El centrosoma es el principal centro de organización de microtúbulos (COMT) en las células humanas, y ha sido ampliamente estudiado desde Theodor Boveri primero nombrado y descrito en 1888. Aunque el centrosoma es un pequeño orgánulo, es de gran importancia para las funciones celulares. Ubicado adyacente al núcleo, el papel principal del centrosoma es regular la organización intracelular de los microtúbulos., Durante la división celular, el centrosoma es el orgánulo responsable clave para la correcta formación y orientación del huso mitótico, asegurando la segregación adecuada de las cromátidas hermanas a cada una de las células hijas (Nigg EA et al. (2011)).
en el Atlas celular, se ha demostrado que 548 genes (3% de todos los genes humanos que codifican proteínas) codifican proteínas que se localizan en el centrosoma o los satélites centriolares. En las imágenes donde ha sido posible distinguir los centriolos, las proteínas han sido anotadas con la ubicación «centrosoma»., En imágenes donde los centriolos no han sido detectados, pero la proteína se localiza al centro de los microtúbulos, las proteínas han sido anotadas con la ubicación «satélite centriolar» (Figura 1-2). El análisis de enriquecimiento funcional del proteoma del centrosoma muestra el enriquecimiento de términos para procesos biológicos relacionados con la organización y transporte intracelular, la organización de microtúbulos, la progresión del ciclo celular y la división celular.
RAB11FIP5-a-431
PCNT – U-251 MG
MKKS – U-2 OS
Figura 1. Ejemplos de proteínas localizadas en los satélites centrosoma y centriolar., RAB11FIP5 está implicado en el transporte intracelular y no se ha demostrado previamente para localizar a centrosomas. Mediante el uso de anticuerpos independientes, RAB11FIP5 se localiza en satélites centriolares (detectado en células A-431). El PCNT es un componente proteico bien caracterizado de la matriz filamentosa del centrosoma con papeles importantes tanto en mitosis como en meiosis (detectado en células U-251). MKKS es una proteína centrosoma que se localiza en una estructura tubular alrededor de los centriolos en el material pericentriolar (PCM) y es importante para la división celular (detectada en las células U-2 OS)., Normalmente, el MKKS se desplaza entre el centrosoma y el citosol a lo largo del ciclo celular, pero cuando está mutado, no se localiza en el centrosoma, lo que lleva al síndrome de McKusick Kaufman, una enfermedad que se manifiesta con un desarrollo deficiente, especialmente de manos y pies, así como defectos cardíacos y genitales.
- 3% (548 proteínas) de todas las proteínas humanas se han detectado experimentalmente en el centrosoma por la Human Protein Atlas.,
- 145 proteínas en el centrosoma están respaldadas por evidencia experimental y de estas 36 proteínas están mejoradas por el Atlas de proteínas humanas.
- 428 proteínas en el centrosoma tienen múltiples ubicaciones.
- 28 proteínas en el centrosoma muestran una variación de célula a célula. De estos 27 muestran una variación en intensidad y 1 una variación espacial.
- Las proteínas que se localizan en el centrosoma participan principalmente en la organización y el transporte intracelulares, la organización de los microtúbulos y la progresión del ciclo celular.
la Figura 2., El 3% de todos los genes codificadores de proteínas humanas codifican proteínas localizadas en el centrosoma o los satélites centriolares. Cada barra es clicable y da un resultado de búsqueda de proteínas que pertenecen a la categoría seleccionada.
la estructura del centrosoma
subestructuras
- satélite Centriolar: 171
- centrosoma: 377
el centrosoma es un pequeño orgánulo sin membrana que ocupa aproximadamente 1-2 µm3 del volumen citoplasmático (Doxsey s&; (2001))., Se compone de dos centriolos en forma de barril, cada uno compuesto de nueve trillizos de microtúbulos, Unidos en un ángulo perpendicular por fibras de interconexión. Los centriolos están rodeados por una matriz amorfa de proteínas, comúnmente conocida como el material pericentriolar (PCM), que contiene proteínas involucradas en la nucleación y anclaje de microtúbulos, así como importantes reguladores del ciclo celular y otras moléculas de señalización. Pericentrina (Figura 1), γ-tubulina, nineína, centriolina y Aurora quinasas son algunos ejemplos (Doxsey s&período; (2001)).,El complejo de proteína γ-tubulina es un complejo altamente conservado que forma una estructura de anillo abierto, alrededor de 25 nm de diámetro, y juega un papel clave en la nucleación de microtúbulos. Como regulador clave de la mitosis, la estructura y composición del centrosoma es altamente dinámica y sufre cambios organizativos dramáticos a lo largo del ciclo celular (bornens m&período; (2002); Conduit PT et al. (2015)).
los centrosomas, así como el cuerpo basal de los cilios, están cercanamente rodeados por gránulos citoplásmicos, conocidos como satélites centriolares (Tollenaere MA et al., (2015); Prosser SL et al. (2020)). Los satélites centriolares viajan a lo largo de los microtúbulos por asociación con proteínas motoras y se sabe que contienen una serie de proteínas que también se encuentran en los centrosomas y cilios. Los satélites centriolares se pueden observar en la mayoría de los tipos de células, pero su composición, tamaño, número y ubicación varía. Los satélites centriolares se desensamblan al entrar en la mitosis, el bur reaparece al completar la citocinesis.
una selección de proteínas adecuadas como marcadores para el centrosoma y los satélites centriolares se puede encontrar en la tabla 1., En la Tabla 2 se resume una lista de proteínas altamente expresadas que se localizan en los satélites centrosomas y centriolares.
Cuadro 1. Selección de proteínas adecuadas como marcadores para los satélites centrosoma y centriolar.,v id=»02794f7097″>
Cytosol
Cytosol
Table 2., Proteínas marcadoras satelitales centriolares y centrosomas altamente expresadas, en diferentes líneas celulares., oncogene partner
See the morphology of centrosomes in human induced stem cells in the Allen Cell Explorer.,
la función del centrosoma
la función principal del centrosoma es la organización de los microtúbulos en la célula, controlando así la forma celular, la polaridad, la proliferación, la movilidad y la división celular. Durante la fase S, el centrosoma se replica de manera semi-conservadora, resultando en la formación de un centriolo hija junto a cada uno de los centriolos parentales. A medida que la célula se acerca a la mitosis, los dos centrosomas, cada uno conteniendo un centriolo parental y un procentriolo en maduración, se mueven a los extremos opuestos de la célula., Al mismo tiempo, la cantidad de proteínas PCM circundantes aumenta, lo que permite la nucleación de más microtúbulos. Cuando la membrana nuclear se descompone, los microtúbulos que se originan en cada uno de los centrosomas pueden interactuar con los cinetocoros en las cromátidas hermanas replicadas, formando el huso mitótico característico. El intrincado aparato huso media la separación de las cromátidas hermanas a los extremos opuestos de la célula, y tras la citocinesis cada una de las células hijas está provista de un conjunto de cromosomas y un centrosoma. El centriolo parental, e. d., el mayor de los dos en el par centriolo, también tiene un papel central en la formación de cilios y flagelos. Además, la creciente evidencia sugiere una función más versátil del centrosoma, especialmente señalando su capacidad para coordinar una miríada de funciones celulares al servir como un centro compacto donde las proteínas citoplasmáticas pueden interactuar a altas concentraciones (Doxsey s&período; (2001); Rieder CL et al. (2001)).,
los satélites Centriolares han sido considerados durante mucho tiempo como vehículos para el tráfico de proteínas hacia y desde el centrosoma y los cilios, desempeñando así un papel en la regulación dinámica de la composición de proteínas en estos orgánulos (Tollenaere MA et al. (2015); Prosser SL et al. (2020)). De hecho, varias proteínas que se localizan en satélites centriolares han estado implicadas en la replicación, maduración y separación del centrosoma., Sin embargo, en estudios recientes, los satélites centriolares también han surgido como reguladores de otros múltiples procesos celulares, como la degradación de proteínas y la autofagia, algunos de los cuales son independientes de los centrosomas y los cilios. Del mismo modo, los centrosomas y los cilios no son totalmente dependientes de los satélites centriolares.,
como reguladores clave de la segregación cromosómica y la progresión del ciclo celular, las anomalías en el número, el tamaño y la morfología del centrosoma, y las mutaciones en los genes que codifican proteínas que se localizan en los centrosomas, se observan comúnmente en las células sometidas a tumorogénesis, pero también en algunas otras enfermedades (Badano JL et al. (2005)).
El análisis basado en la ontología génica (GO) de genes que codifican proteínas que se localizan en centrosomas o satélites centriolares muestra un enriquecimiento de términos que describen funciones que están bien en línea con la literatura existente., Los términos más enriquecidos para el proceso biológico del dominio GO están relacionados con la mitosis y la citocinesis, la progresión del ciclo celular, la endocitosis, la organización del citoesqueleto de los microtúbulos y la organización de los orgánulos (figura 3a). El análisis de enriquecimiento de la función Molecular del dominio GO revela el enriquecimiento de los términos que describen la unión a microtúbulos y proteínas motoras, así como la actividad motora (figura 3b).
figura 3a. análisis de enriquecimiento basado en ontología génica para el proteoma centrosoma mostrando los Términos significativamente enriquecidos para el proceso biológico del dominio GO., Cada barra es clicable y da un resultado de búsqueda de proteínas que pertenecen a la categoría seleccionada.
figura 3b. análisis de enriquecimiento basado en ontología génica para el proteoma del centrosoma mostrando los Términos significativamente enriquecidos para la función Molecular del dominio GO. Cada barra es clicable y da un resultado de búsqueda de proteínas que pertenecen a la categoría seleccionada.
las proteínas del centrosoma con múltiples ubicaciones
aproximadamente el 78% (n=428) de las proteínas centrosoma y satélite centriolar detectadas en el Atlas celular también se localizan a otros compartimentos celulares (Figura 4)., La gráfica de la red muestra que las ubicaciones más comunes compartidas con el centrosoma y los satélites centriolares son el citoplasma, el núcleo y las vesículas. Las localizaciones duales con nucleoplasma y citosol están sobrerrepresentadas, mientras que las localizaciones duales con el aparato de Golgi y nucléolos están subrepresentadas.
Figura 4. Gráfica de red interactiva de proteínas de microtúbulos con múltiples localizaciones. Los números en los nodos de conexión muestran las proteínas que están localizadas en el centrosoma y en una o más ubicaciones adicionales., Solo se muestran los nodos de conexión que contienen más de una proteína y al menos el 0,5% de proteínas en el proteoma del centrosoma. Los tamaños de los círculos están relacionados con el número de proteínas. Los nodos de color cian muestran combinaciones que están significativamente sobrerrepresentadas, mientras que los nodos de color magenta muestran combinaciones que están significativamente subrepresentadas en comparación con la probabilidad de observar esa combinación basada en la frecuencia de cada anotación y una prueba hipergeométrica (p≤0.05). Tenga en cuenta que este cálculo solo se realiza para proteínas con localizaciones duales., Cada nodo es clickable y da como resultado una lista de todas las proteínas que se encuentran en los orgánulos conectados.
niveles de expresión de las proteínas del centrosoma en el tejido
El análisis del transcriptoma y la clasificación de genes en categorías de distribución tisular (Figura 8) muestra que el centrosoma y las proteínas satélite centriolares no tienen más probabilidades de mostrar ningún tipo particular de distribución tisular, en comparación con todos los genes presentados en el Atlas celular.
Figura 5., Gráfico de barras que muestra el porcentaje de genes en diferentes categorías de distribución tisular para genes que codifican proteínas que se localizan en el centrosoma o satélites centriolares, en comparación con todos los genes en el Atlas celular. Asterisco marca una desviación estadísticamente significativa (p≤0.05) en el número de genes en una categoría basada en una prueba estadística binomial. Cada barra es clicable y da un resultado de búsqueda de proteínas que pertenecen a la categoría seleccionada.
enlaces y publicaciones relevantes
Bovery T. 1900. Zellen-Studien. Verlag von Gustav Fischer.