Sentrosom

 Dalam biologi sel, Sentrosom merupakan organel yang berfungsi sebagai pusat pengorganisasian mikrotubulus utama (MTOC) dari sel hewan serta sebagai pengatur sel-siklus perkembangan. Hal ini ditemukan oleh Edouard Van Beneden di tahun 1883 dan digambarkan dan diberi nama pada tahun 1888 oleh Theodor Boveri. Dalam teori evolusi Sentrosom adalah diperkirakan telah berevolusi hanya dalam garis keturunan sel eukariotik metazoan. jamur dan tanaman menggunakan struktur MTOC lain untuk mengatur mikrotubulus mereka. Meskipun Sentrosom memiliki peran penting dalam mitosis pada sel hewan yang efisien, tidak penting

Centrosomes terdiri dari dua sentriol ortogonal diatur dikelilingi oleh massa amorf protein disebut bahan pericentriolar (PCM). PCM mengandung protein yang bertanggung jawab untuk nukleasi mikrotubulus dan penjangkaran termasuk γ-tubulin, pericentrin dan ninein. Secara umum, masing-masing sentriol dari sentrosom didasarkan pada triplet mikrotubulus sembilan berkumpul dalam struktur cartwheel, dan berisi centrin, cenexin dan tektin.

Peran dari Sentrosom

Centrosomes berhubungan dengan membran nuklir selama profase siklus sel. Dalam mitosis membran nukleus rusak dan mikrotubulus bernukleus Sentrosom dapat berinteraksi dengan kromosom untuk membangun gelendong mitosis. Para sentriol ibu, salah satu yang diwariskan dari sel ibu, juga memiliki peran sentral dalam membuat silia dan flagela.

Sentrosom ini disalin hanya sekali per siklus sel sehingga setiap sel anak mewarisi satu Sentrosom, berisi dua sentriol (lihat juga: siklus Sentrosom). Sentrosom bereplikasi selama fase S dari siklus sel. Selama profase dalam proses pembelahan sel yang disebut mitosis, centrosomes bermigrasi ke kutub yang berlawanan dari sel. Gelendong mitosis kemudian membentuk antara dua centrosomes. Setelah divisi, masing-masing sel anak menerima satu Sentrosom. Nomor menyimpang dari centrosomes dalam sel telah dikaitkan dengan kanker. Dua kali lipat dari Sentrosom adalah mirip dengan replikasi DNA dalam dua hal: sifat semikonservatif proses dan tindakan cdk2 sebagai pengatur proses.  Tetapi proses pada dasarnya berbeda dalam dua kali lipat Sentrosom tidak terjadi dengan membaca template. dan perakitan. Para sentriol ibu hanya membantu dalam akumulasi bahan yang dibutuhkan untuk perakitan sentriol anak.

Sentrosom (ditunjukkan oleh panah) di samping inti

Pada sel hewan, centrosomes mengandung dua struktur yang disebut sentriol. Menariknya, sentriol yang tidak diperlukan untuk perkembangan mitosis. Ketika sentriol yang disinari oleh laser, mitosis berlangsung normal dengan sebuah spindle morfologis yang normal. Selain itu, perkembangan lalat buah Drosophila sebagian besar normal ketika sentriol tidak hadir karena mutasi dalam gen yang diperlukan untuk duplikasi mereka. Dalam ketiadaan sentriol mikrotubulus gelendong yang difokuskan oleh motor memungkinkan pembentukan. bipolar spindle. Banyak sel benar-benar dapat menjalani interfase tanpa sentriol. Tidak seperti sentriol, centrosomes yang diperlukan untuk kelangsungan hidup organisme. Acentrosomal kurangnya sel array mikrotubulus radial astral. Mereka juga cacat dalam posisi spindle dan dalam kemampuan untuk membangun sebuah situs lokalisasi sentral dalam sitokinesis. Fungsi Sentrosom dalam konteks ini adalah hipotesis untuk menjamin kesetiaan pembelahan sel karena sangat meningkatkan kemanjuran. Beberapa jenis sel penangkapan dalam siklus sel berikut ketika centrosomes tidak hadir. Ini bukan fenomena universal.

Ketika nematoda C. elegans telur dibuahi sperma memberikan sepasang sentriol. Sentriol ini akan membentuk centrosomes yang akan mengarahkan pembelahan sel pertama dari zigot dan ini akan menentukan polaritas. Hal ini belum jelas apakah peran dalam penentuan polaritas Sentrosom adalah mikrotubulus mandiri atau dependen.

Sentrosom perubahan pada sel kanker

Itu sangat awal diidentifikasi (pada akhir abad ke-19) yang centrosomes sering diubah dalam sel kanker, oleh Theodor Boveri, ilmuwan yang bernama Sentrosom sendiri. Ini pengamatan awal kemudian diperluas untuk berbagai jenis tumor manusia.  Perubahan Sentrosom pada kanker dapat dibagi dalam dua sub kelompok, penyimpangan struktural atau numerik, namun keduanya dapat secara bersamaan ditemukan dalam tumor.

• Struktural penyimpangan

Biasanya mereka muncul karena ekspresi tidak terkendali komponen Sentrosom, atau modifikasi karena pasca-translasi (seperti phosphorylations) yang tidak memadai untuk komponen-komponen. Modifikasi ini dapat menghasilkan variasi dalam ukuran Sentrosom (biasanya terlalu besar, karena kelebihan bahan pericentriolar). Di atas ini, karena fakta bahwa protein centrosomal memiliki kecenderungan untuk membentuk agregat, sering Sentrosom berhubungan badan (CRBs) yang diamati di tempat-tempat ektopik. Kedua centrosomes diperbesar dan CRBs mirip dengan struktur centrosomal diamati pada tumor. Bahkan lebih, struktur ini dapat diinduksi dalam sel budaya dengan overekspresi protein centrosomal tertentu, seperti CNAP-1 atau NLP . Struktur ini mungkin terlihat sangat mirip, namun studi rinci mengungkapkan bahwa mereka mungkin hadir sifat yang sangat berbeda , tergantung pada komposisi proteic mereka. Misalnya, kapasitas mereka untuk memasukkan γ-TuRC kompleks (lihat juga: γ-tubulin) dapat sangat bervariasi, sehingga kapasitas mereka untuk mikrotubulus nukleasi, Oleh karena itu mempengaruhi dalam cara yang berbeda bentuk, polaritas dan motilitas sel tumor terlibat .

• Angka penyimpangan

Kehadiran jumlah inadecuate dari centrosomes sangat sering dikaitkan dengan penampakan ketidakstabilan genom dan hilangnya diferensiasi tissular. Namun, metode untuk menghitung jumlah Sentrosom (masing-masing dengan 2 sentriol) sering tidak sangat tepat, karena sering assesed menggunakan mikroskop fluoresensi, yang kapasitas resolusi bukan yang terbaik. Namun demikian, jelas bahwa kehadiran supernumerary (lebih) centrosomes adalah peristiwa yang umum pada tumor manusia. Telah diamati bahwa hilangnya protein p53 penekan tumor menghasilkan centrosomes supernumerary, serta deregulasi protein lain yang terlibat dalam tumorigenesis pada manusia, seperti BRCA1 dan BRCA2 (untuk referensi, lihat). Penting untuk dicatat bahwa centrosomes supernumerary dapat dihasilkan dengan mekanisme yang sangat berbeda: reduplikasi spesifik dari kegagalan, Sentrosom selama pembelahan sel (menghasilkan peningkatan dalam jumlah kromosom), fusi sel (misalnya karena infeksi oleh virus tertentu) atau de novo generasi centrosomes. Pada titik ini tidak ada informasi yang cukup untuk mengetahui seberapa sering adalah mereka mekanisme in vivo, tetapi mungkin bahwa peningkatan jumlah Sentrosom karena kegagalan selama pembelahan sel mungkin lebih sering daripada dihargai, karena banyak “primer” cacat dalam satu sel (deregulasi dari siklus sel, DNA yang rusak atau metabolisme kromatin, kegagalan dalam pos pemeriksaan spindle, dll ..) akan menghasilkan kegagalan dalam pembelahan sel, peningkatan ploidi dan peningkatan dalam jumlah Sentrosom sebagai efek “sekunder”.

Evolusi Sentrosom

Sejarah evolusioner dari sentrosom dan sentriol telah dilacak untuk beberapa gen tanda tangan, misalnya yang centrins.  Centrins berpartisipasi dalam pensinyalan kalsium dan diperlukan untuk sentriol duplikasi. Ada ada dua subfamilies utama centrins, yang keduanya hadir dalam intestinalis awal percabangan Giardia eukariota. Centrins karena itu telah hadir dalam nenek moyang dari eukariota. Sebaliknya, mereka tidak memiliki homolognya dikenal di archea dan bakteri dan dengan demikian bagian dari “tanda tangan gen eukariotik.” Meskipun ada studi tentang evolusi centrins dan sentriol, belum ada penelitian yang telah dipublikasikan pada evolusi materi pericentriolar.

Jelaslah bahwa beberapa bagian dari Sentrosom yang sangat menyimpang dalam Model spesies Drosophila melanogaster dan Caenorhabditis elegans. Sebagai contoh, kedua spesies telah kehilangan salah satu subfamilies centrin yang biasanya berhubungan dengan sentriol duplikasi. Drosophila melanogaster mutan yang kekurangan centrosomes bahkan dapat mengembangkan untuk lalat dewasa morfologis normal, yang kemudian mati segera setelah lahir karena kurangnya neuron sensorik mereka silia. Dengan demikian, lalat telah berevolusi mesin fungsional berlebihan, yang independen dari centrosomes.

Sentrosom terkait nukleotida

Penelitian pada tahun 2006 menunjukkan bahwa centrosomes dari telur kerang Surf mengandung urutan RNA. Urutan diidentifikasi ditemukan di “beberapa tidak ada” tempat lain dalam sel, dan tidak muncul di database genom yang ada. Satu mengidentifikasi urutan RNA polimerase RNA mengandung diduga, mengarah ke hipotesis dari genom RNA berbasis di Sentrosom tersebut. Namun, penelitian selanjutnya menunjukkan bahwa Sentrosom tidak mengandung DNA berbasis genom mereka sendiri. Sementara itu menegaskan bahwa molekul RNA mengasosiasikan dengan centrosomes, urutan masih ditemukan dalam inti. Selanjutnya, centrosomes dapat membentuk de novo setelah telah dihapus (misalnya dengan iradiasi laser) dari sel normal.

Bukti baru Asal endosymbiotic dari Sentrosom

Sebuah paper baru menyediakan bukti bahwa RNA tertentu mengasosiasikan dengan centrosomes dan mungkin mewakili centrosomal genom RNA. Selain potensi genom ini meliputi enzim yang bisa menyalin RNA centrosomal terkait. Tapi pertama beberapa latar belakang.

Selama bertahun-tahun, telah ada ilmuwan tertarik pada entitas misterius yang disebut Sentrosom tersebut. Sering disebut sebagai lubang hitam dari sel eukariotik, struktur intraseluler (lihat titik merah) sering terletak di sebelah inti (biru), di mana sitoskeleton mikrotubulus (hijau) konvergen (disebut mikrotubulus mengatur pusat).

Fakta lain untuk Anda: silia utama, perpanjangan seluler panjang kurus ditemukan di sebagian besar sel, tumbuh dari salah satu centrosomes. Ini silia utama adalah mungkin terlibat dalam beberapa mekanisme penginderaan. Bahkan di beberapa sel (seperti batang dan kerucut Anda) silia utama adalah di mana sebagian besar aparat sensorik selular berada. Mutasi yang mengakibatkan cilliums primer singkat menyebabkan masalah ginjal dan mungkin melibatkan miss-penginderaan beberapa properti dari fuid dalam loop of Henle.

Sentrosom terdiri dari dua sentriol, seperti struktur barel sebagian besar terbuat dari tubulin + protein lebih unik lain (lihat gambar di bawah lipatan). Jumlah centrosomes per sel diatur secara ketat dan duplikasi centrosomes cukup aneh. Anda memulai dengan sentrosom tunggal. Di beberapa titik (fase S?) Dua sentriol datang terpisah dan baru (atau “anak”) centrosomes tampaknya tumbuh off (atau “ibu”) centrosomes tua. Sangat mengingatkan semi-konservatif replikasi DNA. Tapi itu mendapatkan orang asing.

 

Jika Anda menonton centrosomes seluruh pembelahan sel, tepat sebelum sitokinesis (pembelahan fisik dari dua sel anak) terjadi, salah satu dari dua centrosomes dari salah satu dari dua sel, berpindah ke alur pembelahan dan (dalam kata-kata Michel Bornens) memberikan itu “ciuman”. Acara ini diperkirakan untuk merangsang final pengereman off dari dua sel anak.

Lalu sekitar 5-6 tahun yang lalu Aleksei Khodjakov melakukan percobaan yang luar biasa. Dia berlabel centrosomes dengan protein fluorescent hijau (saya pikir itu GFP-gamma-tubulin). Setelah duplikasi sentrosom ia mengecam salah satu dari dua centrosomes dengan laser dan mendapat mitosis sel-sel dengan spindle miring. Mikrotubulus satu sisi kumparan berkumpul di Sentrosom sementara mikrotubulus di sisi lain, setelah Sentrosom tidak, menjadi tidak terorganisir. Luar biasa jika ia mengecam kedua centrosomes, sel-sel dapat membentuk sebuah kumparan (sebagian besar karena fakta bahwa motor dynein dapat mengatur mikrotubulus menjadi spindle tanpa centrosomes). Sel-sel kemudian berkembang melalui mitosis dan bahkan dibagi (meskipun kadang-kadang mereka terjebak dalam sitokinesis – lihat ciuman Bornens ‘). Setelah pembagian mereka mendapat kejutan besar, sel-sel stoped membagi lebih lanjut. Mereka menemukan bahwa centrosomes diperlukan untuk memulai babak baru sintesis DNA (atau transisi G1-S). Jadi, sebelum DNA disalin, sel bertanya sendiri “baik-baik saja Sentrosom saya?” Jika jawabannya adalah ya => melanjutkan dengan menyalin DNA. Jika tidak => menghentikan pembelahan sel. Anda bisa maju melalui “check point” jika Anda menyingkirkan p53, protein kunci yang mengatur siklus sel

Michel Bornens datang dengan teori individuasi. Centrosomes menandai suatu sel individu. Pada titik tertentu, sel-sel memeriksa Sentrosom mereka untuk memeriksa identitas individualistik mereka. Jika ada sesuatu yang salah, seperti pembelahan sel yang tidak tepat, sel-sel bisa merasakan non-masing negara mereka dan mengaktifkan kematian diprogram dan / atau langkah-langkah drastis lainnya. Kacau sel (seperti sel-sel kanker) memiliki segala macam cacat Sentrosom … banyak memiliki hal meluap-luap centrosomes dan protein terkait Sentrosom menyedot sebagai pericentrin.

Dan masih ada lagi! Bertahun-tahun yang lalu, Lynn Margulis (terkenal dengan teorinya tentang asal-usul endosimbiotik mitokondria) mengusulkan bahwa centrosomes berasal dari fusi dari organisme spiroseta-seperti-(kanan, gambar spiroseta) dan sel eukariotik prototipikal. Spiroseta mungkin telah membantu sel inang untuk bergerak (saya tidak pernah menemukan penjelasan ini sangat memuaskan – spiroseta harus telah menawarkan beberapa manfaat lain). Untuk mendukung ide ini, berbagai publikasi sejak 50-an mengklaim bahwa Sentrosom yang terkandung asam nukleat sendiri, seperti mitokondria, tetapi percobaan ini tidak pernah definitif.

Ref:

Mark C. Alliegro, Mary Anne Alliegro, dan Robert E. Palazzo

Sentrosom terkait RNA dalam oosit kima surfing

PNAS (2006) 103:9034-9038

References

^ Wunderlich, V. (2002). “JMM – Past and Present”. Journal of Molecular Medicine 80 (9): 545–548. doi:10.1007/s00109-002-0374-y. PMID 12226736. edit

^ Boveri, Theodor (1888). Zellen-Studien II: Die Befruchtung und Teilung des Eies von Ascaris megalocephala.. Jena: Gustav Fischer Verlag.

^ ^{a b c} Bornens, M.; Azimzadeh, J. (2007). Origin and Evolution of the Centrosome. “Eukaryotic Membranes and Cytoskeleton”. Advances in experimental medicine and biology. Advances in Experimental Medicine and Biology 607: 119–129. doi:10.1007/978-0-387-74021-8_10. ISBN 978-0-387-74020-1. PMID 17977464. edit

^ Schmit (2002). “Acentrosomal microtubule nucleation in higher plants”. International review of cytology. International Review of Cytology 220: 257–289. doi:10.1016/S0074-7696(02)20008-X. ISBN 9780123646248. PMID 12224551. edit

^ Jaspersen, S. L.; Winey, M. (2004). “THE BUDDING YEAST SPINDLE POLE BODY: Structure, Duplication, and Function”. Annual Review of Cell and Developmental Biology 20 (1): 1–28. doi:10.1146/annurev.cellbio.20.022003.114106. PMID 15473833. edit

^ Mahoney, N. M.; Goshima, G.; Douglass, A. D.; Vale, R. D. (2006). “Making Microtubules and Mitotic Spindles in Cells without Functional Centrosomes”. Current Biology 16 (6): 564–569. doi:10.1016/j.cub.2006.01.053. PMID 16546079. edit

^ Eddé, B; Rossier; Le Caer; Desbruyères; Gros; Denoulet (1990). “Posttranslational glutamylation of alpha-tubulin”. Science 247 (4938): 83–5. Bibcode 1990Sci…247…83E. doi:10.1126/science.1967194. PMID 1967194. edit

^ ^{a b c} Rieder, C. F. (Oct 2001). “The centrosome in vertebrates: more than a microtubule-organizing center”. Trends in cell biology 11 (10): 413–419. doi:10.1016/S0962-8924(01)02085-2. ISSN 0962-8924. PMID 11567874. edit

^ Stearns, T. (May 2001). “Centrosome duplication. A centriolar pas de deux”. Cell 105 (4): 417–420. doi:10.1016/S0092-8674(01)00366-X. ISSN 0092-8674. PMID 11371338. edit

^ Rodrigues-martins, A.; Riparbelli, M.; Callaini, G.; Glover, D. M.; Bettencourt-dias, M. (2007). “Revisiting the Role of the Mother Centriole in Centriole Biogenesis”. Science 316 (5827): 1046. Bibcode 2007Sci…316.1046R. doi:10.1126/science.1142950. PMID 17463247. edit

^ ^{a b} Basto, R.; Lau, J.; Vinogradova, T.; Gardiol, A.; Woods, G.; Khodjakov, A.; Raff, W. (Jun 2006). “Flies without centrioles”. Cell 125 (7): 1375–1386. doi:10.1016/j.cell.2006.05.025. ISSN 0092-8674. PMID 16814722. edit

^ ^{a b} Nigg, E.A. (2002). “Centrosome aberrations: cause or consequence of cancer progression?”. Nat Rev Cancer 2 (11): 815–821. doi:10.1038/nrc924. PMID 12415252

^ ^{a b} Casenghi, M.; Meraldi, P.; Weinhart, U.; Duncan, P.I.; Korner, R.; Nigg, E.A. (2003). “Polo-like kinase 1 regulates Nlp, a centrosome protein involved in microtubule nucleation”. Dev Cell 5 (1): 113–125. doi:10.1016/S1534-5807(03)00193-X. PMID 12852856

^ ^{a b c} Lingle, W.L.; Barrett, S.L.; Negron, V.C.; D’assoro, A.B.; Boeneman, K.; Liu W. Whitehead C.M.; Reynolds, C.; Salisbury, J.L. et al. (2002). “Centrosome amplification drives chromosomal instability in breast tumor development”. Proc Natl Acad Sci USA 99 (4): 1978–1983. doi:10.1073/pnas.032479999. PMC 122305. PMID 11830638

^ Fry, A.M.; Mayor, T.; Meraldi, P.; Stierhof, Y.D.; Tanaka, K.; Nigg, E.A. (1998). “C-Nap1, a Novel Centrosomal Coiled-Coil Protein and Candidate Substrate of the Cell Cycle–regulated Protein Kinase Nek2”. J Cell Biol 141 (7): 1563–1574. doi:10.1083/jcb.141.7.1563. PMC 2133000. PMID 9647649. Retrieved 2009-07-29

^ Ghadimi, B.M.; Sackett, D.L.; Difilippantonio, M.J.; Schrock, E.; Neumann, T.; Jauho, A.; Auer, G.; Ried, T. (2000). “Centrosome amplification and instability occurs exclusively in aneuploid, but not in diploid colorectal cancer cell lines, and correlates with numerical chromosomal aberrations”. Genes Chromosomes Cancer 27 (2): 183–190. doi:10.1002/(SICI)1098-2264(200002)27:2<183::AID-GCC10>3.0.CO;2-P. PMID 10612807

^ Fukasawa, K.; Choi, T.; Kuriyama, R.; Rulong, S.; Woude, Vande G.F. (1996). “Abnormal centrosome amplification in the absence of p53”. Science 271 (5256): 1744–1747. doi:10.1126/science.271.5256.1744. PMID 8596939

^ Meraldi, P.; Honda, R.; Nigg, E.A. (2002). “Aurora-A overexpression reveals tetraploidization as a major route to centrosome amplification in p53–/– cells”. EMBO J 21 (4): 483–492. doi:10.1093/emboj/21.4.483. PMC 125866. PMID 11847097

^ Storchova, Z.; Pellman, D. (2004). “From polyploidy to aneuploidy, genome instability and cancer”. Nat Rev Mol Cell Biol. 5 (1): 45–54. doi:10.1038/nrm1276. PMID 14708009

^ Salisbury, J. L.; Suino, K. M.; Busby, R.; Springett, M. (2002). “Centrin-2 is required for centriole duplication in mammalian cells”. Current biology : CB 12 (15): 1287–1292. doi:10.1016/S0960-9822(02)01019-9. PMID 12176356. edit

^ ^{a b} Marshall, W. F. (2009). “Centriole evolution”. Current Opinion in Cell Biology 21 (1): 14–15. doi:10.1016/j.ceb.2009.01.008. PMC 2835302. PMID 19196504. edit

^ Alliegro, M. C.; Alliegro, M. A.; Palazzo, R. E. (2006). “Centrosome-associated RNA in surf clam oocytes”. Proceedings of the National Academy of Sciences 103 (24): 9034–9038. Bibcode 2006PNAS..103.9034A. doi:10.1073/pnas.0602859103. PMC 1482561. PMID 16754862. edit