Fehlern und / oder mehrfache Duplizierung), die DNA-Replikation geändert wird, chromosomale Instabilität (CIN) wird vorgestellt.
Gleichermaßen führen Zentrosomdefekte (zum Beispiel ein vergrößertes oder vergrößertes Zentrosom) zu CIN und fördern die Entwicklung von mehreren Kinderzentriolen.
Diese Entwicklungsfehler verursachen Zellschäden, die zu Malignität führen können.
Abnormale Centriolos und maligne Zellen
Dank der Intervention von regulatorischen Proteinen, die festgestellten Anomalien in der Entwicklung von Centriolen und / oder der Zentrosomen, können Zellen Selbstkorrektur von Anomalien implementieren.
Jedoch Selbstkorrektur der Anomalie, abnormal Centriolen oder mehreren Kindern ( „überzählige Centriolen“) ist, kann auf die Erzeugung von Tumoren ( „Tumorigenese“) bzw. den Zelltod führen nicht erreicht.
Überzählige Centriolen neigen zu aggregieren, was zu einer Clusterung der Zentrosomen ( „Centrosom Amplifikation“ -Charakteristik von Krebszellen), Zellpolarität und die normale Entwicklung der Mitose zu verändern, in dem Auftreten von Tumoren führen.
Überzählige Zellen mit Centriolen werden durch einen Überschuss an Material pericentriolar, Unterbrechung der zylindrischen Struktur oder übermäßiger Länge Centriolen und nicht senkrecht Centriolen oder verlegt gekennzeichnet.
Es wurde vorgeschlagen, dass Cluster von Centriolen oder Zentrosomen in Krebszellen als „Biomarker“ bei der Verwendung von therapeutischen und Bildgebungsmitteln wie superparamagnetische Nanopartikel dienen könnte.
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