Zentrosomen-Duplikation

Ein Zentrosom ist der Hauptorganisator der Mikrotubuli einer eukaryotischen Zelle und spielt eine wichtige Rolle bei der Bildung der mitotischen Spindel, einer bipolaren Anordnung von Mikrotubuli, die die Schwesterchromatiden trennt. Die beiden Spindelpole werden durch zwei gegeneinander angeordnete Zentrosomen gebildet.

Vor dem Zellzyklus enthalten die meisten tierischen Zellen jedoch nur ein Zentrosom im Zytoplasma. Die G1/S-Cyclin-abhängige Kinase oder Cdk-Komplex, die in tierischen Zellen aus Cyclin E und Cdk2 besteht, trägt dazu bei, die Zentrosomduplikation sowie den Eintritt in den Zellzyklus auszulösen.

Jedes Zentrosom besteht aus zwei Zentriolen, die von einer proteinhaltigen perizentriolären Matrix verkapselt sind.

Die Zentrosomduplikation beginnt in der frühen G1-Phase, wenn die Separase die Entkopplung der beiden Zentriolen durchführt. Plk-4, ein Protein aus der Familie der Polo-ähnlichen Proteinkinasen, ist ein wichtiger Regulator für die Zentriol-Biogenese beim Menschen.

Zu Beginn der S-Phase beginnt ein Tochterzentrriol im rechten Winkel zur Basis jeder Zentriole zu wachsen.

Während G2 beenden die Töchterzentriolen typischerweise die Verlängerung. Die vier Zentriolen bleiben im Zentrosom dicht beieinander, bis die Zelle in die Mitose eintritt.

Zu Beginn der Mitose teilt sich das Zentrosom in zwei Teile, was auch als Zentrosomdisjunktion bekannt ist. Die beiden resultierenden Zentrosomen enthalten jeweils ein Paar Zentriolen und die perizentrioläre Matrix. Beide Zentrosomen keimen einen Satz von Mikrotubuli, hauptsächlich an der Mutterzentriole, und bilden zusammen die mitotische Spindel.

Der Lebenszyklus von Zentrosom und Chromosom ist in mehreren Aspekten ähnlich. Ihre Duplizierung erfolgt nur einmal pro Zyklus und beide duplizieren sich durch einen semikonservativen Prozess, bei dem eine neue Kopie aus der bereits vorhandenen übergeordneten Kopie erstellt wird.

Wie bei den Chromosomen wird auch eine Kopie des Zentrosoms nach der Teilung gleichmäßig auf jede Tochterzelle verteilt.

Eine übermäßige Zentrosomduplikation kann die mitotische Spindelassemblierung beeinträchtigen und dazu führen, dass sich die Chromosomen nicht richtig trennen, was zu Krankheiten wie Krebs führen kann.