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Funções e características do Centriolos
O centríolossão estruturas celulares cilíndricas compostas de agrupamentos de microtúbulos. Eles são formados pela proteína tubulina, que é encontrada na maioria das células eucarióticas.
Um par associado de centríolos, cercado por uma massa disforme de material denso chamado material pericentriolar (PCM), compõe uma estrutura chamada centrossomo.
Centríolos função é directa a montagem de microtúbulos, participando na organização celular (posição do núcleo e arranjo espacial da célula) a formação e função de flagelos e cílios (ciliogênese) e divisão celular (mitose e meiose).
Os centríolos são encontrados em estruturas celulares conhecidas como centrossomos de células animais e estão ausentes nas células vegetais.
Os defeitos na estrutura ou número de centrioles em cada célula pode ter um efeito considerável sobre a fisiologia do organismo, produzindo alterações na resposta ao stress durante a inflamação, infertilidade masculina, doenças neurodegenerativas e a formação de tumor, entre outros.
Um centríolo é uma estrutura cilíndrica. Um par de centríolos associados, rodeados por uma massa disforme de material denso (chamado "material pericentriolar", ou PCM), forma uma estrutura composta chamada "centrossomo".
Eles eram considerados sem importância, até alguns anos atrás, quando, concluiu-se que eles foram os principais organelas em dirigir a divisão celular e replicação (mitose) em células eucarióticas (principalmente em seres humanos e outros animais).
A célula
O último ancestral comum de toda a vida na Terra era uma única célula e o último ancestral comum de todos os eucariotos era uma célula pilosa com centríolos.
Cada organismo é constituído por um grupo de células que interagem. Os organismos contêm órgãos, os órgãos são compostos de tecidos, os tecidos são compostos de células e as células são constituídas por moléculas.
Todas as células usam os mesmos "blocos de construção" moleculares, métodos semelhantes para armazenamento, manutenção e expressão de informação genética e processos similares de metabolismo energético, transporte molecular, sinalização, desenvolvimento e estrutura.
Os microtúbulos
Nos primórdios da microscopia eletrônica, biólogos celulares observaram longos túbulos no citoplasma que eles chamavam de microtúbulos.
Os microtúbulos morfologicamente similares foram observados formando as fibras do fuso mitótico, como componentes dos axônios dos neurônios, e como elementos estruturais nos cílios e nos flagelos.
O exame cuidadoso de microtúbulos individuais indicaram que todos eles eram compostas por 13 unidades longitudinais (agora chamado protofilamentos) constituídos por uma proteína principal (de uma subunidade de α-tubulina e uma β-tubulina intimamente relacionados) e várias proteínas associadas microtúbulos (MAPs).
Para além das suas funções de outras células, os microtúbulos são essenciais para o crescimento, a morfologia, migrao, e a polaridade do neurónio, como o desenvolvimento, manutenção e sobrevivência de um sistema nervoso eficiente .
A importância de uma interacção delicado entre os componentes do citoesqueleto (microtúbulos, actina, filamentos intermédios e septinas) é reflectida em várias perturbações neurodegenerativas humanas relacionadas com a dinâmica dos microtúbulos anormais, incluindo a doença de Parkinson e doença de Alzheimer.
Cilios e flagelos
Cílios e flagelos são organelas que são encontradas na superfície da maioria das células eucarióticas. Eles consistem principalmente de microtúbulos e membranas.
A motilidade dos espermatozóides é devida aos elementos móveis do citoesqueleto presentes em sua cauda, denominados axonemas. A estrutura dos axonemas consiste de 9 grupos de 2 microtúbulos cada, motores moleculares (dineínas) e suas estruturas reguladoras.
Os centríolos desempenham um papel central na ciliogênese e na progressão do ciclo celular. A maturação dos centríolos produz uma mudança de função, que leva da divisão da célula à formação do cílio.
Defeitos na estrutura ou função do axonema ou cílios causam múltiplos distúrbios em humanos chamados ciliopatias. Essas doenças afetam vários tecidos, incluindo os olhos, os rins, o cérebro, os pulmões e a motilidade dos espermatozóides (o que geralmente leva à infertilidade masculina).
O centríolo
Nove tripletos de microtúbulos dispostos ao redor de uma circunferência (formando um pequeno cilindro oco) são os "blocos de construção" e a estrutura principal de um centríolo.
Por muitos anos, a estrutura e a função dos centríolos foram ignoradas, embora na década de 1880 o centrossomo tivesse sido visualizado por microscopia de luz.
Theodor Boveri publicou um trabalho seminal em 1888, descrevendo a origem do centrossoma a partir do espermatozóide após a fertilização. Em sua breve comunicação de 1887, Boveri escreveu que:
"O centrossoma representa o centro dinâmico da célula; Divisão cria os centros das células filhas formadas, em torno do qual todos os outros componentes celulares estão dispostas simetricamente ... O centrossoma é o verdadeiro corpo divisor da célula, a divisão nuclear média e celular "(Scheer, 2014: 1) . [Tradução do autor]
Pouco depois de meados do século XX, com o desenvolvimento da microscopia eletrônica, o comportamento dos centríolos foi estudado e explicado por Paul Schafer.
Infelizmente, este trabalho foi ignorado devido em grande parte ao fato de que o interesse dos pesquisadores estava começando a se concentrar nas descobertas de Watson e Krick sobre o DNA.
O centrossoma
Um par de centríolos, localizados adjacentes ao núcleo e perpendiculares entre si, são "um centrossoma". Um dos centríolos é conhecido como o "pai" (ou mãe). O outro é conhecido como o "filho" (ou filha, é ligeiramente mais curto e tem sua base ligada à base da mãe).
As extremidades proximais (na ligação das duas centrioles) são imersas numa "nuvem" de proteínas (talvez até 300 ou mais), conhecida como a organização central de microtúbulos (MTOC), uma vez que proporciona a proteína necessária para a construção dos microtúbulos.
O MTOC é também conhecido como "material pericentriolar" e tem uma carga negativa. Por outro lado, as extremidades distais (longe da conexão dos dois centríolos) são carregadas positivamente.
O par de centríolos, juntamente com o MTOC circundante, é conhecido como "centrossoma".
Duplicação do centrossoma
pai com uma nova criança, ea criança com um novo filho (a "neto"): Quando os centrioles começar duplicado, pai e filho são separados um pouco e, em seguida, cada centríolo começa a formar um novo centríolo em sua base .
Enquanto ocorre a duplicação do centríolo, o DNA do núcleo também está sendo duplicado e separado. Ou seja, pesquisas atuais mostram que a duplicação do centríolo e a separação do DNA estão, de alguma forma, ligadas.
Duplicação e divisão celular (mitose)
O processo mitótico é frequentemente descrito em termos de uma fase inicial, conhecida como "interface", seguida por quatro fases de desenvolvimento.
Durante a interface, os centríolos são duplicados e separados em dois pares (um desses pares começa a se mover em direção ao lado oposto do núcleo) e o DNA é dividido.
Depois de duplicar os centrioles, microtúbulos centrioles estender e estão alinhados ao longo do eixo maior do núcleo, formando a "fuso mitico".
Na primeira das quatro fases de desenvolvimento (Fase I ou "Prófase"), os cromossomos se condensam e se aproximam, e a membrana nuclear começa a enfraquecer e se dissolver. Ao mesmo tempo, o fuso mitótico é formado com os pares de centríolos agora localizados nas extremidades do fuso.
Na segunda fase (Fase II ou "Metáfase"), as cadeias dos cromossomos estão alinhadas com o eixo do fuso mitótico.
Na terceira fase (Fase III ou "Anáfase"), as cadeias cromossômicas se dividem e se movem em direção às extremidades opostas do fuso mitótico, agora alongadas.
Finalmente, na quarta fase (Fase IV ou "Telophase"), novas membranas nucleares são formadas em torno de cromossomas separados, a separação derrete fuso mitótico e célula começa suplementado pela metade o citoplasma que se passa com cada novo núcleo.
Em cada extremidade do fuso mitótico, pares de centrioles tem uma influência importante (aparentemente relacionada com as forças exercidas pelos campos electromagnéticos gerados pelas cargas negativas e positivas de sua extremidades proximal e distal) ao longo do processo de divisão celular.
O centrossoma e a resposta imune
A exposição ao estresse influencia a função, qualidade e duração da vida de um organismo. O estresse gerado, por exemplo, por uma infecção, pode levar à inflamação dos tecidos infectados, ativando a resposta imune no corpo. Essa resposta protege o organismo afetado, eliminando o patógeno.
Muitos aspectos da funcionalidade do sistema imunológico são bem conhecidos. No entanto, os eventos moleculares, estruturais e fisiológicos em que o centrossoma está envolvido permanecem um enigma.
Estudos recentes descobriram mudanças dinâmicas inesperadas na estrutura, localização e função do centrossoma em diferentes condições relacionadas ao estresse. Por exemplo, após a imitação das condições de uma infecção, foi encontrado um aumento na produção de PCM e microtúbulos em células interpásicas.
Os centrossomas na sinapse imunológica
O centrossoma desempenha um papel muito importante na estrutura e função da sinapse imunológica (SI). Essa estrutura é formada por interações especializadas entre uma célula T e uma célula apresentadora de antígeno (APC). Essa interação célula-célula inicia a migração do centrossoma para o SI e seu acoplamento subsequente à membrana plasmática.
O acoplamento do centrossoma no SI é semelhante ao observado durante a ciliogênese. No entanto, neste caso, inicia a montagem dos cílios, mas está envolvida na organização do SI e secreção de vesículas citoticas para lisar culas alvo, sendo este um corpo de chave na activação de células T
O centrossoma e estresse por calor
O centrossoma é alvo de "chaperones moleculares" (um conjunto de proteínas cuja função é ajudar na dobragem, montagem e transporte celular de outras proteínas) que fornecem proteção contra a exposição ao choque térmico e ao estresse.
Os fatores de estresse que afetam o centrossoma incluem danos ao DNA e calor (como o das células de pacientes febris). O dano ao DNA inicia as vias de reparo do DNA, que podem afetar a função do centrossoma e a composição das proteínas.
O stress de calor gerado faz com que a modificação da estrutura de centriole, perturbações do centrossoma e inactivação completa da sua capacidade para formar microtúbulos, perturbando a formação do fuso mitótico e impedindo a mitose.
A disrupção da função do centrossoma durante febre poderia ser uma resposta adaptativa para inactivar os pólos do fuso e impedir a clivagem de ADN anormal durante a mitose, especialmente tendo em conta a potencial múltiplas proteínas disfunção após desnaturação induzida pelo calor.
Além disso, ele poderia fornecer à célula tempo extra para recuperar seu pool de proteínas funcionais antes de reiniciar a divisão celular.
Outra consequência da inactivação do centrossoma durante a febre é a sua incapacidade para se deslocar ao SI para o organizar e participar na secreção de vesículas citotóxicas.
Desenvolvimento anormal de centríolos
O desenvolvimento do centríolo é um processo muito complexo e, embora uma série de proteínas reguladoras esteja envolvida, diferentes tipos de falhas podem ocorrer.
Se há um desequilíbrio na proporção de proteína, centriole pode estar com defeito, a sua geometria pode ser distorcida, os eixos de um par pode desviar-se perpendicularidade, Centríolos várias crianças podem desenvolver, a centriole pode atingir antes de comprimento completo tempo, ou o desacoplamento dos pares pode ser atrasado.
Quando uma duplicação errado ou incorrecta do centrioles (defeitos geométricos e / ou duplicação múltiplas), o DNA é alterado replicação, instabilidade cromossomal (CIN) é apresentada.
Da mesma forma, os defeitos centrossomais (por exemplo, um centrossoma aumentado ou aumentado) levam à NIC e promovem o desenvolvimento de múltiplos centríolos infantis.
Esses erros de desenvolvimento causam danos às células que podem levar a malignidade.
Centríolos anormais e células malignas
Graças à intervenção de proteínas reguladoras, quando são detectadas anomalias no desenvolvimento dos centríolos e / ou do centrossoma, as células podem implementar a autocorreção das anomalias.
No entanto, de auto-correcção da anomalia, centrioles anormais ou várias crianças ( "Centríolos excedentários") que não é atingida pode levar à geração de tumores ( "tumorigénese") ou a morte celular.
centrioles excedentários tendem a agregar, conduzindo à agregação do centrossoma (característica "amplificação centrossoma" de células de cancro), da polaridade celular e alterar o desenvolvimento normal da mitose, o que resulta no aparecimento de tumores.
células excedentários com centrioles são caracterizadas por um excesso de material pericentriolar, interrupção da estrutura cilíndrica ou centrioles duração excessiva e centrioles não perpendiculares ou deslocada.
Tem sido sugerido que aglomerados de centríolos ou centrossomos em células cancerígenas poderiam servir como um "biomarcador" no uso de agentes terapêuticos e de imagem, como nanopartículas super-paramagnéticas.
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