Centrosoma — šūnu mikrotubulu organizēšanas centrs un šūnu dalīšanas regulators

Uzzini visu par centrosomu — šūnu mikrotubulu organizēšanas centru un šūnu dalīšanas regulatoru: struktūra, funkcijas, vēsture un loma mitozē.

Šūnu bioloģijā centrosoma ir organella, kas ir galvenā vieta, kur organizējas šūnu mikrotubulas. Tā arī regulē šūnu dalīšanās ciklu, posmus, kas noved pie vienas šūnas dalīšanās divās šūnās. Centrosoma darbojas kā galvenais mikrotubulu organizēšanas centrs (MTOC), no kura izaug mikrotubulu “spieķi”, kas nepieciešami intracelulārajai transportēšanai, organellu pozicionēšanai un dalīšanās mehānismiem.

Centrosomu 1883. gadā atklāja Eduārs van Benedens, bet 1888. gadā to aprakstīja un nosauca Teodors Boveri. Kopš tā laika izpēte ir atklājusi gan centrosomas struktūru, gan tās molekulāros komponentus un funkcijas šūnu fizioloģijā un slimībās.

Uzbūve

Parasti centrosomu veido divas centriolas, kas atrodas taisnā leņķī viena pret otru. Tos ieskauj bezveidīga olbaltumvielu masa, ko bieži sauc par pericentriālo materiālu (PCM). PCM satur daudzus mikrotubulu nucleācijas un regulācijas komponentus, tostarp γ-tubulīna saturošas komplekss (γ-TuRC), kas katalizē mikrotubulu sākumu (nukleāciju).

• Centriolas: cilindriskas struktūras, kuru pamatā ir 9 tripleti mikrotubulu. Parasti ir “mātes” un “meitas” centriole ar atšķirīgām pavedienu un pielikumu īpašībām (subdistālie un distālie pielikumi).
• Pericentriālais materiāls (PCM): amorfa olbaltumvielu masa, kurā lokalizējas mikrotubulu nucleācijas kompleksi, kināzes un citas regulējošas molekulas.

Funkcijas

Centrosoma pilda vairākas svarīgas lomas šūnā:

• Organizē un nukleē mikrotubulas, nodrošinot polaritāti un iekšķēju organizāciju.
• Veido mitotiskā spindļa polus, kas ir nepieciešami pareizai hromosomu sadalei mitozi laikā.
• Regulē šūnu ciklu — centrosomas dubultošanās un maturācija ir sinhronizēta ar S un G2 fāzēm.
• Darbojas kā signālu centrs, kur tiek lokalizētas kināzes un citas regulējošas molekulas, ietekmējot šūnas proliferāciju un polaritāti.
• Sadarbojas ar centrioliem, lai veidotu bāzes struktūru cēlijām un cilijām (centriola var pārvērsties par bāzes ķermeni — basal body), kas ir svarīgi jūtspējām struktūrām un signāla pārmantošanai.

Centrosomas cikls un dubultošanās

Centrosoma tiek dubultota katrā šūnas ciklā: centriole sinusgulējas S fāzē — no katras “mātes” centriole aug jauna “meitas” centriole, parasti perpendikulāri. Pirms mitozes centrosoma maturē, t.i., PCM apjoms un spēja nukleēt mikrotubulas palielinās, lai formētu spēcīgus spindļa polus. Pareiza dubultošanās un sadalīšanās starp meitas šūnām ir nepieciešama, jo centrosomu pāris nodrošina mitotiskā spindļa stabilitāti.

Acentrosomālas alternatīvas un evolūcija

Acīmredzot centrosoma ir attīstījusies tikai dzīvnieku šūnās. Sēnītes un augi mikrotubulu organizēšanai izmanto citas struktūras — piemēram, augiem galvenais MTOC ir kodola apvidus vai difūzs mikrotubulu organizācijas tīkls. Arī dažas dzīvnieku šūnas var darboties bez centrosomas: piemēram, dažām olšūnām un oocītām centrosomas funkcijas ir samazinātas vai tās tiek zaudētas, un spindlis veidojas acentrosomāli, izmantojot hromatīna un proteīnu kompleksu (piem., augmin) vadītu mikrotubulu organizāciju. Tātad, lai gan centrosomai dzīvnieku mitozē bieži ir būtiska loma, tā nav absolūti nepieciešama katrā šūnā.

Klīniskā un biomedicīniskā nozīme

Centrosomas disfunkcija ir saistīta ar vairākām slimībām un ģenētiskām anomālijām. Pārāk liels centrosomu skaits (= centrosomu amplifikācija) var izraisīt daudzu polu spindļus, hromosomu nestabilitāti un veicināt onkogēno transformāciju — tas bieži novērojams nepietiekami kontrolētās vai vēža šūnās. Savukārt mutācijas centrosomas saistītos gēnos var izraisīt attīstības defektus, piemēram, mikrocefāliju un citas smadzeņu attīstības traucējumus, kā arī ciliju saistītas (ciliopātijas) slimības.

Noslēgums

Centrosoma ir daudzfunkcionāls šūnu organisks elements, kas nodrošina mikrotubulu organizāciju, mitotiskā spindļa veidošanos, šūnas polaritātes un signālu regulāciju. Tās sarežģītā molekulārā uzbūve un dinamika padara centrosomu par centrālu pētniecības objektu šūnu bioloģijā, attīstības bioloģijā un medicīnā.

Centrosomu veido divas centriolas, kas atrodas taisnā leņķī viena pret otru. Tos ieskauj bezveidīga olbaltumvielu masa.

Jautājumi un atbildes

J: Kas ir centrosoma?

J: Kas un kad atklāja centrosomu?

Vai sēnītes un augi izmanto centrosomu, lai sakārtotu mikrotubulus?

Vai centrosoma ir attīstījusies visu veidu šūnās?

Vai centrosoma ir nepieciešama efektīvai mitozes norisei dzīvnieku šūnās?

J: No kā sastāv centrosoma?

J: Kāda ir centrosomas galvenā loma?

Meklēt pēc burta