Centrioler:Struktur, funktion og deres rolle i celledeling og sygdom

Stocktrek Images/Stocktrek Images/GettyImages

Centrioler er cylindriske, mikrotubuli-baserede organeller, der sidder nær kernen i de fleste eukaryote celler. De er essentielle for nøjagtig kromosomadskillelse under celledeling og for dannelsen af ​​cilia og flageller. Selvom de er fraværende i prokaryoter, er centrioler et kendetegn for dyreceller og nogle lavere planter.

Centriolstruktur

Hver centriole består af ni triplet mikrotubuli bundter, der udstråler fra et centralt vognhjul, og danner et retvinklet par kendt som mor-datter centriole. Vognhjulet giver strukturel stivhed og etablerer den ni-foldede symmetri, der er karakteristisk for centrioler. Omkring denne kerne er det pericentriolære materiale (PCM), en proteinmatrix, der nukleerer mikrotubuli-vækst og rekrutterer andre centrosomale komponenter.

Funktion i celleopdeling

Under interfase dubleres centrioler for at sikre, at et enkelt par er tilgængeligt for hver dattercelle. I profase adskilles centrosomerne og placerer et centriolpar ved hver spindelpol. PCM'en organiserer derefter den mitotiske spindel, et dynamisk array af mikrotubuli, der fanger kinetokorer ved kromosomcentromerer og trækker søsterkromatider fra hinanden under anafase. Denne koordinerede aktivitet garanterer, at hver datterkerne modtager et identisk kromosomkomplement.

Rolle i Cilia og Flagella

Centrioler fungerer som basale legemer, kernedannelsesstederne for axonemale mikrotubuli, der udgør bevægelige cilia og flageller. Det klassiske "9+2" arrangement - ni ydre dubletter, der omgiver to centrale singletter - stammer fra centriole-afledte mikrotubuli. Cilia beklæder epiteloverflader (f.eks. luftrøret) og bevæger væsker, mens flageller, såsom spermhalen, giver motilitet.

Mobildistribution

Centrioler findes udelukkende i dyreceller og i nogle få lavere plantetaxa (moser, leverurter, laver). Højere planter mangler helt centrioler, i stedet er de afhængige af alternative mekanismer til spindelorganisering. Selv i cilierede celler kan centriolkernen være fraværende, men mikrotubulus-stilladset forbliver eksternt.

Centrioler og menneskelig sygdom

Mutationer i centriole-associerede gener (f.eks. OFD1 , C2CD3 ) forstyrrer ciliær samling og er forbundet med ciliopatier såsom Oral-Facial-Digital (OFD) syndrom og Meckel-Gruber syndrom. Ved OFD udviser patienter kraniofaciale anomalier, ciffermisdannelser og intellektuel handicap; lidelsen er X-bundet og mere udbredt hos kvinder. Meckel-Gruber syndrom viser sig med nyrecyster, hjernemisdannelser og polydaktyli og er autosomalt recessivt.

Centrioler i kræft

Aberrant centriole amplifikation - ekstra eller forstørrede centrioler - er et almindeligt kendetegn for maligne celler. Tab af tumorsuppressoren p53 kan omgå kontrolpunkter for centrioltælling, hvilket fører til kromosomal ustabilitet. Målretning af centriole-overduplikation er dukket op som en potentiel terapeutisk strategi til at bremse tumorprogression.

Undersøg Outlook

Igangværende undersøgelser har til formål at afkode de regulatoriske netværk, der kontrollerer centriolbiogenese, modning og adskillelse. En dybere forståelse kan åbne op for nye veje til behandling af ciliopatier og cancere, hvor centriole dysregulering er en drivkraft.