7.6
동물 세포의 일차 미세소관 형성센터(MTOC)는 중심체입니다. 중심체의 중심에는 두 개의 원통형 중심체가 있습니다. 각 중심소체는 단백질에 의해 함께 결합된 3개의 미세소관으로 구성된 9세트로 구성됩니다. 중심체는 서로 직각으로 위치하며 중심주위 기질 또는 중심주위 물…
중심소체(centrosome)는 진핵 세포의 주요 미세소관 조직자(microtubule organizer)이며 자매 염색분체(subster chromatids)를 분리하는 미세소관의 양극성 배열인 유사분열 방추체(mitotic spindle)의 형성에 중요한 역할을 합니다. 두 개의 스핀들 극은 서로 반대편에 배치된 두 개의 중심체에 의해 형성됩니다.
그러나 세포주기 이전에 대부분의 동물 세포는 세포질에 중심체가 하나만 포함되어 있습니다. 동물 세포에서 cyclin E 및 Cdk2로 구성된 G1/S-cyclin 의존성 키나아제 또는 Cdk 복합체는 중심체 복제와 세포주기 진입을 유발하는 데 도움이 됩니다.
각 중심소체는 두 개의 중심소체로 구성되며, 이는 단백질 중심주위 기질로 캡슐화되어 있습니다.
중심소체 복제는 분리효소가 두 중심소체의 분리를 수행하는 초기 G1 단계에서 시작됩니다. 폴로와 같은 단백질 키나아제(protein kinase family)에 속하는 단백질인 Plk-4는 인간의 중심소체 생물 발생을 위한 중요한 조절자입니다.
S기가 시작될 무렵, 딸 중심소체는 각 중심소체의 기저부에 직각으로 자라기 시작합니다.
G2 동안, 딸 중심소체는 일반적으로 신장을 마칩니다. 4개의 중심소체는 세포가 유사분열에 들어갈 때까지 중심소체에서 서로 가깝게 남아 있습니다.
유사분열이 시작될 때 중심체는 둘로 나뉘는데, 이를 중심체 분리(centrosome disjunction)라고도 합니다. 생성된 두 개의 중심소체는 각각 한 쌍의 중심소체와 중심주위 기질을 포함합니다. 두 중심소체는 주로 모(母)중심체(母體)에서 일련의 미세소관(microtubule)을 핵화하여 집합적으로 유사분열 방추체(mitotic spindle)를 형성합니다.
중심체와 염색체 수명주기는 여러 측면에서 유사합니다. 그들의 복제는 사이클 당 한 번만 발생하며 둘 다 기존의 부모 사본에서 새 사본이 생성되는 반 보수적 프로세스를 통해 복제됩니다.
또한 염색체와 마찬가지로 중심체의 사본 하나가 분열 후 각 딸 세포에 균등하게 분포됩니다.
과도한 중심체 복제는 유사분열 방추체 조립을 손상시키고 염색체가 부적절하게 분리되어 암과 같은 질병을 유발할 수 있습니다.
View the full transcript and gain access to JoVE Core videos
Q1: What is a centrosome and what role does it play in cell division?
A centrosome is the main microtubule organizing center in eukaryotic cells. It consists of two centrioles surrounded by a pericentriolar matrix and plays a vital role in forming the mitotic spindle, a bipolar arrangement of microtubules that separates sister chromatids during cell division. The two spindle poles are formed by two oppositely placed centrosomes.
Q2: When does centrosome duplication occur during the cell cycle?
Centrosome duplication begins in early G1 phase when separase disengages the two centrioles. Daughter centrioles start growing at a right angle to each parent centriole near S phase onset and elongate through G2. By the time the cell reaches mitosis, it has two centrosomes, each containing a pair of centrioles and pericentriolar matrix.
Q3: What proteins regulate centrosome duplication in the cell cycle?
The G1/S-cyclin dependent kinase complex, consisting of cyclin E and Cdk2 in animal cells, triggers centrosome duplication and cell cycle entry. Plk-4, a polo-like protein kinase, is an important regulator for centriole biogenesis in humans. These proteins ensure centrosome duplication occurs only once per cell cycle.
Q4: How does centrosome duplication resemble chromosome duplication?
Both centrosomes and chromosomes duplicate only once per cell cycle through a semiconservative process where a new copy is produced from a pre-existing parent copy. After cell division, one copy of each is equally distributed to each daughter cell. This parallel regulation ensures proper inheritance of both genetic material and microtubule organizing capacity.
Q5: What happens to centrosomes at the beginning of mitosis?
At mitosis onset, the centrosome splits in two through a process called centrosome disjunction. The two resulting centrosomes move apart, with microtubule motor proteins facilitating their separation. Both centrosomes then nucleate microtubules, primarily at the mother centriole, collectively forming the mitotic spindle and assembly dynein kinesin and microtubules.
Q6: What is the structure of a centriole within a centrosome?
Each centriole consists of nine sets of three microtubules held together by proteins. The two centrioles are positioned at right angles to each other and surrounded by a shapeless protein cloud called the pericentriolar matrix. This organized structure enables the centrosome to function as the primary microtubule organizing center.
Q7: How can excessive centrosome duplication lead to disease?
Excessive centrosome duplication impairs mitotic spindle assembly and causes chromosomes to segregate improperly, leading to chromosomal abnormalities. These errors are implicated in multiple diseases, notably cancer. Tumor suppressor proteins and oncogenes are linked to detrimental changes in tumor cell centrosomes, making them attractive treatment targets.