stringtranslate.com

Центриоль

Поперечное сечение центриоли, показывающее триплеты микротрубочек .

В клеточной биологии центриоль представляет собой цилиндрическую органеллу , состоящую 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 саговников. Гинкго . [2] [3] Связанная пара центриолей, окруженная высокоупорядоченной массой плотного материала, называемой перицентриолярным материалом (PCM), [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 сперматозоиды и ранние эмбрионы Caenorhabditis elegans с девятью синглетами. [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

Центросома была открыта совместно Вальтером Флеммингом в 1875 году [8] [9] и Эдуардом Ван Бенеденом в 1876 году. [10] [9] Эдуард Ван Бенеден сделал первое наблюдение центросом , состоящих 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 тельце было названо Теодором Вильгельмом Энгельманом в 1880 году . [ 16] [9] Паттерн дупликации центриолей был впервые независимо разработан Этьеном де Харвеном и Джозефом Г. Галлом ок. 1950. [17] [18]

Роль в делении клеток

Центриоли матери и дочери, прикрепленные ортогонально.

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 стадию интерфазы G 1 , 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

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.

3D-рендеринг центриолей

Фертильность

Центриоли сперматозоидов важны для выполнения двух функций: [24] (1) для формирования жгутика сперматозоида и движения сперматозоидов и (2) для развития эмбриона после оплодотворения. Сперма поставляет центриоль , которая создает центросому и систему микротрубочек зиготы. [25]

Цилиогенез

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

Электронная микрофотография центриоли эмбриона мыши.

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

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 на проксимальном конце. Каждая дочерняя клетка, образовавшаяся после клеточного деления, унаследует одну из этих пар. Центриоли начинают размножаться при репликации ДНК. [19]

Источник

Последним общим предком всех эукариот была реснитчатая клетка с центриолями. [ нужна цитация ] Некоторые линии эукариот, такие как 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, была ли у последнего общего предка одна [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

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

Типичные центриоли состоят из 9 триплетов микротрубочек, организованных радиальной симметрией. [32] Центриоли могут варьировать количество микротрубочек и могут состоять из 9 дублетов микротрубочек (как у Drosophila melanogaster ) или 9 синглетов микротрубочек, как у C. elegans . Атипичные центриоли - это центриоли, которые не имеют микротрубочек, такие как проксимальные центриоли, обнаруженные в сперматозоидах D. melanogaster , [33] или которые имеют микротрубочки без радиальной симметрии, например, в дистальной центриоле 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, сочетающему 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]

Рекомендации

  1. ^ аб 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.
  2. ^ 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. 
  3. ^ 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. 
  4. ^ 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. PMID  23086237. S2CID  11286303.
  5. ^ Делатр, М; Генчи, П. (2004). «Арифметика биогенеза центросом» (PDF) . Журнал клеточной науки . 117 (Часть 9): 1619–30. дои : 10.1242/jcs.01128 . PMID  15075224. S2CID  7046196. Архивировано (PDF) из оригинала 18 августа 2017 года.
  6. ^ 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. PMID  15665853. S2CID  4634352.
  7. ^ Ридер, CL; 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.
  8. ^ Флемминг, В. (1875). Studien uber die Entwicklungsgeschichte der Najaden. Сидцунгсгебер. Акад. Висс. Вена 71, 81–147
  9. ^ abcde 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.
  10. ^ Ван Бенеден, Э. (1876). Вклад в историю прорастания пузырьков и первого эмбрионального развития. Бык. акад. Р. Белг (2м серия) 42, 35–97.
  11. ^ Вундерлих, В. (2002). «JMM - Прошлое и настоящее». Журнал молекулярной медицины . 80 (9): 545–548. дои : 10.1007/s00109-002-0374-y . ПМИД  12226736.
  12. ^ Бовери, Т. (1888). Целлен-Штудьен II. Die Befruchtung und Teilung des Eies von Ascaris megalocephala. Йена. З. Натурвисс. 22, 685–882.
  13. ^ Бовери, Т. Ueber das Verhalten der Centrosomen bei der Befruchtung des Seeigel-Eies небст allgemeinen Bemerkungen über Centrosomen und Verwandtes . Верх. д. Физ.-мед. Гес. цу Вюрцбург, NF, Bd. XXIX, 1895. ссылка.
  14. ^ Бовери, Т. (1901). Целлен-Штудьен: Uber die Natur der Centrosomen. IV . Фишер, Йена. связь.
  15. ^ Бовери, Т. (1895). Ueber die Befruchtungs und Entwickelungsfahigkeit kernloser Seeigeleier und uber die Moglichkeit ihrer Bastardierung. Арх. Entwicklungsmech. Орг. (Вильгельм Ру) 2, 394–443.
  16. ^ Энгельманн, TW (1880). Zur Anatomie und Physiologie der Flimmerzellen. Арка Пфлюгерса. 23, 505–535.
  17. ^ Вулф, Стивен Л. (1977). Биология: основы (Первое изд.). Уодсворт. ISBN 9780534004903.
  18. ^ 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: de Harven, Etienne (1994). «Ранние наблюдения центриолей и волокон митотического веретена с помощью просвечивающей электронной микроскопии». Биология клетки . 80 (2–3): 107–109. doi :10.1111/j.1768-322X.1994.tb00916.x. PMID  8087058. S2CID  84594630.
  19. ^ аб 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 . PMID  12176356. S2CID  1415623.
  20. ^ 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. 
  21. ^ 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 . PMID  16814722. S2CID  2080684.
  22. ^ 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. 
  23. ^ 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.
  24. ^ 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.
  25. ^ 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 данные . Липпинкотт Уильямс и Уилкинс. п. 3. ISBN 978-0-7817-3769-2. Проверено 9 ноября 2013 г.
  26. ^ 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. 
  27. ^ Бабу, Дипак; Рой, Судипто (1 мая 2013 г.). «Левая-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. 
  28. ^ 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. PMID  16862117. S2CID  4413248.
  29. ^ Маршалл, ВФ (2009). «Эволюция центриолей». Современное мнение в области клеточной биологии . 21 (1): 14–19. doi :10.1016/j.ceb.2009.01.008. ПМЦ 2835302 . ПМИД  19196504. 
  30. ^ Аб 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.
  31. ^ 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. doi : 10.1093/gbe/evp011. ПМК 2817406 . ПМИД  20333181. 
  32. ^ 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. 
  33. ^ 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. doi : 10.1534/genetics.109.101709. ПМК 2674812 . ПМИД  19293139. 
  34. ^ 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 сперматозоидов функциональна во время оплодотворения человека». Природные коммуникации . 9 (1): 2210. Бибкод : 2018NatCo...9.2210F. дои : 10.1038/s41467-018-04678-8. ПМЦ 5992222 . ПМИД  29880810. 
  35. ^ 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
  36. ^ 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