7.6
Sentrozom Duplikasyonu
Hayvan hücrelerindeki birincil mikrotübül düzenleme merkezi (MTOC) sentrozomdur. Bir sentrozomun çekirdeğinde iki silindirik sentriol bulunur. Her sen…
Bir sentrozom, ökaryotik bir hücrenin ana mikrotübül düzenleyicisidir ve kardeş kromatitleri ayıran mikrotübüllerin iki kutuplu bir düzenlemesi olan mitotik iğin oluşumunda hayati bir rol oynar. İki iğ kutbu, karşılıklı olarak yerleştirilmiş iki sentrozom tarafından oluşturulur.
Bununla birlikte, hücre döngüsünden önce, çoğu hayvan hücresi sitoplazmada yalnızca bir sentrozom içerir. Hayvan hücrelerinde siklin E ve Cdk2'den oluşan G1 / S-siklin bağımlı kinaz veya Cdk kompleksi, hücre döngüsü girişinin yanı sıra sentrozom duplikasyonunu tetiklemeye yardımcı olur.
Her sentrozom, proteinli bir perisentriyolar matris tarafından kapsüllenen iki sentriolden oluşur.
Sentrozom duplikasyonu, ayrılığın iki sentriolün ayrılmasını gerçekleştirdiği erken G1 fazında başlar. Polo benzeri protein kinaz ailesine ait bir protein olan Plk-4, insanlarda sentriol biyogenezi için önemli bir düzenleyicidir.
S fazının başlangıcına yakın, bir kız sentriyol, her bir sentriolün tabanına dik açıyla büyümeye başlar.
G2 sırasında, kız sentriyoller tipik olarak uzamayı bitirir. Dört sentriyol, hücre mitoza girene kadar sentrozomda birbirine yakın kalır.
Mitozun başlangıcında sentrozom ikiye ayrılır ve bu aynı zamanda sentrozom ayrışması olarak da bilinir. Ortaya çıkan iki sentrozomun her biri bir çift sentriol ve perisentriyolar matris içerir. Her iki sentrozom da, esas olarak ana sentriolde bir dizi mikrotübülü çekirdeklendirir ve topluca mitotik mili oluşturur.
Sentrozom ve kromozom yaşam döngüsü çeşitli yönlerden benzerdir. Çoğaltmaları, döngü başına yalnızca bir kez gerçekleşir ve her ikisi de önceden var olan ana kopyadan yeni bir kopyanın üretildiği yarı muhafazakar bir süreçle çoğaltılır.
Ayrıca, kromozomlar gibi, sentrozomun bir kopyası, bölünmeden sonra her bir yavru hücreye eşit olarak dağıtılır.
Aşırı sentrozom duplikasyonu, mitotik iğ düzeneğini bozabilir ve kromozomların yanlış ayrılmasına neden olabilir, bu da kanser gibi hastalıklara neden olabilir.
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.