le centrosome est le principal centre organisateur de microtubules (MTOC) dans les cellules humaines, et a été largement étudié depuis que Theodor Boveri l’a nommé et décrit pour la première fois en 1888. Bien que le centrosome soit un petit organite, il est d’une grande importance pour les fonctions cellulaires fondamentales. Situé à côté du noyau, le rôle majeur du centrosome est de réguler l’organisation intracellulaire des microtubules., Au cours de la division cellulaire, le centrosome est l’organite responsable de la formation et de l’orientation correctes du fuseau mitotique, assurant une ségrégation appropriée des chromatides sœurs à chacune des cellules filles (Nigg EA et al. (2011)).
dans L’Atlas cellulaire, il a été démontré que 548 gènes (3% de tous les gènes humains codant des protéines) codent des protéines qui se localisent dans le centrosome ou les satellites centriolaires. Dans les images où il a été possible de distinguer les centrioles, les protéines ont été annotées avec l’emplacement « centrosome »., Sur les images où les centrioles n’ont pas été détectées, mais où la protéine se localise au centre des microtubules, les protéines ont été annotées avec l’emplacement « satellite centriolaire » (Figure 1-2). L’analyse d’enrichissement fonctionnel du protéome du centrosome montre l’enrichissement de termes pour les processus biologiques liés à l’organisation et au transport intracellulaires, à l’organisation des microtubules, à la progression du cycle cellulaire et à la division cellulaire.
RAB11FIP5 – a-431
PCNT – U-251 MG
MKKS – U-2 OS
Figure 1. Exemples de protéines localisées au centrosome et aux satellites centriolaires., RAB11FIP5 est impliqué dans le transport intracellulaire et il n’a pas été démontré auparavant qu’il se localisait en centrosomes. En utilisant des anticorps indépendants, RAB11FIP5 est localisé sur les satellites centriolaires (détectés dans les cellules A-431). PCNT est un composant protéique bien caractérisé de la matrice filamenteuse du centrosome avec des rôles importants dans la mitose et la méiose (détecté dans les cellules U-251). MKKS est une protéine de navette de centrosome qui se localise à une structure en tube autour des centrioles dans le matériel péricentriolaire (PCM) et est important pour la division cellulaire (détectée dans les cellules U-2 OS)., Normalement, MKKS fait la navette entre le centrosome et le cytosol tout au long du cycle cellulaire, mais lorsqu’il est muté, il ne parvient pas à se localiser au centrosome, conduisant au syndrome de McKusick Kaufman, une maladie qui se manifeste par un développement altéré, en particulier des mains et des pieds, ainsi que des malformations cardiaques et génitales.
- 3% (548 protéines) de toutes les protéines humaines ont été détectées expérimentalement dans le centrosome par l’Atlas des Protéines Humaines.,
- 145 protéines dans le centrosome sont étayées par des preuves expérimentales et sur ces 36 protéines sont améliorées par L’Atlas des protéines humaines.
- 428 les protéines du centrosome ont plusieurs emplacements.
- 28 les protéines du centrosome présentent une variation de cellule à cellule. Parmi ceux-ci 27 montrent une variation d’intensité et 1 une variation spatiale.
- Les protéines localisées au centrosome sont principalement impliquées dans l’organisation et le transport intracellulaire, l’organisation des microtubules et la progression du cycle cellulaire.
la Figure 2., 3% de tous les gènes codant des protéines humaines codent des protéines localisées dans le centrosome ou les satellites centriolaires. Chaque barre est cliquable et donne un résultat de recherche de protéines appartenant à la catégorie sélectionnée.
structure du centrosome
sous-structures
- satellite Centriolaire: 171
- Centrosome: 377
le centrosome est un petit organite non lié à la membrane occupant environ 1-2 µm3 du volume cytoplasmique (doxsey s&période; (2001))., Il est composé de deux centrioles en forme de tonneau, chacun composé de neuf triplets de microtubules, maintenus ensemble à un angle perpendiculaire par des fibres interconnectées. Les centrioles sont entourés d’une matrice amorphe de protéines, communément appelée matériau péricentriolaire (PCM), qui contient des protéines impliquées dans la nucléation et l’ancrage des microtubules, ainsi que d’importants régulateurs du cycle cellulaire et d’autres molécules de signalisation. La péricentrine (Figure 1), LA γ-tubuline, la ninéine, la centrioline et les aurora kinases en sont quelques exemples (doxsey s&période; (2001)).,Le complexe protéique γ-tubuline est un complexe hautement conservé qui forme une structure en anneau ouvert, d’environ 25 nm de diamètre, et joue un rôle clé dans la nucléation des microtubules. En tant que régulateur clé de la mitose, la structure et la composition du centrosome sont très dynamiques et subissent des changements organisationnels spectaculaires tout au long du cycle cellulaire (période Bornens m&; (2002); Conduit PT et al. (2015)).
Les centrosomes, ainsi que le corps basal des cils, sont étroitement entourés de granules cytoplasmiques, appelés satellites centriolaires (Tollenaere MA et al., (2015); Prosser SL et coll. (2020)). Les satellites centriolaires se déplacent le long des microtubules par association avec des protéines motrices et sont connus pour contenir un certain nombre de protéines que l’on trouve également dans les centrosomes et les cils. Les satellites centriolaires peuvent être observés dans la plupart des types de cellules, mais leur composition, leur taille, leur nombre et leur emplacement varient. Les satellites centriolaires se désassemblent à l’entrée dans la mitose, bur réapparaît à la fin de la cytokinèse.
Une sélection de protéines appropriées comme marqueurs pour le centrosome et les satellites centriolaires peut être trouvée dans le tableau 1., Une liste des protéines hautement exprimées qui se localisent dans les centrosomes et les satellites centriolaires est résumée dans le tableau 2.
le Tableau 1. Sélection de protéines appropriées comme marqueurs pour le centrosome et les satellites centriolaires.,v id= »02794f7097″>
Cytosol
Cytosol
Table 2., Centrosome hautement exprimé et protéines marqueurs satellites centriolaires, dans différentes lignées cellulaires., oncogene partner
See the morphology of centrosomes in human induced stem cells in the Allen Cell Explorer.,
la fonction du centrosome
la fonction principale du centrosome est l’organisation des microtubules dans la cellule, contrôlant ainsi la forme cellulaire, la polarité, la prolifération, la mobilité et la division cellulaire. Au cours de la phase S, le centrosome est reproduit de manière semi-conservatrice, ce qui entraîne la formation d’un centriole fille à côté de chacun des centrioles parentaux. À mesure que la cellule approche de la mitose, les deux centrosomes, contenant chacun un centriole parental et un procentriole en maturation, se déplacent vers les extrémités opposées de la cellule., Dans le même temps, la quantité de protéines PCM environnantes augmente, permettant la nucléation de plus de microtubules. Lorsque la membrane nucléaire se décompose, les microtubules provenant de chacun des centrosomes peuvent interagir avec les kinétochores sur les chromatides sœurs répliquées, formant le fuseau mitotique caractéristique. L’appareil de fuseau complexe assure la séparation des chromatides sœurs aux extrémités opposées de la cellule, et lors de la cytokinèse, chacune des cellules filles est pourvue d’un ensemble de chromosomes et d’un centrosome. La centriole parentale, c’est-à-dire, le plus âgé des deux dans la paire centriole, a également un rôle central dans la formation des cils et des flagelles. De plus, de plus en plus de preuves suggèrent une fonction plus polyvalente du centrosome, en particulier sa capacité à coordonner une myriade de fonctions cellulaires en servant de Centre compact où les protéines cytoplasmiques peuvent interagir à des concentrations élevées (doxsey s&période; (2001); Rieder CL et al. (2001)).,
Les satellites Centriolaires ont longtemps été considérés comme des véhicules pour le trafic de protéines vers et depuis le centrosome et les cils, jouant ainsi un rôle dans la régulation dynamique de la composition des protéines dans ces organites (Tollenaere MA et al. (2015); Prosser SL et coll. (2020)). En effet, plusieurs protéines qui se localisent dans les satellites centriolaires ont été impliquées dans la réplication, la maturation et la séparation des centrosomes., Cependant, dans des études récentes, les satellites centriolaires sont également apparus comme régulateurs de multiples autres processus cellulaires, tels que la dégradation des protéines et l’autophagie, dont certains sont indépendants des centrosomes et des cils. De même, les centrosomes et les cils ne dépendent pas entièrement des satellites centriolaires.,
en tant que régulateurs clés de la ségrégation chromosomique et de la progression du cycle cellulaire, des anomalies du nombre, de la taille et de la morphologie du centrosome, et des mutations dans les gènes codant pour les protéines localisées aux centrosomes, sont couramment observées dans les cellules subissant une tumorigenèse, mais aussi dans certaines autres maladies (Badano JL et al. (2005)).
l’analyse basée sur L’ontologie génique (GO) des gènes codant pour les protéines localisées aux centrosomes ou aux satellites centriolaires montre un enrichissement de termes décrivant des fonctions qui sont bien en ligne avec la littérature existante., Les termes les plus enrichis pour le processus biologique du domaine GO sont liés à la mitose et à la cytokinèse, à la progression du cycle cellulaire, à l’endocytose, à l’organisation du cytosquelette des microtubules et à l’organisation des organites (Figure 3a). L’analyse d’enrichissement de la fonction moléculaire du domaine GO révèle l’enrichissement de termes décrivant la liaison aux microtubules et aux protéines motrices, ainsi que l’activité motrice (Figure 3b).
Figure 3a. analyse D’enrichissement basée sur L’ontologie génique pour le protéome du centrosome montrant les Termes significativement enrichis pour le processus biologique du domaine GO., Chaque barre est cliquable et donne un résultat de recherche de protéines appartenant à la catégorie sélectionnée.
Figure 3b. analyse d’enrichissement basée sur L’ontologie génétique pour le protéome du centrosome montrant les Termes significativement enrichis pour la fonction moléculaire du domaine GO. Chaque barre est cliquable et donne un résultat de recherche de protéines appartenant à la catégorie sélectionnée.
protéines du Centrosome à emplacements multiples
environ 78% (n=428) des protéines satellites du centrosome et du centriolaire détectées dans L’Atlas cellulaire se localisent également dans d’autres compartiments cellulaires (Figure 4)., Le tracé du réseau montre que les emplacements les plus communs partagés avec le centrosome et les satellites centriolaires sont le cytoplasme, le noyau et les vésicules. Les localisations doubles avec le nucléoplasme et le cytosol sont surreprésentées, tandis que les localisations doubles avec l’appareil de Golgi et les nucléoles sont sous-représentées.
la Figure 4. Tracé en réseau interactif de protéines de microtubules avec de multiples localisations. Les nombres dans les nœuds de connexion montrent les protéines qui sont localisées au centrosome et à un ou plusieurs emplacements supplémentaires., Seuls les nœuds de connexion contenant plus d’une protéine et au moins 0,5% de protéines dans le protéome du centrosome sont représentés. Les tailles de cercle sont liées au nombre de protéines. Les nœuds de couleur cyan montrent des combinaisons qui sont significativement surreprésentées, tandis que les nœuds de couleur magenta montrent des combinaisons qui sont significativement sous-représentées par rapport à la probabilité d’observer cette combinaison en fonction de la fréquence de chaque annotation et d’un test hypergéométrique (p≤0,05). Notez que ce calcul n’est effectué que pour les protéines à double localisation., Chaque nœud est cliquable et donne une liste de toutes les protéines présentes dans les organites connectés.
taux d’Expression des protéines du centrosome dans les tissus
l’analyse du Transcriptome et la classification des gènes en catégories de distribution tissulaire (Figure 8) montrent que le centrosome et les protéines satellites centriolaires ne sont pas plus susceptibles de présenter un type particulier de distribution tissulaire, comparativement à tous les gènes présentés dans L’Atlas cellulaire.
la Figure 5., Graphique en barres montrant le pourcentage de gènes dans différentes catégories de distribution tissulaire pour les gènes codant pour les protéines localisées au centrosome ou aux satellites centriolaires, par rapport à tous les gènes de l’Atlas cellulaire. L’astérisque marque un écart statistiquement significatif (p≤0,05) dans le nombre de gènes d’une catégorie sur la base d’un test statistique binomial. Chaque barre est cliquable et donne un résultat de recherche de protéines appartenant à la catégorie sélectionnée.
liens et publications pertinents
Bovery T. 1900. Zellen-Studien. Verlag von Gustav Fischer.