Центриоль
| Клеточная биология | |
|---|---|
| центросома | |
 Компоненты типичной центросомы:
|
В клеточной биологии центриоль состоящую представляет собой цилиндрическую органеллу, в основном из белка, называемого тубулином . [1] Центриоли обнаружены в большинстве эукариотических клеток , но отсутствуют у хвойных ( Pinophyta ), цветковых растений ( покрытосеменных ) и большинства грибов и присутствуют только в мужских гаметах харофитов , мохообразных , бессемянных сосудистых растений , саговников и гинкго . [2] [3] Связанная пара центриолей, окруженная высокоупорядоченной массой плотного материала, называемой перицентриолярным материалом (ПЦМ). [4] образует структуру, называемую центросомой . [1]
Центриоли обычно состоят из девяти наборов коротких триплетов микротрубочек, расположенных в цилиндре. Отклонения от этой структуры включают эмбрионы крабов и Drosophila melanogaster с девятью дублетами, а также Caenorhabditis elegans с девятью синглетами. сперматозоиды и ранние эмбрионы [5] [6] Дополнительные белки включают центрин , ценексин и тектин . [7]
Основная функция центриолей — образование ресничек во время интерфазы , астры и веретена — во время деления клеток.
История [ править ]
Центросома была открыта совместно Вальтером Флеммингом в 1875 году. [8] [9] и Эдуард Ван Бенеден в 1876 году. [10] [9] Эдуард Ван Бенеден впервые заметил центросомы , состоящие из двух ортогональных центриолей, в 1883 году. [11] Теодор Бовери ввел термин «центросома» в 1888 году. [12] [9] [13] [14] и термин «центриоль» в 1895 году. [15] [9] Базальное тело было названо Теодором Вильгельмом Энгельманом в 1880 году. [16] [9] Схема дупликации центриолей была впервые независимо разработана Этьеном де Харвеном и Джозефом Г. Галлом ок. 1950. [17] [18]
Роль в делении клеток [ править ]
Центриоли участвуют в организации митотического веретена и завершении цитокинеза . [19] Ранее считалось, что центриоли необходимы для формирования митотического веретена в клетках животных. Однако более поздние эксперименты показали, что клетки, центриоли которых были удалены с помощью лазерной абляции, все еще могут прогрессировать через G 1 стадию интерфазы , прежде чем центриоли смогут быть синтезированы позже de novo. [20] Кроме того, мутантные мухи, лишенные центриолей, развиваются нормально, хотя в клетках взрослых мух отсутствуют жгутики и реснички , и в результате они умирают вскоре после рождения. [21] Центриоли могут самореплицироваться во время деления клеток.
Сотовая организация [ править ]
Центриоли — очень важная часть центросом , которые участвуют в организации микротрубочек в цитоплазме . [22] [23] Положение центриоли определяет положение ядра и играет решающую роль в пространственном расположении клетки.
Фертильность [ править ]
Центриоли сперматозоидов важны для выполнения двух функций: [24] сперматозоида (1) для формирования жгутика и движения сперматозоидов и (2) для развития эмбриона после оплодотворения. Сперма поставляет центриоль, которая создает центросому и систему микротрубочек зиготы. [25]
Цилиогенез [ править ]
У жгутиковых и инфузорий положение жгутика или реснички определяется материнской центриолью, которая становится базальным тельцем . Неспособность клеток использовать центриоли для создания функциональных жгутиков и ресничек связана с рядом генетических заболеваний и заболеваний развития. В частности, неспособность центриолей правильно мигрировать до сборки ресничек недавно была связана с синдромом Меккеля-Грубера . [26]
Развитие животных [ править ]
Правильная ориентация ресничек посредством расположения центриолей к задней части клеток эмбрионального узла имеет решающее значение для установления лево-правой асимметрии во время развития млекопитающих. [27]
Дупликация центриолей [ править ]
До репликации ДНК клетки содержат две центриоли: старшую материнскую центриоль и младшую дочернюю центриоль . Во время деления клеток новая центриоль вырастает на проксимальном конце как материнской, так и дочерней центриоли. После дупликации две пары центриолей (только что собранная центриоль теперь является дочерней центриолью в каждой паре) будут оставаться прикрепленными друг к другу ортогонально до митоза . В этот момент материнская и дочерняя центриоли разделяются в зависимости от фермента, называемого сепараза . [28]
Две центриоли в центросоме связаны друг с другом. Материнская центриоль имеет расходящиеся придатки на дистальном конце своей длинной оси и прикрепляется к дочерней части на проксимальном конце. Каждая дочерняя клетка, образовавшаяся после клеточного деления, унаследует одну из этих пар. Центриоли начинают размножаться при репликации ДНК. [19]
Происхождение [ править ]
Последним общим предком всех эукариот была реснитчатая клетка с центриолями. [ нужна ссылка ] Некоторые линии эукариот, например наземные растения , не имеют центриолей, за исключением подвижных мужских гамет. Центриоли полностью отсутствуют во всех клетках хвойных и цветковых растений , не имеющих мерцательных или жгутиковых гамет. [29] Неясно, был ли такой у последнего общего предка. [30] или две реснички. [31] Важные гены, такие как центрины , необходимые для роста центриолей, обнаружены только у эукариот, а не у бактерий или архей . [30]
Этимология и произношение [ править ]
Слово центриоль ( / ˈ s ɛ n t r i oʊ l / ) использует сочетание форм центри- и -оле , образуя «маленькую центральную часть», которая описывает типичное расположение центриоли рядом с центром клетки.
Атипичные центриоли [ править ]
Типичные центриоли состоят из 9 триплетов микротрубочек , организованных радиальной симметрией. [32] Центриоли могут варьировать числом микротрубочек и могут состоять из 9 дублетов микротрубочек (как у Drosophila melanogaster ) или 9 синглетов микротрубочек, как у C. elegans . Атипичные центриоли — это центриоли, не имеющие микротрубочек, такие как проксимальные центриоли, обнаруженные в D. melanogaster . сперматозоидах [33] или которые имеют микротрубочки без радиальной симметрии, например, в дистальной центриоли сперматозоида человека . [34] Атипичные центриоли могли эволюционировать по крайней мере восемь раз независимо во время эволюции позвоночных и могут развиваться в сперматозоидах после развития внутреннего оплодотворения . [35]
До недавнего времени было неясно, почему центриоли стали атипичными. Атипичная дистальная центриоль образует динамический базальный комплекс (DBC), который вместе с другими структурами шейки спермия способствует каскаду внутреннего скольжения, сочетая биение хвоста с перегибанием головки. Свойства атипичной дистальной центриоли позволяют предположить, что она превратилась в систему передачи, которая соединяет моторы хвоста сперматозоида со всей спермой, тем самым улучшая функцию спермы. [36]
Ссылки [ править ]
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Эдде, Б; Россье, Дж; Ле Каер, Япония; Дебрюйер, Э; Грос, Ф; Денуле, П. (1990). «Посттрансляционное глутамилирование альфа-тубулина». Наука . 247 (4938): 83–5. Бибкод : 1990Sci...247...83E . дои : 10.1126/science.1967194 . ПМИД 1967194 .
- ^ Куормби, LM; Паркер, Джей Ди (2005). «Реснички и клеточный цикл?» . Журнал клеточной биологии . 169 (5): 707–10. дои : 10.1083/jcb.200503053 . ПМК 2171619 . ПМИД 15928206 .
- ^ Силфлоу, компакт-диск; Лефевр, Пенсильвания (2001). «Сборка и подвижность эукариотических ресничек и жгутиков. Уроки Chlamydomonas Reinhardtii» . Физиология растений . 127 (4): 1500–1507. дои : 10.1104/стр.010807 . ПМК 1540183 . ПМИД 11743094 .
- ^ Лаво, Штеффен; Хасеган, Моника; Гупта, Гаган Д.; Пеллетье, Лоуренс (ноябрь 2012 г.). «Субдифракционная визуализация центросом выявляет организационные особенности перицентриолярного материала более высокого порядка» . Природная клеточная биология . 14 (11): 1148–1158. дои : 10.1038/ncb2591 . ISSN 1476-4679 . ПМИД 23086237 . S2CID 11286303 .
- ^ Делатр, М; Генчи, П. (2004). «Арифметика биогенеза центросом» (PDF) . Журнал клеточной науки . 117 (Часть 9): 1619–30. дои : 10.1242/jcs.01128 . ПМИД 15075224 . S2CID 7046196 . Архивировано (PDF) из оригинала 18 августа 2017 года.
- ^ Лейдель, С.; Делатр, М.; Черутти, Л.; Баумер, К.; Генчи, П. (2005). «SAS-6 определяет семейство белков, необходимое для дупликации центросом у C. elegans и в клетках человека». Природная клеточная биология . 7 (2): 115–25. дои : 10.1038/ncb1220 . ПМИД 15665853 . S2CID 4634352 .
- ^ Ридер, КЛ; Фаруки, С.; 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 . ПМИД 11567874 .
- ^ Флемминг, В. (1875). Исследования по истории развития наяд. Хозяин сеанса. Академическая наука Вена 71, 81–147
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с д и Бладгуд РА. От центрального к элементарному и к первичному: история недооцененной органеллы, время которой пришло. Первичная ресничка. Методы Клеточная Биол. 2009;94:3-52. doi: 10.1016/S0091-679X(08)94001-2. Epub 2009, 23 декабря. PMID 20362083.
- ^ Ван Бенеден, Э. (1876). Вклад в историю зародышевого пузырька и первого эмбрионального ядра. Бык. акад. Р. Белг (2-я серия) 42, 35–97.
- ^ Вундерлих, В. (2002). «ЖММ – прошлое и настоящее» . Журнал молекулярной медицины . 80 (9): 545–548. дои : 10.1007/s00109-002-0374-y . ПМИД 12226736 .
- ^ Бовери, Т. (1888). Клеточные исследования II. Оплодотворение и деление яйцеклетки Ascaris megalocephala.Йена. З. Естественные науки 22, 685–882.
- ^ Бовери, Т. О поведении центросом во время оплодотворения яиц морского ежа, а также общие комментарии к центросомам и связанным с ними вопросам . Верх д. Физ.-мед. Ges zu Würzburg, NF, Vol. XXIX, 1895. ссылка .
- ^ Бовери, Т. (1901). Клеточные исследования: о природе центросом. IV . Фишер, Йена. связь .
- ^ Бовери, Т. (1895). О способности к оплодотворению и развитию бессемянных яиц морских ежей и о возможности их гибридизации. Арх.Механизм развития. Орг. (Вильгельм Ру) 2, 394–443.
- ^ Энгельманн, TW (1880). Об анатомии и физиологии мерцательных клеток. Пфлюгерс Арка, 23, 505–535.
- ^ Вулф, Стивен Л. (1977). Биология: основы (Первое изд.). Уодсворт. ISBN 9780534004903 .
- ^ Воробьёв И.А.; Надеждина, Е.С. (1987). Центросома и ее роль в организации микротрубочек . Международный обзор цитологии. Том. 106. С. 227–293. дои : 10.1016/S0074-7696(08)61714-3 . ISBN 978-0-12-364506-7 . ПМИД 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». Биология клетки . 80 (2–3): 107–109. дои : 10.1111/j.1768-322X.1994.tb00916.x . ПМИД 8087058 . S2CID 84594630 .
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Солсбери, JL; Суино, КМ; Басби, Р.; Спрингетт, М. (2002). «Центрин-2 необходим для дупликации центриолей в клетках млекопитающих» . Современная биология . 12 (15): 1287–92. дои : 10.1016/S0960-9822(02)01019-9 . ПМИД 12176356 . S2CID 1415623 .
- ^ Ла Терра, С; английский, Китай; Хергерт, П; МакИвен, Б.Ф.; Слудер, Г; 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 . ПМК 2171814 . ПМИД 15738265 .
- ^ Басто, Р; Лау, Дж; Виноградова Т; Гардиол, А; Вудс, КГ; Ходжаков А; Рафф, JW (2006). «Мухи без центриолей» . Клетка . 125 (7): 1375–86. дои : 10.1016/j.cell.2006.05.025 . ПМИД 16814722 . S2CID 2080684 .
- ^ Фельдман, Дж. Л.; Геймер, С; Маршалл, ВФ (2007). «Материнская центриоль играет поучительную роль в определении геометрии клетки» . ПЛОС Биология . 5 (6): е149. дои : 10.1371/journal.pbio.0050149 . ПМК 1872036 . ПМИД 17518519 .
- ^ Бейссон, Дж; Райт, М. (2003). «Сборка и непрерывность базального тела / центриоли». Современное мнение в области клеточной биологии . 15 (1): 96–104. дои : 10.1016/S0955-0674(02)00017-0 . ПМИД 12517710 .
- ^ 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
- ^ Хьюитсон, Лаура и Шаттен, Джеральд П. (2003). «Биология оплодотворения у человека» . В Патрицио, Паскуале; и др. (ред.). Цветной атлас вспомогательной репродукции человека: лабораторные и клинические данные . Липпинкотт Уильямс и Уилкинс. п. 3. ISBN 978-0-7817-3769-2 . Проверено 9 ноября 2013 г.
- ^ Цуй, Ченг; Чаттерджи, Бишванат; Фрэнсис, Динн; Ю, Цин; СанАгустин, Ховенал Т.; Фрэнсис, Ричард; Тэнси, Терри; Генри, Чарисс; Ван, Баолинь; Лемли, Бетан; Пасур, Грегори Дж.; Ло, Сесилия В. (2011). «Нарушение локализации Mks1 в материнской центриоле вызывает дефекты ресничек и пороки развития при синдроме Меккеля-Грубера» . Дис. Модели Мех . 4 (1): 43–56. дои : 10.1242/dmm.006262 . ПМК 3008963 . ПМИД 21045211 .
- ^ Бабу, Дипак; Рой, Судипто (1 мая 2013 г.). «Лева-правая асимметрия: реснички преподносят в узле новые сюрпризы» . Открытая биология . 3 (5): 130052. doi : 10.1098/rsob.130052 . ISSN 2046-2441 . ПМЦ 3866868 . ПМИД 23720541 .
- ^ Цоу, МФ; Стернс, Т. (2006). «Механизм, ограничивающий дупликацию центросом один раз за клеточный цикл». Природа . 442 (7105): 947–51. Бибкод : 2006Natur.442..947T . дои : 10.1038/nature04985 . ПМИД 16862117 . S2CID 4413248 .
- ^ Маршалл, ВФ (2009). «Эволюция центриолей» . Современное мнение в области клеточной биологии . 21 (1): 14–19. дои : 10.1016/j.ceb.2009.01.008 . ПМЦ 2835302 . ПМИД 19196504 .
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Борненс, М.; Азимзаде, Дж. (2007). «Происхождение и эволюция центросомы» . Эукариотические мембраны и цитоскелет . Достижения экспериментальной медицины и биологии. Том. 607. стр. 119–129 . дои : 10.1007/978-0-387-74021-8_10 . ISBN 978-0-387-74020-1 . ПМИД 17977464 .
- ^ Рогозин И.Б.; Басу, МК; Чюрёш, М.; Кунин, Е.В. (2009). «Анализ редких геномных изменений не подтверждает филогению Униконт-Биконт и предполагает цианобактериальный симбиоз как точку первичного излучения эукариот» . Геномная биология и эволюция . 1 : 99–113. дои : 10.1093/gbe/evp011 . ПМК 2817406 . ПМИД 20333181 .
- ^ Авидор-Рейсс, Томер; Гопалакришнан, Джаячандран (2013). «Построение центриоли» . Современное мнение в области клеточной биологии . 25 (1): 72–7. дои : 10.1016/j.ceb.2012.10.016 . ПМЦ 3578074 . ПМИД 23199753 .
- ^ Блашон, С; Цай, X; Робертс, К.А.; Ян, К; Поляновский А; Церковь, А; Авидор-Рейсс, Т. (2009). «Структура, подобная проксимальной центриоле, присутствует в сперматидах дрозофилы и может служить моделью для изучения дупликации центриолей» . Генетика . 182 (1): 133–44. дои : 10.1534/genetics.109.101709 . ПМК 2674812 . ПМИД 19293139 .
- ^ Фишман, Эмили Л; Джо, Кёнг; Нгуен, Куинь П.Х; Конг, Донг; Ройфман, Рэйчел; Чекич, Энтони Р.; Ханал, Сушил; Миллер, Энн Л; Симерли, Кальвин; Шаттен, Джеральд; Лонкарек, Ядранка; Меннелла, Вито; Авидор-Рейсс, Томер (2018). «Новая атипичная центриоль сперматозоида функционирует во время оплодотворения человека» . Природные коммуникации . 9 (1): 2210. Бибкод : 2018NatCo...9.2210F . дои : 10.1038/s41467-018-04678-8 . ПМЦ 5992222 . ПМИД 29880810 .
- ^ Тернер, К., Н. Соланки, Х. О. Салуха и Т. Авидор-Рейсс. 2022. Атипичный центриолярный состав коррелирует с внутренним оплодотворением у рыб. Клетки. 11:758, https://www.mdpi.com/2073-4409/11/5/758
- ^ Ханал, С., М.Р. Люнг, А. Ройфман, Э.Л. Фишман, Б. Зальцман, Х. Блумфилд-Гаделья, Т. Зеев-Бен-Мордехай и Т. Авидор-Рейсс. 2021. Динамический базальный комплекс модулирует движение сперматозоидов млекопитающих. Нац Коммун. 12:3808.. https://doi.org/10.1038/s41467-021-24011-0
| Базы данных органов управления : Национальные |
|---|
