CENTRIOLES : 기능 및 특성 - 과학

중심 소체는 미세 소관 셀 클러스터로 이루어진 원통형 구조이다. 그들은 대부분의 진핵 세포에서 발견되는 단백질 튜 불린으로 구성됩니다.

PCM (pericentriolar material)이라고하는 형태없는 고밀도 물질로 둘러싸인 한 쌍의 중심체가 중심체라고하는 구조를 구성합니다.

Centrioles는 미세 소관 클러스터로 구성된 원통형 구조입니다. 대부분의 중심체는 실린더에 배열 된 9 개의 미 세관 트리오 세트로 구성됩니다.

centrioles의 기능은 세포 조직 (핵의 위치 및 세포의 공간 배열), 편모 및 섬모의 형성 및 기능 (섬모 형성) 및 세포 분열 (유사 분열 및 감수 분열)에 참여하는 미세 소관의 조립을 지시하는 것입니다.

Centrioles는 동물 세포의 중심체로 알려진 세포 구조에서 발견되며 식물 세포에는 없습니다.

각 세포의 구조 또는 중심체 수의 결함은 유기체의 생리학에 상당한 영향을 미칠 수 있으며, 특히 염증, 남성 불임, 신경 퇴행성 질환 및 종양 형성 중 스트레스에 대한 반응에 변화를 일으킬 수 있습니다.

중심체는 원통형 구조입니다. 형태가없는 고밀도 물질 ( "주심 부 물질"또는 PCM이라고 함)으로 둘러싸인 한 쌍의 관련 중심체는 "중심체"라고하는 복합 구조를 형성합니다.

그들은 진핵 세포 (주로 인간과 다른 동물에서)에서 세포 분열 및 복제 (유사 분열) 전도의 주요 소기관이라는 결론을 내리기 전까지는 중요하지 않은 것으로 간주되었습니다.

세포

지구상의 모든 생명체의 마지막 공통 조상은 단일 세포 였고 모든 진핵 생물의 마지막 공통 조상은 중심체가있는 섬모 세포였습니다.

각 유기체는 상호 작용하는 세포 그룹으로 구성됩니다. 유기체는 장기를 포함하고, 장기는 조직으로 구성되고, 조직은 세포로 구성되며 세포는 분자로 구성됩니다.

모든 세포는 동일한 분자 "구성 요소", 유전 정보의 저장, 유지 및 발현을위한 유사한 방법, 에너지 대사, 분자 수송, 신호 전달, 발달 및 구조의 유사한 과정을 사용합니다.

미세 소관

전자 현미경 검사의 초기에 세포 생물 학자들은 세포질에서 미세 소관이라고 부르는 긴 세뇨관을 관찰했습니다.

형태 학적으로 유사한 미세 소관이 유사 분열 방추의 섬유를 형성하는 것으로 관찰되었으며, 뉴런 축삭의 구성 요소로서, 섬모와 편모의 구조적 요소로서 관찰되었습니다.

개별 미세 소관을주의 깊게 조사한 결과, 모두 주요 단백질 (가까운 관련 α- 튜 불린 및 β- 튜 불린 하위 단위로 구성됨)으로 구성된 13 개의 세로 단위 (현재는 protofilament라고 함)와 미세 소관 (MAP).

다른 세포에서의 기능 외에도 미세 소관은 뉴런의 성장, 형태, 이동 및 극성뿐만 아니라 발달, 유지 및 생존 및 효율적인 신경계에 필수적입니다. .

세포 골격의 구성 요소 (미 세관, 액틴 필라멘트, 중간 필라멘트 및 격막) 간의 섬세한 상호 작용의 중요성은 파킨슨 병 및 알츠하이머 병을 포함하여 비정상적인 미 세관 역학과 관련된 여러 인간 신경 퇴행성 장애에 반영됩니다.

섬모와 편모

섬모와 편모는 대부분의 진핵 세포 표면에서 발견되는 세포 기관입니다. 그들은 주로 미세 소관과 막으로 구성됩니다.

정자의 운동성은 꼬리에 존재하는 axonemes라고하는 이동성 세포 골격 요소 때문입니다. axonemes의 구조는 각각 2 개의 microtubules, 분자 모터 (dyneins) 및 그 조절 구조의 9 개 그룹으로 구성됩니다.

Centrioles는 섬모 형성 및 세포주기 진행에서 중심적인 역할을합니다. Centriole 성숙은 세포 분열에서 섬모 형성으로 이어지는 기능의 변화를 일으 킵니다.

축 색소 또는 섬모의 구조 또는 기능에 결함이 있으면 섬모 병증이라고하는 인간에게 여러 장애가 발생합니다. 이러한 질병은 눈, 신장, 뇌, 폐 및 정자 운동성을 포함한 다양한 조직에 영향을 미칩니다 (종종 남성 불임으로 이어짐).

중심

원주 주위에 배열 된 (짧은 속이 빈 원통을 형성하는) 미 세관의 9 개의 세 개의 미 세관은 '빌딩 블록'이자 중심 원의 주요 구조입니다.

수년 동안 중심체의 구조와 기능은 1880 년대에 광학 현미경으로 중심체를 시각화 했음에도 불구하고 무시되었습니다.

Theodor Boveri는 1888 년에 수정 후 정자에서 중심체의 기원을 설명하는 중요한 연구를 발표했습니다. 1887 년의 짧은 의사 소통에서 Boveri는 다음과 같이 썼습니다.

“중심체는 세포의 동적 중심을 나타냅니다. 그것의 분열은 형성된 딸 세포의 중심을 만들고, 그 주위에 다른 모든 세포 구성 요소가 대칭으로 조직됩니다. 중심체는 세포의 진정한 분열 기관이며, 핵과 세포 분열을 매개합니다 "(Scheer, 2014 : 1) . .

20 세기 중반 이후 전자 현미경의 발달로 폴 샤퍼 (Paul Schafer)가 중심체의 거동을 연구하고 설명했습니다.

불행히도 연구자들이 DNA에 대한 Watson과 Krick의 발견에 초점을 맞추기 시작했기 때문에이 연구는 대부분 무시되었습니다.

중심체

핵에 인접하고 서로 수직 인 한 쌍의 중심체는 "중심체"입니다. 중심체 중 하나는 "아버지"(또는 어머니)로 알려져 있습니다. 다른 하나는 "아들"(또는 딸, 약간 더 짧고 어머니의 밑 부분에 부착되어 있음)으로 알려져 있습니다.

근위 말단 (두 중심체의 연결)은 미 세관 조직 센터 (MTOC)로 알려진 단백질 "구름"(아마도 최대 300 개 이상)에 침지되어 구성에 필요한 단백질을 제공합니다. 미세 소관.

MTOC는 "심심 주위 물질"이라고도하며 음전하를 띠고 있습니다. 반대로, 말단 (두 중심의 연결에서 떨어진)은 양전하를 띤다.

주변 MTOC와 함께 한 쌍의 중심체를 "중심체"라고합니다.

중심체 중복

중심체가 복제되기 시작하면 아버지와 아들이 약간 분리되고 각 중심체는 그 기반에서 새로운 중심체를 형성하기 시작합니다. 즉, 새 아들이있는 아버지와 자신의 새 아들이있는 아들 ( "손자")이 있습니다. .

중심 복제가 발생하는 동안 핵 DNA도 복제 및 분리됩니다. 즉, 현재 연구에 따르면 중심 복제와 DNA 분리는 어떻게 든 연결되어 있습니다.

세포 복제 및 분열 (유사 분열)

유사 분열 과정은 종종 "인터페이스"로 알려진 개시 단계와 4 개의 발달 단계로 설명됩니다.

간기 동안 중심체는 복제되어 두 쌍으로 분리되고 (이 쌍 중 하나는 핵의 반대쪽으로 이동하기 시작 함) DNA가 분할됩니다.

중심체가 복제 된 후 중심체의 미세 소관이 확장되어 핵의 장축을 따라 정렬되어 "유사 분열 방추"를 형성합니다.

발달의 4 단계 중 첫 번째 단계 (1 단계 또는 "전단계")에서 염색체는 응축되어 서로 더 가까워지고 핵막이 약해지고 용해되기 시작합니다. 동시에 유사 분열 방추는 방추의 끝에 위치한 중심 쌍으로 형성됩니다.

두 번째 단계 (Phase II 또는 "Metaphase")에서는 염색체의 줄이 유사 분열 방추의 축과 정렬됩니다.

세 번째 단계 (Phase III 또는 "Anaphase")에서는 염색체 사슬이 분할되어 이제 길쭉한 유사 분열 방추의 반대쪽 끝으로 이동합니다.

마지막으로 네 번째 단계 (Phase IV 또는 "Telophase")에서는 분리 된 염색체 주변에 새로운 핵막이 형성되고 유사 분열 방 추가 떨어져 나가고 각각의 새로운 핵과 함께 이동하는 세포질의 절반으로 세포 분리가 완료되기 시작합니다.

유사 분열 방추의 각 끝에서, 한 쌍의 중심체는 세포 분열의 전체 과정 동안 중요한 영향을 미칩니다.

중심체와 면역 반응

스트레스에 대한 노출은 유기체의 기능, 품질 및 수명에 영향을 미칩니다. 예를 들어 감염에 의해 생성 된 스트레스는 감염된 조직의 염증을 유발하여 신체의 면역 반응을 활성화 할 수 있습니다. 이 반응은 감염된 유기체를 보호하여 병원체를 제거합니다.

면역 체계 기능의 많은 측면이 잘 알려져 있습니다. 그러나 중심체가 관련된 분자 적, 구조적 및 생리적 사건은 수수께끼로 남아 있습니다.

최근 연구는 다양한 스트레스 관련 조건에서 중심체의 구조, 위치 및 기능에서 예기치 않은 동적 변화를 발견했습니다. 예를 들어, 감염 상태를 모방 한 후 간기 세포에서 PCM 및 미세 소관 생성의 증가가 발견되었습니다.

면역 시냅스의 중심체

중심체는 면역 학적 시냅스 (SI)의 구조와 기능에서 매우 중요한 역할을합니다. 이 구조는 T 세포와 항원 제시 세포 (APC) 사이의 특수한 상호 작용에 의해 형성됩니다. 이 세포-세포 상호 작용은 중심체의 SI 로의 이동과 원형질막에 대한 후속 결합을 시작합니다.

SI의 중심체 도킹은 섬모 형성 중에 관찰 된 것과 유사합니다. 그러나이 경우 섬모의 조립을 시작하지 않고 오히려 SI의 조직과 세포 독성 소포의 분비에 참여하여 표적 세포를 용해시켜 T 세포 활성화의 핵심 기관이됩니다.

중심체와 열 스트레스

중심체는 열 충격 및 스트레스에 대한 노출로부터 보호를 제공하는 "분자 보호자"(다른 단백질의 접힘, 조립 및 세포 수송을 돕는 기능을하는 단백질 세트)의 표적입니다.

중심체에 영향을 미치는 스트레스 요인에는 DNA 손상 및 열 (열이있는 환자의 세포에 의해 고통받는 것과 같은)이 포함됩니다. DNA 손상은 DNA 복구 경로를 시작하여 중심체 기능과 단백질 구성에 영향을 줄 수 있습니다.

열에 의해 생성 된 스트레스는 중심체 구조의 변형, 중심체의 파괴 및 미 세관을 형성하는 능력의 완전한 비활성화, 유사 분열 방추의 형성을 변경하고 유사 분열을 예방합니다.

발열 중 중심체 기능의 중단은 특히 열 유도 변성 후 여러 단백질의 잠재적 기능 장애를 고려할 때 방추 극을 비활성화하고 유사 분열 중에 비정상적인 DNA 분열을 방지하는 적응 반응이 될 수 있습니다.

또한 세포 분열을 다시 시작하기 전에 기능성 단백질 풀을 복구 할 수있는 추가 시간을 제공 할 수 있습니다.

발열 중 중심체 비활성화의 또 다른 결과는 SI로 전달하여 조직화하고 세포 독성 소포의 분비에 참여할 수 없다는 것입니다.

중심체의 비정상적인 발달

중심체의 발달은 매우 복잡한 과정이며 일련의 조절 단백질이 그것에 참여하더라도 다른 유형의 실패가 발생할 수 있습니다.

단백질의 비율에 불균형이있는 경우 딸 중심체에 결함이있을 수 있고, 기하학적 구조가 왜곡 될 수 있으며, 한 쌍의 축이 직각도에서 벗어날 수 있으며, 여러 개의 딸 중심체가 발생할 수 있으며, 딸 중심체가 이전에 전체 길이에 도달 할 수 있습니다. 시간 또는 쌍의 디커플링이 지연 될 수 있습니다.

중심체 (기하학적 결함 및 / 또는 다중 복제 포함)의 잘못되거나 잘못된 복제가있을 때 DNA 복제가 변경되고 염색체 불안정 (CIN)이 발생합니다.

마찬가지로 중심체 결함 (예 : 확대 또는 확대 된 중심체)은 CIN으로 이어지고 여러 딸 중심체의 발달을 촉진합니다.

이러한 발달 오류는 악성 질환으로 이어질 수도있는 세포 손상을 유발합니다.

비정상 중심체 및 악성 세포

조절 단백질의 개입 덕분에 중심체 및 / 또는 중심체의 발달에서 이상이 발견되면 세포는 이상을자가 교정 할 수 있습니다.

그러나 비정상적인자가 교정이 이루어지지 않으면 비정상 또는 다녀 중심체 ( "과다 중심체")가 종양의 생성 ( "종양 형성") 또는 세포 사멸로 이어질 수 있습니다.

과잉 중심체는 합쳐져 중심체의 그룹화 (암세포의 특징 인 "중심체 증폭")로 이어지는 경향이 있으며, 세포 극성과 유사 분열의 정상적인 발달을 변경하여 종양이 나타납니다.

과잉 중심체를 갖는 세포는 과도한 중심 주위 물질, 원통형 구조의 중단 또는 수직이 아니거나 위치가 좋지 않은 중심체 및 중심체의 과도한 길이를 특징으로합니다.

암세포에서 중심체 또는 중심체의 클러스터가 초상 자성 나노 입자와 같은 치료제 및 영상 화제의 사용에서 "바이오 마커"역할을 할 수 있다고 제안되었습니다.

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Silvia Márquez 및 Andrea Lassalle, Tubulina, CC BY 3.0
단순화 된 정자 다이어그램 .svg : Mariana Ruiz 파생 작업 : Miguelferig.

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