Centrosome (Polski)

centrosome jest głównym centrum organizującym mikrotubule (mtoc) w ludzkich komórkach i był szeroko badany odkąd Theodor Boveri po raz pierwszy nazwał go i opisał w 1888 roku. Chociaż centrosome jest małym organelle, ma ogromne znaczenie dla podstawowych funkcji komórkowych. Położony w sąsiedztwie jądra, główną rolą centrosomu jest regulowanie wewnątrzkomórkowej organizacji mikrotubul., Podczas podziału komórki centrosom jest kluczowym organem odpowiedzialnym za prawidłowe tworzenie i orientację wrzeciona mitotycznego, zapewniając właściwą segregację chromatyd siostrzanych do każdej z komórek potomnych (Nigg EA et al. (2011)).

w Atlasie komórkowym wykazano, że 548 genów (3% wszystkich genów kodujących białka ludzkie) koduje białka, które lokalizują się w centrosomie lub satelitach centriolarnych. W obrazach, w których udało się odróżnić centriole, białka zostały przypisane do lokalizacji „centrosome”., Na zdjęciach, gdzie centriole nie zostały wykryte, ale białko lokalizuje się w centrum mikrotubul, białka zostały oznaczone lokalizacją ” centriolar satellite „(rysunek 1-2). Funkcjonalne wzbogacenie analiza centrosome proteome pokazuje wzbogacenie terminy dla biologicznych procesy odnosić się wewnątrzkomórkowy organizacja i transport, organizacja mikrotubules, komórka cykl progresja i komórka podział.

RAB11FIP5 – A-431
PCNT – u-251 MG
MKKS – U-2 OS

Rysunek 1. Przykłady białek zlokalizowanych w centrosomie i centriolar satelitach., RAB11FIP5 bierze udział w transporcie wewnątrzkomórkowym i wcześniej nie wykazano, że lokalizuje się w centrosomach. Za pomocą niezależnych przeciwciał, RAB11FIP5 jest zlokalizowany na satelitach centriolarnych (wykrytych w komórkach A-431). PCNT jest dobrze scharakteryzowanym białkowym składnikiem nitkowatej matrycy centrosomu, pełniącym ważną rolę zarówno w mitozie, jak i mejozie (wykrywanym w komórkach U-251). MKKS jest białkiem centrosome-shuttling, który lokalizuje się do struktury podobnej do rurki wokół centrioli w materiale pericentriolarnym (PCM) i jest ważny dla podziału komórki (wykryte w komórkach U-2 OS)., Zwykle MKKS przenosi się między centrosomem a cytozolem przez cały cykl komórkowy, ale gdy zmutowany, nie lokalizuje się w centrosomie, co prowadzi do zespołu McKusicka Kaufmana, choroby objawiającej się upośledzonym rozwojem, zwłaszcza rąk i stóp, a także wad serca i narządów płciowych.

Rysunek 2., 3% wszystkich ludzkich genów kodujących białka koduje białka zlokalizowane w centrosomie lub satelitach centriolarnych. Każdy pasek jest klikalny i daje wynik wyszukiwania białek, które należą do wybranej kategorii.

struktura centrosomu

podstruktury

• Satelita Centriolarny: 171
• Centrosom: 377

centrosom jest małym, niezwiązanym błoną organellą zajmującym około 1-2 µm3 objętości cytoplazmy (Doxsey S&okres; (2001))., Składa się z dwóch centrioli w kształcie beczki, z których każda składa się z dziewięciu mikrotubulowych trojaczków, trzymanych razem pod prostopadłym kątem przez łączące się włókna. Centriole są otoczone amorficzną matrycą białek, powszechnie określaną jako materiał pericentriolarny (PCM), który zawiera białka zaangażowane w zarodkowanie i zakotwiczenie mikrotubul, a także ważne regulatory cyklu komórkowego i inne cząsteczki sygnalizacyjne. Pericentryna (ryc. 1), γ-tubulina, nineina, centriolina i kinazy aurora są przykładami (Doxsey S. (2001)).,Kompleks białek γ-tubuliny jest wysoce konserwowanym kompleksem, który tworzy strukturę otwartego pierścienia o średnicy około 25 nm i odgrywa kluczową rolę w zarodkowaniu mikrotubul. Jako kluczowy regulator mitozy, struktura i skład centrosomu jest bardzo dynamiczny i ulega dramatycznym zmianom organizacyjnym w całym cyklu komórkowym (Bornens m & okres; (2002); Conduit PT et al. (2015)).

centrosomy, jak również ciało podstawne rzęsek, są ściśle otoczone cytoplazmatycznymi granulkami, znanymi jako satelity centriolarne (Tollenaere MA et al., (2015); Prosser SL et al. (2020)). Satelity centriolarne podróżują wzdłuż mikrotubul przez związek z białkami ruchowymi i są znane z tego, że zawierają wiele białek, które znajdują się również w centrosomach i rzęskach. Satelity centriolarne można obserwować w większości typów komórek, ale ich skład, wielkość, liczba i lokalizacja są różne. Satelity centriolarne rozpadają się po wejściu w mitozę, burunty pojawiają się po zakończeniu cytokinezy.

wybór białek odpowiednich jako markery dla centrosomu i satelitów centriolarnych znajduje się w tabeli 1., Lista wysoko ekspresji białek, które lokalizują się w centrosomach i centriolar satelitach są podsumowane w tabeli 2.

Tabela 1. Dobór białek odpowiednich jako markery dla satelitów centrosome i centriolar.,v id=”02794f7097″>

MKKS McKusick-Kaufman syndrome Centrosome ODF2 Outer dense fiber of sperm tails 2 Centrosome CEP97 Centrosomal protein 97 Centriolar satellite
Cytosol KIF5B Kinesin family member 5B Centriolar satellite
Cytosol PIBF1 Progesterone immunomodulatory binding factor 1 Centriolar satellite

Table 2., Wysoko wyrażone centrosome i centriolar markery satelitarne białka, w różnych liniach komórkowych., oncogene partner

14 CEP250 Centrosomal protein 250 13 CCDC14 Coiled-coil domain containing 14 12 MKKS McKusick-Kaufman syndrome 11 CEP350 Centrosomal protein 350 11

See the morphology of centrosomes in human induced stem cells in the Allen Cell Explorer.,

funkcja centrosomu

główną funkcją centrosomu jest organizacja mikrotubul w komórce, kontrolując w ten sposób kształt, polaryzację, proliferację, mobilność i podział komórek. Podczas fazy S centrosome jest replikowany w sposób pół-konserwatywny, w wyniku czego powstaje jeden centriol córkowy obok każdego z centrioli rodzicielskich. W miarę zbliżania się komórki do mitozy, dwa centrosomy, z których każdy zawiera rodzicielski centriol i dojrzewający procentriol, przesuwają się na przeciwległe końce komórki., Jednocześnie zwiększa się ilość otaczających białek PCM, umożliwiając zarodkowanie większej liczby mikrotubul. Kiedy błona jądrowa ulega rozpadowi, mikrotubule pochodzące z każdego z centrosomów mogą oddziaływać z kinetochorami na replikowanych chromatydach siostrzanych, tworząc charakterystyczne mitotyczne wrzeciono. Skomplikowany aparat wrzecionowaty pośredniczy w rozdzielaniu chromatyd siostrzanych na przeciwległe końce komórki, a przy cytokinezie każda z komórek potomnych zaopatrzona jest w jeden zestaw chromosomów i jeden centrosom. Centriole rodzicielskie, czyli, starszy z dwóch w centriole pary, również odgrywa centralną rolę w tworzeniu rzęsek i wici. Co więcej, coraz większe dowody sugerują bardziej wszechstronną funkcję centrosomu, szczególnie wskazując na jego zdolność do koordynowania niezliczonych funkcji komórkowych, służąc jako zwarty węzeł, w którym białka cytoplazmatyczne mogą oddziaływać w wysokich stężeniach (Doxsey S &okres; (2001); Rieder CL et al. (2001)).,

satelity Centriolarne od dawna są uważane za pojazdy do handlu białkami do iz centrosomu i rzęsek, odgrywając w ten sposób rolę w dynamicznej regulacji składu białek w tych organelles (Tollenaere MA et al. (2015); Prosser SL et al. (2020)). Rzeczywiście, kilka proteiny które lokalizują centriolar satelity wplątują w centrosome replikację, dojrzewanie i separację., Jednak w ostatnich badaniach satelity centriolarne pojawiły się również jako regulatory wielu innych procesów komórkowych, takich jak degradacja białek i autofagia, z których niektóre są niezależne od centrosomów i rzęsek. Podobnie centrosomy i rzęski nie są w pełni zależne od satelitów centriolarnych.,

jako kluczowe regulatory segregacji chromosomów i progresji cyklu komórkowego, nieprawidłowości w liczbie, wielkości i morfologii centrosomu oraz mutacje w genach kodujących białko, które lokalizują się w centrosomach, są powszechnie obserwowane w komórkach poddawanych guzom, ale także w niektórych innych chorobach (Badano JL et al. (2005)).

Analiza genów kodujących białka, które lokalizują się w centrosomach lub centriolarnych satelitach pokazuje wzbogacenie terminów opisujących funkcje, które są dobrze zgodne z istniejącą literaturą., Najbardziej wzbogacone terminy dla procesu biologicznego domeny GO są związane z mitozą i cytokinezą, progresją cyklu komórkowego, endocytozą, organizacją cytoszkieletu mikrotubul i organizacją organelli (ryc. 3A). Analiza wzbogacenia funkcji molekularnej domeny GO ujawnia wzbogacenie terminów opisujących wiązanie z mikrotubulami i białkami ruchowymi, a także aktywność ruchową (ryc. 3b).

rysunek 3a. Analiza wzbogacenia genu oparta na ontologii dla proteomu centrosomu pokazująca znacznie wzbogacone warunki dla procesu biologicznego domeny GO., Każdy pasek jest klikalny i daje wynik wyszukiwania białek, które należą do wybranej kategorii.

rysunek 3b. Analiza wzbogacenia genu oparta na ontologii dla proteomu centrosomu pokazująca znacznie wzbogacone terminy dla funkcji molekularnej domeny GO. Każdy pasek jest klikalny i daje wynik wyszukiwania białek, które należą do wybranej kategorii.

białka Centrosome o wielu lokalizacjach

około 78% (n=428) białek satelitarnych centrosome i centriolar wykrytych w Atlasie komórkowym lokalizuje się również w innych przedziałach komórkowych (ryc. 4)., Wykres sieci pokazuje, że najczęstszymi lokalizacjami współdzielonymi z satelitami centrosome i centriolar są cytoplazma, jądro i pęcherzyki. Podwójne lokalizacje z nukleoplazmą i cytozolem są nadmiernie reprezentowane, podczas gdy podwójne lokalizacje z aparatem Golgiego i nukleolami są niedostatecznie reprezentowane.

Rysunek 4. Interaktywny wykres sieciowy białek mikrotubul z wieloma lokalizacjami. Liczby w węzłach łączących pokazują białka, które są zlokalizowane do centrosomu i do jednego lub więcej dodatkowych miejsc., Wykazano tylko węzły łączące zawierające więcej niż jedno białko i co najmniej 0,5% białek w proteomie centrosomu. Rozmiary kół są związane z liczbą białek. Węzły koloru cyjanowego pokazują kombinacje, które są znacznie nadreprezentowane, podczas gdy węzły koloru magenta pokazują kombinacje, które są znacznie niedostatecznie reprezentowane w porównaniu do prawdopodobieństwa obserwacji tej kombinacji na podstawie częstotliwości każdej adnotacji i testu hipergeometrycznego (p≤0,05). Zauważ, że to obliczenie jest wykonywane tylko dla białek z podwójną lokalizacją., Każdy węzeł jest klikalny i powoduje listę wszystkich białek, które znajdują się w połączonych organelles.

poziom ekspresji białek centrosomowych w tkankach

Analiza transkryptomu i klasyfikacja genów na kategorie dystrybucji tkankowej (ryc. 8) pokazuje, że centrosomowe i centriolarne białka satelitarne nie wykazują większego prawdopodobieństwa wykazania żadnego szczególnego rodzaju dystrybucji tkankowej w porównaniu do wszystkich genów przedstawionych w Atlasie komórkowym.

Rysunek 5., Wykres Bar pokazujący procent genów w różnych kategoriach dystrybucji tkankowej dla genów kodujących białka, które lokalizują się w centrosome lub centriolar satelitów, w porównaniu do wszystkich genów w Atlasie komórkowym. Gwiazdka oznacza statystycznie istotne odchylenie (p≤0,05) w liczbie genów w danej kategorii na podstawie dwumianowego testu statystycznego. Każdy pasek jest klikalny i daje wynik wyszukiwania białek, które należą do wybranej kategorii.

odpowiednie linki i publikacje

Bovery T. 1900. Zellen-Studien. Verlag von Gustav Fischer.