CENTRIOLES: FUNGSI DAN CIRI - SAINS - 2026

The Sentriol adalah struktur silinder terdiri daripada kelompok sel microtubules. Mereka terdiri dari protein tubulin, yang terdapat di kebanyakan sel eukariotik.

Sepasang centrioles yang berkaitan, dikelilingi oleh jisim bahan padat tanpa bentuk yang disebut bahan pericentriolar (PCM) membentuk struktur yang disebut sentrosom.

Centrioles adalah struktur silinder yang terdiri daripada kelompok mikrotubulus. Sebilangan besar sentriol terdiri daripada sembilan set trio mikrotubulus, disusun dalam silinder.

Fungsi centrioles adalah mengarahkan pemasangan mikrotubulus, berpartisipasi dalam organisasi sel (kedudukan inti dan susunan spasial sel), pembentukan dan fungsi flagella dan silia (ciliogenesis) dan pembelahan sel (mitosis dan meiosis).

Centrioles dijumpai dalam struktur selular yang dikenali sebagai sentrosom dalam sel haiwan dan tidak ada dalam sel tumbuhan.

Kecacatan pada struktur atau bilangan sentriol dalam setiap sel boleh membawa akibat yang besar bagi fisiologi organisma, menghasilkan perubahan dalam tindak balas terhadap tekanan semasa keradangan, kemandulan lelaki, penyakit neurodegeneratif, dan pembentukan tumor, antara lain.

Centriole adalah struktur silinder. Sepasang sentriol bersekutu, dikelilingi oleh jisim bahan padat tanpa bentuk (disebut "bahan pericentriolar," atau PCM), membentuk struktur komposit yang disebut "sentrosom."

Mereka dianggap tidak penting hingga beberapa tahun yang lalu, ketika disimpulkan bahawa mereka adalah organel utama dalam konduksi pembelahan sel dan penduaan (mitosis) pada sel eukariotik (terutama pada manusia dan haiwan lain).

Sel

Nenek moyang yang terakhir dari semua kehidupan di Bumi adalah sel tunggal dan nenek moyang yang terakhir dari semua eukariota adalah sel bersilia dengan sentriol.

Setiap organisma terdiri daripada sekumpulan sel yang saling berinteraksi. Organisme mengandungi organ, organ terdiri dari tisu, tisu terdiri dari sel, dan sel terdiri dari molekul.

Semua sel menggunakan "blok bangunan" molekul yang sama untuk kaedah penyimpanan, penyelenggaraan, dan ekspresi maklumat genetik, dan proses metabolisme tenaga, pengangkutan molekul, isyarat, pengembangan, dan struktur yang serupa.

Microtubules

Pada masa awal mikroskopi elektron, ahli biologi sel memerhatikan tubulus panjang di sitoplasma yang mereka sebut mikrotubulus.

Mikrotubulus serupa secara morfologi diperhatikan membentuk serat spindle mitotik, sebagai komponen akson neuron, dan sebagai elemen struktur pada silia dan flagela.

Pemeriksaan dengan teliti terhadap mikrotubulus individu menunjukkan bahawa mereka semua terdiri daripada 13 unit membujur (kini disebut protofilamen) yang terdiri daripada protein utama (terdiri daripada subunit α-tubulin dan β-tubulin yang berkait rapat) dan beberapa protein yang berkaitan dengan mikrotubulus (MAP).

Selain fungsinya dalam sel lain, mikrotubulus sangat penting dalam pertumbuhan, morfologi, migrasi, dan polaritas neuron, serta untuk pengembangan, pemeliharaan dan kelangsungan hidup dan sistem saraf yang efisien .

Kepentingan interaksi halus antara komponen sitoskeleton (mikrotubulus, filamen aktin, filamen perantaraan, dan septin) tercermin dalam beberapa gangguan neurodegeneratif manusia yang berkaitan dengan dinamika mikrotubulus yang tidak normal, termasuk penyakit Parkinson dan penyakit Alzheimer.

Cilia dan flagella

Cilia dan flagella adalah organel yang terdapat di permukaan kebanyakan sel eukariotik. Mereka terdiri terutamanya oleh mikrotubulus dan membran.

Pergerakan sperma disebabkan oleh unsur sitoskeletal bergerak yang terdapat di ekornya, yang disebut axonemes. Struktur aksonema terdiri daripada 9 kumpulan 2 mikrotubulus masing-masing, motor molekul (dyneins) dan struktur peraturannya.

Centrioles memainkan peranan penting dalam ciliogenesis dan perkembangan kitaran sel. Pematangan Centriole menghasilkan perubahan dalam fungsi, bermula dari pembahagian sel hingga pembentukan cilium.

Kecacatan pada struktur atau fungsi axoneme atau silia menyebabkan pelbagai gangguan pada manusia yang disebut ciliopathies. Penyakit ini mempengaruhi pelbagai tisu, termasuk mata, ginjal, otak, paru-paru, dan pergerakan sperma (yang sering menyebabkan kemandulan lelaki).

The centriole

Sembilan kembar tiga mikrotubulus yang disusun di sekitar lilitan (membentuk silinder berongga pendek) adalah 'blok bangunan' dan struktur utama centriole.

Selama bertahun-tahun struktur dan fungsi pusat tidak dihiraukan, walaupun pada tahun 1880-an sentrosom itu telah dipvisualisasikan oleh mikroskop cahaya.

Theodor Boveri menerbitkan karya mani pada tahun 1888, menggambarkan asal-usul sentrosom dari sperma setelah persenyawaan. Dalam komunikasi pendeknya pada tahun 1887, Boveri menulis bahawa:

"Sentrosom mewakili pusat dinamik sel; Pembahagiannya membentuk pusat sel anak yang terbentuk, di mana semua komponen selular disusun secara simetri… Sentrosom adalah organ pembahagi sel yang sebenarnya, ia menjadi perantara pembahagian nuklear dan selular ”(Scheer, 2014: 1) . .

Tidak lama selepas pertengahan abad ke-20, dengan perkembangan mikroskop elektron, tingkah laku centrioles dikaji dan dijelaskan oleh Paul Schafer.

Malangnya, karya ini diabaikan sebahagian besarnya kerana para penyelidik mula memberi tumpuan kepada penemuan Watson dan Krick pada DNA.

Sentrosom

Sepasang sentriol, terletak bersebelahan dengan nukleus dan tegak lurus antara satu sama lain, adalah "sentrosom." Salah satu centrioles dikenali sebagai "bapa" (atau ibu). Yang lain dikenali sebagai "anak lelaki" (atau anak perempuan; ia sedikit lebih pendek, dan pangkalannya melekat pada pangkal ibu).

Hujung proksimal (pada sambungan dua sentriol) direndam dalam protein "awan" (mungkin hingga 300 atau lebih) yang dikenali sebagai pusat penyusun mikrotubulus (MTOC), kerana ia menyediakan protein yang diperlukan untuk pembinaan mikrotubulus.

MTOC juga dikenali sebagai "bahan pericentriolar", dan ia dikenakan bayaran negatif. Sebaliknya, hujung distal (jauh dari sambungan dua centriol) dikenakan dengan positif.

Pasangan centrioles, bersama dengan MTOC di sekitarnya, dikenal sebagai "centrosome."

Penduaan sentrosom

Apabila centriole mula digandakan, bapa dan anak lelaki sedikit terpisah dan kemudian setiap centriole mula membentuk centriole baru di pangkalannya: ayah dengan anak baru, dan anak lelaki dengan anak lelaki yang baru (seorang "cucu"). .

Walaupun penduaan centriole berlaku, DNA inti juga menduplikasi dan memisahkan. Artinya, penyelidikan semasa menunjukkan bahawa pendua centriole dan pemisahan DNA entah bagaimana berkaitan.

Penduaan dan pembahagian sel (mitosis)

Proses mitotik sering dijelaskan dari segi fasa pemula, yang dikenali sebagai "antara muka", diikuti oleh empat fasa perkembangan.

Semasa interphase, centrioles diduplikasi dan dipisahkan menjadi dua pasang (salah satu pasangan ini mula bergerak ke arah nukleus yang bertentangan) dan DNA membahagi.

Selepas pendua sentriol, mikrotubulus sentriol memanjang dan menyelaraskan diri di sepanjang paksi utama nukleus, membentuk "mitot gelendong."

Pada pertama dari empat fasa pengembangan (Fasa I atau "Prophase"), kromosom mengembun dan bergerak lebih dekat bersama-sama, dan membran nuklear mula lemah dan larut. Pada masa yang sama gelendong mitotik terbentuk dengan sepasang sentriol yang kini terletak di hujung gelendong.

Pada fasa kedua (Tahap II atau "Metafasa"), rentetan kromosom sejajar dengan sumbu gelendong mitotik.

Pada fasa ketiga (Fasa III atau "Anaphase"), rantai kromosom membahagi dan bergerak ke hujung bertentangan dari gelendong mitotik yang kini memanjang.

Akhirnya, pada fasa keempat (Fasa IV atau "Telofase"), membran nuklear baru terbentuk di sekitar kromosom yang dipisahkan, gelendong mitotik terpisah, dan pemisahan sel mula lengkap dengan separuh dari sitoplasma yang berlaku dengan setiap nukleus baru.

Pada setiap hujung gelendong mitotik, pasangan sentriol memberikan pengaruh penting (nampaknya berkaitan dengan daya yang diberikan oleh medan elektromagnetik yang dihasilkan oleh cas negatif dan positif pada hujung proksimal dan distalnya) semasa keseluruhan proses pembelahan sel.

Sentrosom dan Tindak Balas Kekebalan

Pendedahan terhadap tekanan mempengaruhi fungsi, kualiti dan jangka hayat organisma. Tekanan yang dihasilkan, misalnya oleh jangkitan, dapat menyebabkan keradangan pada tisu yang dijangkiti, mengaktifkan tindak balas kekebalan tubuh. Tindak balas ini melindungi organisma yang terjejas, menghilangkan patogen.

Banyak aspek fungsi sistem kekebalan tubuh terkenal. Walau bagaimanapun, kejadian molekul, struktur dan fisiologi di mana sentrosom terlibat tetap menjadi teka-teki.

Kajian terbaru telah menemui perubahan dinamik yang tidak dijangka dalam struktur, lokasi, dan fungsi sentrosom dalam keadaan yang berbeza yang berkaitan dengan tekanan. Sebagai contoh, setelah meniru keadaan jangkitan, peningkatan produksi PCM dan mikrotubulus telah dijumpai dalam sel interphase.

Centrosomes pada sinaps imun

Sentrosom mempunyai peranan yang sangat penting dalam struktur dan fungsi sinaps imunologi (SI). Struktur ini dibentuk oleh interaksi khusus antara sel T dan sel antigen-present (APC). Interaksi sel-sel ini memulakan penghijrahan sentrosom ke arah SI dan penggabungan berikutnya ke membran plasma.

Centrosome docking di SI serupa dengan yang diamati semasa ciliogenesis. Walau bagaimanapun, dalam kes ini, ia tidak memulai pemasangan silia, tetapi mengambil bahagian dalam organisasi SI dan rembesan vesikel sitotoksik untuk melancarkan sel sasaran, menjadi organ utama dalam pengaktifan sel T.

Tekanan Sentrosom dan Panas

Sentrosom tersebut adalah sasaran "molekul molekul" (kumpulan protein yang fungsinya membantu lipatan, pemasangan dan pengangkutan selular protein lain) yang memberikan perlindungan terhadap pendedahan kepada kejutan panas dan tekanan.

Faktor tekanan yang mempengaruhi sentrosom termasuk kerosakan DNA dan panas (seperti yang dialami oleh sel-sel pesakit demam). Kerosakan DNA memulakan jalan pembaikan DNA, yang boleh mempengaruhi fungsi sentrosom dan komposisi protein.

Tekanan yang dihasilkan oleh haba menyebabkan pengubahsuaian struktur centriole, gangguan sentrosom dan ketidakaktifan sepenuhnya keupayaannya untuk membentuk mikrotubulus, mengubah pembentukan spindle mitotik dan mencegah mitosis.

Gangguan fungsi sentrosom semasa demam boleh menjadi reaksi adaptif untuk menonaktifkan kutub gelendong dan mencegah pembelahan DNA yang tidak normal semasa mitosis, terutama mengingat potensi disfungsi beberapa protein setelah denaturasi akibat panas.

Juga, ia dapat memberi sel masa tambahan untuk memulihkan kumpulan protein berfungsi sebelum memulakan semula pembelahan sel.

Akibat lain dari ketidakaktifan sentrosom semasa demam adalah ketidakupayaannya untuk berpindah ke SI untuk mengaturnya dan mengambil bahagian dalam rembesan vesikel sitotoksik.

Perkembangan centrioles yang tidak normal

Perkembangan centriole adalah proses yang cukup kompleks dan, walaupun serangkaian protein pengawalseliaan ikut serta, jenis kegagalan yang berlainan dapat terjadi.

Sekiranya terdapat ketidakseimbangan dalam bahagian protein, centriole anak perempuan mungkin cacat, geometrinya boleh diputarbelitkan, sumbu pasangan mungkin menyimpang dari tegak lurus, beberapa centriole anak perempuan dapat berkembang, centriole anak perempuan mungkin mencapai panjang penuh sebelum masa, atau pemutusan pasangan boleh ditangguhkan.

Apabila terdapat pendua sentriol yang salah atau salah (dengan kecacatan geometri dan / atau pendua berganda), replikasi DNA diubah, ketidakstabilan kromosom (CIN) berlaku.

Begitu juga, kecacatan sentrosom (contohnya, sentrosom yang diperbesar atau diperbesar) membawa kepada CIN, dan mendorong pengembangan beberapa sentriol anak perempuan.

Kesalahan perkembangan ini menimbulkan kerosakan pada sel yang bahkan boleh menyebabkan penyakit ganas.

Sentriol yang tidak normal dan sel malignan

Berkat campur tangan protein pengawalseliaan, apabila kelainan dikesan dalam pengembangan sentriol dan / atau sentrosom, sel dapat melaksanakan pembetulan diri terhadap kelainan.

Walau bagaimanapun, jika pembetulan diri terhadap kelainan tidak tercapai, centrioles abnormal atau multi-anak perempuan ("supernumerary centrioles") boleh menyebabkan penghasilan tumor ("tumorigenesis") atau kematian sel.

Centrioles supernumerary cenderung menyatu, yang menyebabkan pengelompokan centrosome ("amplifikasi centrosome", ciri sel barah), mengubah polaritas sel dan perkembangan normal mitosis, mengakibatkan munculnya tumor.

Sel dengan sentriol supernumerary dicirikan oleh lebihan bahan pericentriolar, gangguan struktur silinder atau panjang sentriol dan sentriol berlebihan yang tidak tegak lurus atau kedudukannya tidak baik.

Telah dikemukakan bahawa kelompok sentriol atau sentrosom dalam sel barah dapat berfungsi sebagai "biomarker" dalam penggunaan agen terapi dan pencitraan, seperti nanopartikel super-paramagnetik.

Rujukan

1. Borisy, G., Heald, R., Howard, J., Janke, C., Musacchio, A., & Nogales, E. (2016). Microtubules: 50 tahun setelah penemuan tubulin. Ulasan Alam Biologi Sel Molekul, 17 (5), 322-328.
2. Buchwalter, RA, Chen, JV, Zheng, Y., & Megraw, TL Centrosome in Cell Division, Development and Disease. eLS.
3. Gambarotto, D., & Basto, R. (2016). Akibat daripada Kecacatan Berpusat Numerik dalam Pembangunan dan Penyakit. Dalam Cytoskeleton Microtubule (hlm. 117-149). Springer Vienna.
4. Huston, RL (2016). Tinjauan Aktiviti Centriole, dan Aktiviti yang Salah, semasa Pembahagian Sel. Kemajuan dalam Biosains dan Bioteknologi, 7 (03), 169.
5. Inaba, K., & Mizuno, K. (2016). Disfungsi sperma dan ciliopati. Perubatan dan Biologi Reproduktif, 15 (2), 77-94.
6. Keeling, J., Tsiokas, L., & Maskey, D. (2016). Mekanisme selular kawalan panjang ciliary. Sel, 5 (1), 6.
7. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, CA, Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Amon, A., Martin, KC (2016). Biologi Sel Molekul. New York: WH Freeman and Company.
8. Matamoros, AJ, & Baas, PW (2016). Mikrotubulus dalam kesihatan dan penyakit degeneratif sistem saraf. Buletin Penyelidikan Otak, 126, 217-225.
9. Pellegrini, L., Wetzel, A., Grannó, S., Heaton, G., & Harvey, K. (2016). Kembali ke tubulus: dinamik mikrotubulus dalam penyakit Parkinson. Sains Hayat Sel dan Molekul, 1-26.
10. Scheer, U. (2014). Akar sejarah penyelidikan sentrosom: penemuan slaid mikroskop Boveri di Würzburg. Phil. Trans. R. Soc B, 369 (1650), 20130469.
11. Severson, AF, von Dassow, G., & Bowerman, B. (2016). Bab Lima Pemasangan dan Fungsi Gelendong Meiotik Meiotik. Topik semasa dalam biologi perkembangan, 116, 65-98.
12. Soley, JT (2016). Gambaran keseluruhan perbandingan kompleks centriolar sperma pada mamalia dan burung: Variasi tema. Sains pembiakan haiwan, 169, 14-23.
13. Vertii, A., & Doxsey, S. (2016). The Centrosome: Organel Phoenix Tindak Balas Kekebalan. Biologi Sel Tunggal, 2016.
14. Vertii, A., Hehnly, H., & Doxsey, S. (2016). The Centrosome, Organena Renaissance Multitalen. Perspektif Pelabuhan Cold Spring dalam Biologi, 8 (12), a025049.
15. T Lymphocyte Activation Karya asal Kerajaan Persekutuan AS - domain awam. Diterjemahkan oleh BQmUB2012110.
16. Alejandro Porto - Turunan Fail: Aufbau einer Tierischen Zelle.jpg dari Petr94. Skema asas sel haiwan eukariotik.
17. Kelvinsong - Centrosome Cycle (versi penyunting) .svg. Diterjemahkan ke dalam bahasa Sepanyol oleh Alejandro Porto.
18. Kelvinsong - Kerja sendiri. Diagram centrosome, tanpa bingkai kuning.
19. Kelvinsong, Centriole-en, CC BY 3.0.
20. NIAID / NIH - Strim foto NIAID Flickr. Mikrograf limfosit T manusia (juga disebut sel T) dari sistem imun penderma yang sihat.
21. Silvia Márquez dan Andrea Lassalle, Tubulina, CC BY 3.0
22. Gambar rajah spermatozoon ringkas.svg: Karya terbitan Mariana Ruiz: Miguelferig.