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Duplicação de Centrossoma
O principal centro organizador de microtúbulos (MTOC) nas células animais é o centrossoma. Um centrossoma possui dois centríolos cilíndricos em seu nú…
Um centrossoma é o principal organizador de microtúbulos de uma célula eucariótica e desempenha um papel vital na formação do fuso mitótico, um arranjo bipolar de microtúbulos que separa as cromátides irmãs. Os dois pólos do fuso são formados por dois centrossomas opostos.
Antes do ciclo celular, no entanto, a maioria das células animais contém apenas um centrossomo no citoplasma. A quinase dependente de ciclina G1 / S ou complexo Cdk - consistindo de ciclina E e Cdk2 em células animais - ajuda a desencadear a duplicação do centrossomo, bem como a entrada no ciclo celular.
Cada centrossomo consiste em dois centríolos, que são encapsulados por uma matriz pericentriolar proteica.
A duplicação do centrossomo começa no início da fase G1, quando a separase realiza o desengajamento dos dois centríolos. Uma proteína pertencente à família da proteína quinase semelhante ao polo, Plk-4, é um importante regulador para a biogênese do centríolo em humanos.
Perto do início da fase S, um centríolo filho começa a crescer em ângulo reto com a base de cada centríolo.
Durante o G2, os centríolos filhos normalmente terminam de se alongar. Os quatro centríolos permanecem próximos no centrossomo até que a célula entre em mitose.
No início da mitose, o centrossomo se divide em dois, o que também é conhecido como disjunção do centrossomo. Os dois centrossomas resultantes contêm um par de centríolos e a matriz pericentriolar. Ambos os centrossomas nucleam um conjunto de microtúbulos, principalmente no centríolo-mãe, formando coletivamente o fuso mitótico.
O ciclo de vida do centrossoma e do cromossomo é semelhante em vários aspectos. Sua duplicação ocorre apenas uma vez por ciclo e ambas se duplicam por meio de um processo semiconservativo em que uma nova cópia é produzida a partir da cópia pai pré-existente.
Além disso, como os cromossomos, uma cópia do centrossomo é igualmente distribuída para cada célula-filha após a divisão.
A duplicação excessiva do centrossomo pode prejudicar a montagem do fuso mitótico e fazer com que os cromossomos se separem incorretamente, o que pode causar doenças como o câncer.
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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.