Funzioni e caratteristiche di Centriolos

IL Centriolo Sono strutture cellulari cilindriche composte da gruppi di microtubuli. Sono formati dalla proteina della tubulina, che si trova nella maggior parte delle cellule eucariotiche.

Una coppia associata di centrili, circondata da un rapporto di massa di materiale denso chiamato materiale pericentriolare (PCM) compone una struttura chiamata Centro.

La funzione dei centrioli è quella di dirigere l'assemblaggio dei microtubuli, partecipando all'organizzazione cellulare (posizione del nucleo e disposizione spaziale della cellula), formazione e funzione di flagello e ciglia (cilinogesi) e divisione cellulare (mitosi e meiosi).

I centriolo si trovano nelle strutture cellulari note come cellule animali e sono assenti nelle cellule vegetali.

I difetti nella struttura o nel numero di centrioli in ciascuna cellula possono avere notevoli conseguenze per la fisiologia di un organismo, producendo alterazioni nella risposta allo stress durante l'infiammazione, l'infertilità maschile, le malattie neurodegenerative e la formazione del tumore.

Un centriolo è una struttura cilindrica. Una coppia di centrioli associati, circondati da un rapporto di massa di materiale denso (chiamato "materiale pericentriolare" o PCM), forma una struttura composta chiamata "Centri". 

Si consideravano poco importanti fino a pochi anni fa, quando i principali organelli furono conclusi nella condotta della divisione cellulare e della duplicazione (mitosi) nelle cellule eucariotiche (principalmente nell'uomo e in altri animali).

Il centriolo

Nove triplette di microtubuli disposte attorno a una circonferenza (che formano un breve cilindro cavo), sono i "blocchi di costruzione" e la struttura principale di un centriolo. 

Per molti anni la struttura e la funzione dei centrioli furono ignorati, sebbene per gli anni 1880, i centri erano stati visualizzati mediante microscopia ottica.

Theodor Boveri pubblicò un'opera fondamentale nel 1888, descrivendo l'origine dei centri dallo sperma dopo la fecondazione. Nella sua breve comunicazione del 1887, Boveri scrisse:

“Il centraggio rappresenta il centro dinamico della cella; La sua divisione crea i centri delle cellule figlie formate, attorno ai quali tutti gli altri componenti cellulari sono organizzati simmetricamente ... I centri sono il vero organo divisore della cellula, ha metà della divisione nucleare e cellulare ”(Scheer, 2014: 1). [Traduzione dell'autore].

Poco dopo la metà del vent'anni, con lo sviluppo della microscopia elettronica, il comportamento dei centrioli fu studiato e spiegato da Paul Schafer.

Sfortunatamente, questo lavoro è stato ignorato in gran parte al fatto che l'interesse dei ricercatori ha iniziato a concentrarsi sui risultati di Watson e Krick sul DNA. 

Il centro

Una coppia di centrioli, situata adiacente al nucleo e perpendicolare l'uno all'altro, sono "un centraggio". Uno dei centrioli è noto come "padre" (o madre). L'altro è noto come il "figlio" (o figlia; è leggermente più corto e ha la sua base attaccata alla base della madre).

Le estremità prossimali (nella connessione dei due centrioli) sono immerse in una "nuvola" di proteina (forse fino a 300 o più) nota come Centro organizzativo dei microtubuli (MTOC), poiché fornisce la proteina necessaria per la costruzione della microtubuli.

L'MTOC è anche noto come "materiale pericentriolare" e ha un carico negativo. Inversamente, le estremità distale (lontano dalla connessione dei due centrioli) sono caricate positivamente.

La coppia di centrioli, insieme al MTOC circostante, è conosciuta come "Centro". 

Duplicazione dei centri

Quando i centrioli iniziano a duplicare, il padre e il figlio si separano leggermente e poi ogni centriolo inizia a formare un nuovo centriolo nella sua base: il padre con un nuovo figlio e il figlio con un nuovo figlio (un "nipote" ).

Mentre si verifica la duplicazione del centriolo, anche il DNA core è duplicante e separato. Cioè, la ricerca attuale dimostra che la duplicazione del centriolo e la separazione del DNA sono, in qualche modo, collegate. 

Duplicazione e divisione cellulare (mitosi)

Il processo mitotico è spesso descritto in termini di una fase di iniziativa, nota come "interfaccia", seguito da quattro fasi di sviluppo.

Durante l'interfaccia, i centrioli raddoppiano e separati in due coppie (uno di questi coetanei inizia a muoversi verso il lato opposto del nucleo) e il DNA è diviso.

Dopo la duplicazione dei centrioli, i microtubuli dei centrioli si estendono e si allineano lungo l'asse maggiore del nucleo, formando il "fuso mitotico".

Nella prima delle quattro fasi di sviluppo (fase I o "profas"), i cromosomi condensano e si avvicinano e la membrana nucleare inizia a indebolirsi e dissolversi. Allo stesso tempo, il mandrino mitotico si forma con le coppie di centriolo ora situate alle estremità del mandrino.

Nella seconda fase (fase II o "metafase"), le catene cromosomi sono allineate con l'asse del fuso mitotico.

Nella terza fase (fase III o "anafase"), le catene cromosomiche sono divise e si spostano verso le estremità opposte del fuso mitotico, ora allungato.

Infine, nella quarta fase (fase IV o "telofase"), si formano nuove membrane nucleari attorno ai cromosomi separati, il mandrino mitotico viene annullato e la separazione cellulare inizia a essere completata con la metà del citoplasma che si accompagna a ogni nuovo nucleo.

Ad ogni estremità del mandrino mitotico, le coppie di centrioli esercitano un'influenza importante (apparentemente correlata alle forze esercitate dai campi elettromagnetici generati dai carichi negativi e positivi delle loro estremità prossimali e distali) in tutta la cella della divisione cellulare. 

I centri e la risposta immunitaria

L'esposizione allo stress influenza la funzione, la qualità e la durata della vita di un organismo. Lo stress generato, ad esempio da un'infezione, può portare all'infiammazione dei tessuti infetti, attivando la risposta immunitaria nel corpo. Questa risposta protegge il corpo interessato, eliminando il patogeno.

Molti aspetti della funzionalità del sistema immunitario sono ben noti. Tuttavia, gli eventi molecolari, strutturali e fisiologici in cui sono coinvolti i centri sono ancora un enigma.

Studi recenti hanno scoperto cambiamenti dinamici imprevisti nella struttura, posizione e funzione dei centri in diverse condizioni correlate allo stress. Ad esempio, dopo l'imitazione delle condizioni di un'infezione, è stato trovato un aumento della produzione di PCM e dei microtubuli nelle cellule di interfaccia.

I centri nelle sinapsi immunitarie

I centri hanno un ruolo molto importante nella struttura e nella funzione delle sinapsi immunitarie (SI). Questa struttura è formata da interazioni specializzate tra una cellula T e un antigene che presenta cellula (CPA). Questa interazione cellula-cellula inizia la migrazione del centraggio verso il Si e il suo successivo accoppiamento alla membrana plasmatica.

L'accoppiamento centrale nel Si è simile a quello osservato durante la cilinogesi. Tuttavia, in questo caso, non inizia l'assemblaggio delle ciglia, ma partecipa all'organizzazione dell'II e alla secrezione di vescicole citotossiche a Lisar le cellule target, diventando un organo chiave nell'attivazione delle cellule T.

Stress al centro e al calore

I centri sono il bersaglio di "chaperonas molecolare" (una serie di proteine ​​la cui funzione è aiutare a piegare l'assemblaggio e il trasporto cellulare di altre proteine) che forniscono protezione contro l'esposizione a shock termico e stress.

Tra i fattori di stress che colpiscono i centri, è incluso il danno al DNA e al calore (come quello subito dalle cellule del paziente febbrile). Il danno al DNA inizia i percorsi di riparazione del DNA, che possono influire sulla funzione dei centri e della composizione proteica.

Lo stress generato dal calore provoca la modifica della struttura del centriolo, l'interruzione dei centri e la completa inattivazione della sua capacità di formare microtubuli, alterando la formazione del mandrino mitotico e prevenendo la myitosi.

L'interruzione della funzione dei centri durante la febbre potrebbe essere una reazione adattativa per inattivare i poli del fuso e impedire la divisione anormale del DNA durante la mitosi, in particolare data la potenziale disfunzione di più proteine ​​dopo la denaturazione indotta dal calore.

Inoltre, potrebbe fornire la cellula per recuperare il suo pool di proteine ​​funzionale prima di riavviare la divisione cellulare.

Un'altra conseguenza dell'inattivazione del centraggio durante la febbre è la sua incapacità di spostarsi verso l'organizzazione e partecipare alla secrezione di vescicole citotossiche.

Sviluppo anormale dei centrioli

Lo sviluppo del centriolo è un processo è piuttosto complesso e, sebbene una serie di proteine ​​regolatori ci partecipino, possono verificarsi diversi tipi di guasti.

Se c'è uno squilibrio nella proporzione di proteine, il bambino Centriolo può essere difettoso, la sua geometria può essere distorta, gli assi di una coppia possono deviarsi dalla perpendicolarità, più bambini possono svilupparsi, il figlio Centriolo può raggiungere l'intera lunghezza prima del tempo, oppure le coppie di disaccoppiamento possono essere ritardate.

Quando c'è una duplicazione errata o errata dei centrioli (con difetti geometrici e / o duplicazione multipla), la replicazione del DNA viene alterata, viene presentata l'instabilità cromosomica (CIN).

Allo stesso modo, i centri dei centri (ad esempio, un centraggio ampliato o ampliato) portano alla CIN e promuovono lo sviluppo di più centrioli per bambini.

Questi errori di sviluppo generano danni alle cellule che possono persino portare a maligni.

Centrioli anormali e cellule maligne

Grazie all'intervento delle proteine ​​regolatori, quando vengono rilevate anomalie nello sviluppo di centrioli e/o centratura, le cellule possono implementare l'auto-correzione delle anomalie.

Tuttavia, se l'auto-correzione di anomalia, centrioli anormali o con bambini più ("centrioli soprannumerari" può essere raggiunta) può portare alla generazione di tumori ("tumorigenesi") o morte cellulare.

I centrioli soprannumerari tendono a riunirsi, portando al raggruppamento dei centri ("amplificazione dei centri", caratteristica delle cellule tumorali), alterando la polarità cellulare e al normale sviluppo della mitosi, con conseguente comparsa di tumori.

Le cellule con centrioli soprannumerari sono caratterizzate dalla presentazione di un materiale pericentriolare in eccesso, dall'interruzione della struttura cilindrica o dalla lunghezza eccessiva di centrioli e centrioli non perpendicolari o scarsamente posizionati.

È stato suggerito che i gruppi di centrioli o centri nelle cellule tumorali potrebbero fungere da "biomarcatore" nell'uso di agenti terapeutici e immaginelogici, come le nanoparticelle super paramagnetiche.

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