centrosome je hlavní mikrotubulové organizující centra (MTOC) v lidských buňkách, a byl široce studován od doby, kdy Theodor Boveri první pojmenoval a popsal v roce 1888. Ačkoli centrosom je malá organela, má velký význam pro základní buněčné funkce. Nachází se vedle jádra, hlavní úlohou centrosomu je regulovat intracelulární organizaci mikrotubulů., Během buněčného dělení, centrosome je klíčem zodpovědný organela pro správnou tvorbu a orientaci mitotického vřeteno, zajištění správné segregace sesterských chromatid, aby každá z dceřiných buněk (Nigg EA et al. (2011)).
V Buňce Atlas, 548 geny (3% všech bílkovin-kódování lidských genů) bylo prokázáno, že kódují proteiny, které lokalizovat do centrosome nebo centriolar satelitů. Na obrázcích, kde bylo možné rozlišit centrioly, byly proteiny anotovány s umístěním „centrosome“., Na snímcích, kde nebyly zjištěny centrioly, ale protein se lokalizuje do středu mikrotubulů, byly proteiny anotovány s umístěním „centriolární satelit“ (obrázek 1-2). Funkční obohacení analýzy centrosome proteomu ukazuje obohacení podmínek pro biologické procesy, týkající se intracelulární organizace a dopravy, organizace mikrotubulů, progresi buněčného cyklu a dělení buněk.
RAB11FIP5-a-431
PCNT-u-251 MG
MKKS-U-2 OS
Obrázek 1. Příklady proteinů lokalizovaných do centrosomových a centriolárních satelitů., RAB11FIP5 se podílí na intracelulárním transportu a dříve nebylo prokázáno, že se lokalizuje na centrosomy. Pomocí nezávislých protilátek je RAB11FIP5 lokalizován na centriolární satelity (detekovány v buňkách A-431). PCNT je dobře charakterizovaná proteinová složka vláknité matrice centrosomu s důležitými úlohami v mitóze i meióze (detekovaná v buňkách U-251). MKKS je centrosome-pendluje protein, který lokalizuje na tube-jako struktura kolem centriol v pericentriolar materiál (PCM) a je důležitá pro dělení buněk (detekován v U-2 OS buněk)., Normálně, MKKS dopravu mezi centrosome a cytosolu v průběhu celého buněčného cyklu, ale když zmutoval, to nedokáže lokalizovat do centrosome, což vede k McKusick Kaufman syndrom, onemocnění, které se projevuje poruchou vývoje, zejména rukou a nohou, stejně jako srdce a genitální vady.
- 3% (548 bílkoviny) všech lidských proteinů byly experimentálně zjištěny v centrosome tím, že Lidský Protein Atlas.,
- 145 proteinů v centrosomu je podporováno experimentálními důkazy a z těchto 36 proteinů je obohaceno Atlasem lidských proteinů.
- 428 proteinů v centrosomu má více míst.
- 28 proteinů v centrosomu vykazuje variaci buněk na buňky. Z nich 27 vykazují změnu intenzity a 1 prostorovou variaci.
- Proteiny lokalizaci do centrosome jsou zapojeny především v intracelulární organizace a dopravy, mikroskopický organizace a progresi buněčného cyklu.
Obrázek 2., 3% všech genů kódujících lidské bílkoviny kóduje proteiny lokalizované do centrosomu nebo centriolárních satelitů. Každá lišta je klikatelná a poskytuje výsledek vyhledávání proteinů, které patří do vybrané kategorie.
struktura centrosome
Podstruktury
- Centriolar satelitní: 171
- Centrosome: 377
centrosome je malý non-membrány vázané organely, které zabírají asi 1-2 µm3 cytoplazmatické objem (Doxsey S&období, (2001))., Skládá se ze dvou barel ve tvaru centriol, každý se skládá z devíti mikrotubulové trojčata, která se konala spolu v pravém úhlu propojením vláken. Na centriol jsou obklopené amorfní matrix proteinů, obyčejně odkazoval se na jako pericentriolar materiál (PCM), který obsahuje proteiny zapojené v nukleace a kotvení mikrotubulů, stejně jako důležité regulátory buněčného cyklu a dalších signálních molekul. Pericentrin (Obrázek 1), γ-tubulinu, ninein, centriolin a aurora kináz jsou některé příklady (Doxsey S&období, (2001)).,Γ-tubulinu proteinový komplex je vysoce konzervovaným komplexem, který tvoří otevřené prsten strukturu, kolem 25 nm v průměru, a hraje klíčovou roli v nukleace mikrotubulů. Jako klíčový regulátor mitózy, struktura a složení centrosome je vysoce dynamický a prochází dramatické organizační změny v průběhu buněčného cyklu (Bornens M&období, (2002); Potrubí PT et al. (2015)).
centrosomy, stejně jako bazální tělo řasinek, jsou těsně obklopeny cytoplazmatickými granulemi, známými jako centriolární satelity (Tollenaere MA et al., (2015); Prosser SL et al. (2020)). Centriolární satelity cestují podél mikrotubulů ve spojení s motorickými bílkovinami a je známo, že obsahují řadu proteinů, které se také nacházejí v centrosomech a řasách. Centriolární satelity lze pozorovat ve většině typů buněk, ale jejich složení, velikost, počet a umístění se liší. Centriolární satelity se rozebírají po vstupu do mitózy, bur se znovu objeví po dokončení cytokineze.
výběr proteinů vhodných jako markery pro centrosom a centriolární satelity lze nalézt v tabulce 1., Seznam vysoce exprimovaných proteinů, které se lokalizují do centrosomů a centriolárních satelitů, jsou shrnuty v tabulce 2.
Tabulka 1. Výběr proteinů vhodných jako markery pro centrosomové a centriolární satelity.,v id=“02794f7097″>
Cytosol
Cytosol
Table 2., Vysoce exprimované centrosomové a centriolární satelitní markerové proteiny v různých buněčných liniích., oncogene partner
See the morphology of centrosomes in human induced stem cells in the Allen Cell Explorer.,
funkce centrosome
hlavní funkce centrosome je organizace mikrotubulů v buňce, čímž řídí buněčný tvar, polarita, šíření, mobilita a dělení buněk. Během S-fáze, centrosome je replikována v semi-konzervativně, což vede k tvorbě jednu dceru centriole vedle každého z rodičovské centriol. Jak se buňka blíží mitóze, dva centrosomy, z nichž každý obsahuje rodičovskou centriolu a zrající procentriol, se přesunou na opačné konce buňky., Současně se zvyšuje množství okolních PCM proteinů, což umožňuje nukleaci více mikrotubulů. Když se jaderná membrána rozpadá, mikrotubuly pocházejících z každého z centrosomes může komunikovat s kinetochores na replikované sesterské chromatidy, které tvoří charakteristickou mitotického vřeteno. Složité vřeteno přístroje zprostředkovává oddělení sesterských chromatid k opačným koncům buňky, a na cytokineze každá z dceřiných buněk je poskytována s jednou sadou chromozomů a jeden centrosome. Rodičovská centriole, tj., starší ze dvou v páru centriole má také ústřední roli při tvorbě řasinek a bičíků. Navíc, rostoucí důkazy naznačují, více univerzální funkce centrosome, a to zejména poukazem na její schopnost koordinovat nesčetné množství buněčných funkcí tím, že slouží jako kompaktní rozbočovač, kde cytoplazmatické proteiny mohou interagovat při vysokých koncentracích (Doxsey S&období; (2001); Rieder CL, et al. (2001)).,
Centriolar satelity byly dlouho považovány za vozidla pro protein obchodování s lidmi a od centrosome a řasinky, a tak hraje roli v dynamické regulace složení bílkovin v těchto organel (Tollenaere MA et al. (2015); Prosser SL et al. (2020)). Ve skutečnosti bylo několik proteinů, které se lokalizují na centriolární satelity, zapojeno do replikace centrosomu, zrání a separace., Nicméně, v nedávné studie, centriolar satelity se také objevily jako regulátory řady dalších buněčných procesů, jako je degradace proteinů a autofagie, z nichž některé jsou nezávislé na centrosomes a řasinky. Podobně centrosomy a řasy nejsou plně závislé na centriolárních družicích.,
Jako klíčové regulátory segregaci chromozomů a progresi buněčného cyklu, anomálie v počtu, velikosti a morfologie centrosome, a mutace v genech kódující protein, který lokalizovat do centrosomes, je běžně pozorována v buňkách podstupujících tumorigenezi, ale také v některých dalších onemocnění (Badano JL et al. (2005)).
Gene Ontology (GO)-na základě analýzy genů kódujících proteiny, které lokalizovat do centrosomes nebo centriolar satelitů ukazuje obohacení z hlediska popisuje funkce, které jsou v souladu s existující literatury., Nejvíce vysoce obohaceného podmínky pro domény Biologický Proces týkající se mitózy a cytokineze, progresi buněčného cyklu, endocytóza, organizace mikrotubulové cytoskelet a organizaci organel (Obrázek 3a). Analýza obohacení molekulární funkce Go domény odhaluje obohacení pojmů popisujících vazbu na mikrotubuly a motorické proteiny, stejně jako motorickou aktivitu (obrázek 3b).
Obrázek 3a. Genové Ontologie založené na obohacení analýzy pro centrosome proteomu ukazuje výrazně obohacený podmínky pro domény Biologický Proces., Každá lišta je klikatelná a poskytuje výsledek vyhledávání proteinů, které patří do vybrané kategorie.
Obrázek 3b. Genové Ontologie založené na obohacení analýzy pro centrosome proteomu ukazuje výrazně obohacený podmínky pro domény Molekulární Funkce. Každá lišta je klikatelná a poskytuje výsledek vyhledávání proteinů, které patří do vybrané kategorie.
Centrosome proteiny s více místech
Přibližně 78% (n=428) centrosome a centriolar satelitní proteiny detekovány v Cele Atlas také lokalizovat do jiných buněčných kompartmentů (Obrázek 4)., Síťový graf ukazuje, že nejčastější umístění sdílené s centrosome a centriolar satelity jsou cytoplazma, jádro a váčků. Duální lokalizace s nukleoplazmou a cytosolem jsou nadměrně zastoupeny, zatímco duální lokalizace s Golgiho aparátem a nukleoly jsou nedostatečně zastoupeny.
obrázek 4. Interaktivní síťový děj mikrotubulových proteinů s více lokalizacemi. Čísla ve spojovacích uzlech ukazují proteiny, které jsou lokalizovány do centrosomu a do jednoho nebo více dalších míst., Jsou zobrazeny pouze spojovací uzly obsahující více než jeden protein a nejméně 0,5% bílkovin v centrosomovém proteomu. Velikost kruhu souvisí s počtem proteinů. Azurová barevné uzly ukazují kombinace, které jsou významně zastoupeny, zatímco purpurové barevné uzly ukazují kombinace, které jsou výrazně zastoupeny v porovnání s pravděpodobnost, že pozorování, že kombinace založené na četnosti jednotlivých anotace a hypergeometric test (p≤0,05). Všimněte si, že tento výpočet se provádí pouze pro proteiny s dvojitou lokalizací., Každý uzel je klikatelný a má za následek seznam všech proteinů, které se nacházejí v připojených organelách.
Vyjádření úrovně centrosome proteiny v tkáni
Transcriptome analýzy a klasifikace geny do tkáně distribuce kategorií (Obrázek 8) ukazuje, že centrosome a centriolar satelitní proteiny jsou více pravděpodobné, že vykazují nějaké konkrétní typ tkáně distribuce, ve srovnání se všemi geny prezentovány v Buňce Atlas.
obrázek 5., Bar graf ukazující procento genů v různých tkáních rozdělení kategorií pro geny kódující proteiny, které lokalizovat do centrosome nebo centriolar satelity, ve srovnání se všemi geny v Buňce Atlas. Hvězdička označuje statisticky významnou odchylku (p≤0,05) v počtu genů v kategorii na základě binomického statistického testu. Každá lišta je klikatelná a poskytuje výsledek vyhledávání proteinů, které patří do vybrané kategorie.
relevantní odkazy a publikace
Bovery T. 1900. Zellen-Studien. Verlag von Gustav Fischer.