معلومة

كم عدد المريكزات / الأجسام القاعدية الموجودة في الخلايا متعددة الأهداب طوال دورة الخلية؟

كم عدد المريكزات / الأجسام القاعدية الموجودة في الخلايا متعددة الأهداب طوال دورة الخلية؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

اعتقدت أنه يوجد فقط مريكزان لكل خلية ، يتحولان إلى الجسم القاعدي في مرحلة ما أثناء دورة الخلية. اعتقدت أيضًا أن هناك جسمًا قاعديًا واحدًا لكل هدب ، لذا فأنا لست واضحًا بشأن مصدر الأجسام القاعدية الأخرى. أرغب في معرفة توزيع الأجسام القاعدية والمريكزات في جميع أنحاء دورة الخلية في الكائنات / الخلايا متعددة الهدبات.


يوجد جسم قاعدي واحد لكل هدب. أثناء انقسام الخلية ، يحتوي الجسيم المركزي على مريكزين ، ومع ذلك ، أثناء تمايز الخلايا المولدة ، هناك تضخيم للأجسام القاعدية التي تتكون من المريكزات.

تنشأ الأجسام القاعدية في الخلايا متعددة الخلايا من مسارين- 1. من جديد / مسار ديوتيروزومي / أسينتريولار و 2. مسار مركزي.

في عمل قام به آل جورد وآخرون (2014) ، تمت دراسة التفاعل بين هذين المسارين في الخلايا البطانية الدماغية. تظهر الدراسة أنه بعد الانقسام ، عندما تبدأ الخلية في التمايز ، فإن المريكز الابنة يعمل كموقع لتكوين الديوتيروسومات. خلال هذه المرحلة ، يتكوّن البروسنتريول المستقل من deuterosome أيضًا (المسار المركزي) على كل من الأم والطفل المريكز. ومع ذلك ، فإن المساهمة في الأجسام القاعدية هي في الغالب من deuterosomes.

تم إنشاء أكثر من 90 ٪ من المريكزات عبر deuterosomes وأقل من 10 ٪ مباشرة من المريكز المركزي

الشكل التالي يوضح العملية بشكل جيد.

لست متأكدًا حقًا من الكائنات أحادية الخلية متعددة الخلايا. أعتقد أنهم يحتفظون بأجسام قاعدية قديمة وأن أجسامًا جديدة يتم إنشاؤها بواسطة آلية مماثلة. يمكن أيضًا أن تخضع معظم الشركات العملاقة للتكاثر الجنسي.


يبدو أن هناك جسمًا قاعديًا واحدًا لكل هدب في الخلايا متعددة الخلايا. إن ازدواجية المريكز (على حد فهمي ، الجسم القاعدي هو مجرد اسم مختلف للمريكز المرتبط بالهدب) مقترن بإحكام بدورة الخلية. يوجد دائمًا زوج واحد من المريكزات الموجودة في قاعدة الهدب الأولي (يوجد واحد منها بالضبط في معظم الخلايا).

ولكن ليس في الخلايا متعددة الخلايا. يتم تمييز هذه الخلايا ولا يمكن تقسيمها بعد الآن ، ويتم فصل عملية الازدواج المركزي عن دورة الخلية. في الواقع ، هم ليسوا "تكرار" ، بالمعنى الدقيق للكلمة ، لأن العديد من الأجسام الأولية قد تتشكل حول اسطوانة واحدة. في الواقع ، كل كيليوم له جسمه القاعدي الخاص ؛ وبالتالي فإن الخلية التي تحتوي على مئات الأهداب بها مئات الأجسام القاعدية.

  • إيشيكاوا 2011 مراجعة تبحث في بنية الأهداب الأولية والمتحركة والتكوين الهدبي. إنه لا يوضح كيف يصل الجسم القاعدي إلى هناك.
  • يصف Anderson 1971 تشكيل أهداب جديدة في قناة البيض للقرد. يقومون أولاً بإزالة المبايض من هذه القرود لمنع الخلايا من التمايز (وهذا يتطلب على ما يبدو هرمون الاستروجين) ، ثم يقومون بإعطاء الإستروجين والنظر إلى صور EM للخلايا خلال الأيام الستة التالية. يصفون بإسهاب عمليات تكوين الجسم الأساسي.
  • Dirksen 1991 هي مراجعة أخرى تركز بشكل خاص على تكوين الجسم القاعدي أثناء التكوّن الهدبي. من مقدمتهم:

    من أجل تشكيل 200-300 أهداب التي ستحتاجها الخلية المتمايزة تمامًا ، يلزم إنتاج العديد من المريكزات أولاً. عادة ما تحتفظ الخلية ، بعد الانقسام الأخير ، بزوج من المريكزات. إلى أي مدى تشارك هذه المريكزات الناضجة في المراحل المبكرة من تكوين المريكز ، حيث يتم إنشاء هياكل سلائف المريكز بأحجام وأشكال مختلفة وتواصل الخضوع لتغييرات تحويلية ذات تعقيد كبير ، غير معروف إلى حد كبير..

  • يبدو أن سوروكين 1968 هو نص كلاسيكي يتخطى صور التكوُّن الهدبي في مراحل مختلفة ، ويقترح سلسلة من الأحداث التي تصف ما يحدث. ربما هذا ما تريده ، إعادة: من أين تأتي الأجسام القاعدية الأخرى.

  • يستعرض Bettencourt-Dias 2007 البحث حول تكوين أجسام قاعدية جديدة. هذا منشور آخر يجيب على سؤالك بشكل مباشر جدًا:

    يمكن أن تحتوي العديد من الخلايا الهدبية ، مثل تلك الموجودة في الجهاز التنفسي والإنجاب الفقاري ، على 200-300 أهداب لكل خلية. هذا يتطلب توليد مريكزات متعددة أثناء التكوّن الهدبي. هنا ، يتم إنشاء المريكزات بواسطة مسارين ، آلية مركزية وأخرى لا مركزية. في الحالة الأولى ، عادة ما ينتج المريكز الوالدين ابنة واحدة في كل مرة ؛ ومع ذلك ، في بعض الحالات ، لوحظ أن العديد من المريكزات تتطور في وقت واحد حول مريكز أحد الوالدين ، مع إطلاق المريكزات الابنة في السيتوبلازم لتنضج. المسار اللامنتهي هو المسار الرئيسي لإنتاج الجسم القاعدي. في هذا المسار ، تظهر الحبيبات الليفية 124 التي يبلغ قطرها 70-100 نانومتر لأول مرة في السيتوبلازم وتتحرك بهدوء إلى السيتوبلازم القمي. تظهر Deuterosomes داخل المنطقة. (...) يمكن أن تنمو البروسنتريولات المتعددة من deuterosomes ، وتنتقل المريكزات الابنة الناضجة نحو المنطقة القمية حيث تشكل الأجسام القاعدية الهدبية.


الحفاظ على الجسيمات المركزية والأهداب

توجد الجسيمات المركزية والأهداب في الكائنات الحية من جميع فروع شجرة الحياة حقيقية النواة. تتكون هذه الهياكل من الأنابيب الدقيقة والعديد من البروتينات الأخرى ، وهي مطلوبة لعدد كبير من العمليات الخلوية مثل هيكلة الهيكل الخلوي ، واستشعار البيئة ، والحركة. يؤدي تحرير مكونات الجسيم المركزي والهدب إلى مجموعة واسعة من الأمراض ، بعضها لا يتوافق مع الحياة. يُعتقد أن الجسيمات المركزية والأهداب مستقرة جدًا ويمكن أن تستمر لفترات طويلة من الزمن. ومع ذلك ، يمكن أن تختفي هذه الهياكل في بعض مراحل النمو والأمراض. علاوة على ذلك ، فإن بعض مكونات الجسيم المركزي والأهداب ديناميكية تمامًا. في حين تم إنتاج قدر كبير من المعرفة فيما يتعلق بالتكوين الحيوي لهذه الهياكل ، لا يُعرف الكثير عن كيفية الحفاظ عليها. في هذا الاستعراض ، نقترح وجود برامج صيانة محددة للجسيم المركزي والأهداب ، والتي يتم تنظيمها أثناء التطور والتوازن ، وعندما يمكن أن يؤدي عدم التنظيم إلى المرض.


مقدمة

سميت كينازات البروتين المرتبطة بـ NIMA (Nrks أو Neks) بـ `` العائلة الثالثة من الكينازات الانقسامية '' (O'Connell et al. ، 2003). تحتوي بروتينات Nek على مجال كيناز N-terminal محفوظ جيدًا ولكن لها ذيول C متباينة بطول متفاوت (انظر O'Connell et al. ، 2003). جنبا إلى جنب مع عائلات Polo و Aurora kinase ، يشارك بعض أفراد عائلة Nek في تنظيم أحداث المصب بعد تنشيط Cdc2. على الرغم من أن التوصيف الوظيفي لمعظم هذه الكينازات لا يزال في مراحله المبكرة ، تشير الدراسات حتى الآن إلى أن معظم Neks لها وظائف مرتبطة بدورة الخلية.

هناك أحد عشر جينًا متعامدًا من Nek في الفئران والبشر (الجدول 1) (Caenepeel et al.، 2004 Forrest et al.، 2003). ينتج عن التحليل الجيني لتسلسل 81 Nek من مجموعة متنوعة من حقيقيات النوى وأربعة كينازات من خارج العائلة شجرة نسالة يتم فيها حل معظم الفروع بشكل سيئ (غير معروض). من بين هؤلاء ، تظهر الكيانات الثلاثة التي تم حلها جيدًا في الشكل 1. لاحظ أن هذا التحليل لا يشمل 39 Neks التي تم العثور عليها مؤخرًا في جينوم الهدبية رباعي الغشاء ثيرموفيلا (J. Gaertig ، اتصالات شخصية). قد يعكس هذا التوسع الكبير لعائلة Nek الأهداب العديدة والمتخصصة الموجودة في هذا الكائن الحي أحادي الخلية المعقد ، حيث يبدو أن العديد من هذه البروتينات تنظم طول الهدب (J. Gaertig ، التواصل الشخصي). ومع ذلك ، فإن التوسعات الخاصة بالنسب ، مثل تلك التي تظهر في النباتات العليا و رباعية الغشاء، من غير المرجح أن تكون مفيدة فيما يتعلق بوظائف الأجداد. وبالتالي ، في هذا التعليق نركز على أفراد الأسرة الذين من المرجح أن يقدموا مثل هذه القرائن.

الوظائف المقترحة للثدييات Neks

بروتين. الوظائف والتوطينات المقترحة. الحكام.
Nek1 hNek1
يتفاعل مع بروتينات مرض الكلى المتعدد الكيسات (PKD) Surpili وآخرون ، 2003
mNek1
الطفرة السببية في كات نموذج الفأر من PKD التدريجي Upadhya وآخرون ، 2000
دور في مسار الاستجابة لتلف الحمض النووي Polci et al.، 2004
Nek2 hNek2
يترجم إلى centrosomes و kinetochores فراي وآخرون ، 1998 ب
الفسفوريلات C-Nap1 و Nlp في الجسيمات المركزية فراي وآخرون ، 1998 أ
ينظم انقسام الجسيم المركزي في G2-M Rapley et al.، 2005
الفسفوريلات Hec1 في دور kinetochores المحتمل في نقطة تفتيش المغزل Chen et al.، 2002
Nek3 hNek3
يرتبط مع Vav2 بتعديل إشارات مستقبلات البرولاكتين ميلر وآخرون ، 2005
mNek3
في الغالب مترجمة إلى السيتوبلازم ، لم يتم اكتشاف تغييرات تعتمد على دورة الخلية في نشاط Nek3 تاناكا ونيج ، 1999
Nek4 لا توجد وظائف معروفة
Nek5 لا توجد وظائف معروفة
Nek6 و Nek7 hNek6 و hNek7
يرتبط Nek6 و 7 بذيل C- الطرفي لـ Nek9 Nek9 phosphorylates وينشط Nek6 أثناء الانقسام الفتيلي بلهام وآخرون ، 2003
تثبيط وظيفة Nek6 يوقف الخلايا في الطور ويؤدي إلى موت الخلايا المبرمج Yin et al.، 2003
Nek8 hNek8
مفرط التعبير في أورام الثدي البشرية الأولية باورز وبويلان ، 2004
mNek8
الطفرة السببية في jck نموذج الفأر من مرض الكلى الكيسي الأحداث المتنحية ليو وآخرون ، 2002
Nek9 hNek9
يرتبط بـ Bicd2 و phosphorylates في الجسم الحي هولاند وآخرون ، 2002
ينظم محاذاة الكروموسوم والفصل في الانقسام Roig et al.، 2002
يتوسط تنظيم الأنابيب الدقيقة المركزية والكروموسومية Roig et al.، 2005
ينشط Nek6 أثناء الانقسام بلهام وآخرون ، 2003
ينظم تقدم G1 و S من خلال التفاعل مع مجمع FACT تان ولي ، 2004
Nek10 لا توجد وظائف معروفة
Nek11 hNek11
قد يلعب تكرار الحمض النووي / تلف الكينازات المستجيبة للضغوط دورًا في نقطة تفتيش المرحلة S. نوغوتشي وآخرون ، 2002
تم تنشيطه مع Nek2A في النوى بواسطة Nek2A في الخلايا التي تم القبض عليها في G1-S نوغوتشي وآخرون ، 2004
بروتين. الوظائف والتوطينات المقترحة. الحكام.
Nek1 hNek1
يتفاعل مع بروتينات مرض الكلى المتعدد الكيسات (PKD) Surpili وآخرون ، 2003
mNek1
الطفرة السببية في كات نموذج الفأر من PKD التدريجي Upadhya وآخرون ، 2000
دور في مسار الاستجابة لتلف الحمض النووي Polci et al.، 2004
Nek2 hNek2
يترجم إلى centrosomes و kinetochores فراي وآخرون ، 1998 ب
الفسفوريلات C-Nap1 و Nlp في الجسيمات المركزية فراي وآخرون ، 1998 أ
ينظم انقسام الجسيم المركزي في G2-M Rapley et al.، 2005
الفسفوريلات Hec1 في دور kinetochores المحتمل في نقطة تفتيش المغزل Chen et al.، 2002
Nek3 hNek3
يرتبط مع Vav2 بتعديل إشارات مستقبلات البرولاكتين ميلر وآخرون ، 2005
mNek3
في الغالب مترجمة إلى السيتوبلازم ، لم يتم اكتشاف تغييرات تعتمد على دورة الخلية في نشاط Nek3 تاناكا ونيج ، 1999
Nek4 لا توجد وظائف معروفة
Nek5 لا توجد وظائف معروفة
Nek6 و Nek7 hNek6 و hNek7
يرتبط Nek6 و 7 بذيل C- الطرفي لـ Nek9 Nek9 phosphorylates وينشط Nek6 أثناء الانقسام الفتيلي بلهام وآخرون ، 2003
تثبيط وظيفة Nek6 يوقف الخلايا في الطور ويؤدي إلى موت الخلايا المبرمج Yin et al.، 2003
Nek8 hNek8
مفرط التعبير في أورام الثدي البشرية الأولية باورز وبويلان ، 2004
mNek8
الطفرة السببية في jck نموذج الفأر من مرض الكلى الكيسي الأحداث المتنحية ليو وآخرون ، 2002
Nek9 hNek9
يرتبط بـ Bicd2 و phosphorylates في الجسم الحي هولاند وآخرون ، 2002
ينظم محاذاة الكروموسوم والفصل في الانقسام Roig et al.، 2002
يتوسط تنظيم الأنابيب الدقيقة المركزية والكروموسومية Roig et al.، 2005
ينشط Nek6 أثناء الانقسام بلهام وآخرون ، 2003
ينظم تقدم G1 و S من خلال التفاعل مع مجمع FACT تان ولي ، 2004
Nek10 لا توجد وظائف معروفة
Nek11 hNek11
قد يلعب تكرار الحمض النووي / تلف الكينازات المستجيبة للضغوط دورًا في نقطة تفتيش المرحلة S. نوغوتشي وآخرون ، 2002
تم تنشيطه مع Nek2A في النوى بواسطة Nek2A في الخلايا التي تم القبض عليها في G1-S نوغوتشي وآخرون ، 2004

الاختصارات: h ، human m ، mouse FACT ، "تسهل نسخ قوالب الكروماتين".

أدناه ، نراجع ما هو معروف عن بروتينات Nek بشكل أساسي في سياق clades لأنه على الرغم من إمكانية التطور الكبير للوظيفة ، فإننا نرغب في استكشاف إمكانية أن البروتينات الموجودة داخل كليد قد تشترك في تفاعلات بروتين أسلاف وبروتينات ووظائف خلوية محفوظة . نحن نركز على أفراد الأسرة الأفضل تميزًا بدلاً من تقديم فهرس شامل للتوصيفات الأولية. ثم نفحص الفرضية القائلة بأن عائلة نيك تطورت مع المريكزات التي تخدم وظائف مزدوجة كأجسام قاعدية وبؤر للمغازل الانقسامية.


دورة المريكز الازدواجية

Centrosomes هي المركز الرئيسي لتنظيم الأنابيب الدقيقة للخلايا الحيوانية وهي مهمة للعديد من العمليات الخلوية والتنموية الحرجة من استقطاب الخلية إلى انقسام الخلية. يوجد في صميم الجسيم المركزي المريكزات ، التي تقوم بتجنيد مادة محيطية لتشكيل الجسيم المركزي وتعمل كجسم قاعدي لتشكيل الأنوى من الأهداب والسوط. ترتبط العيوب في بنية المريكز ووظيفته وعدده بمجموعة متنوعة من الأمراض التي تصيب الإنسان ، بما في ذلك السرطان وأمراض الدماغ والاعتلال الهدبي. في هذه المراجعة ، نناقش التطورات الحديثة في فهمنا لكيفية تجميع المريكزات الجديدة وكيفية التحكم في عدد المريكزات. نقترح نموذجًا عامًا للتحكم في الازدواج المركزي حيث يحدد الارتباط التعاوني لعوامل الازدواجية "أصل الازدواجية" المركزية التي تبدأ التكرار ، والمرور عبر تغييرات تأثيرات الانقسام التي ترخص المركز لجولة جديدة من الازدواجية في دورة الخلية التالية. نحن نركز أيضًا على الاختلافات في الموضوع العام الذي يتم فيه إنشاء العديد من المريكزات في دورة خلية واحدة ، بما في ذلك الهياكل المتخصصة المرتبطة بهذه الاختلافات ، و deuterosome في الخلايا الحيوانية و الجفن في الخلايا النباتية السفلية.

1 المقدمة

المريكزات عبارة عن هياكل أسطوانية ذات شكل مورفولوجي مميز من تسعة أنابيب دقيقة متخصصة مرتبة بشكل متماثل حول قلب مركزي (الشكل 1أ). يتم تمييز المريكزات الناضجة على طول طولها لوظائف مختلفة. غالبًا ما تكون النهاية البعيدة للمريكز متخصصة عن طريق إضافة ملاحق لتنظيم الأنابيب الدقيقة ولتكوين نواة الهدب [1،2] ، وتتفاعل مع غشاء البلازما أثناء التكوّن الهدبي. يُخصص الطرف القريب من المريكز لتجنيد مصفوفة من بروتينات المواد المحيطة بالمركز التي تدعم تنوي الأنابيب الدقيقة وتنظيم صفيفات الأنابيب الدقيقة [3]. توجد المريكزات في جميع الأنواع حقيقية النواة التي تشكل الأهداب والسوط ، ولكنها غائبة عن النباتات العليا والفطريات الأعلى التي لا تحتوي على أهداب. الأهم من ذلك ، أن الأعضاء القاعدية للنباتات والمجموعات الفطرية لديها مريكزات وأهداب ، مما يشير إلى أن هذه العضيات هي من بين السمات التي حددت سلف حقيقيات النوى الأول [4].

الشكل 1. مسار التجمع Centriole في الفقاريات. (أالمريكزات هي هياكل أسطوانية تتكون من تسعة أنابيب دقيقة ثلاثية مرتبة بشكل متماثل حول لب مركزي. المكونات المهمة للمناقشة هنا موضحة في وسيلة الإيضاح. يُصوَّر مقطعًا طوليًا من المريكز الأم ، والذي يحتوي على نوعين من الملاحق ، القاصية وتحت القاعدية ، ويفتقر إلى هيكل العجلة الداخلية. يتم تضمين قاعدة المريكز الأم في مادة محيط المركز. تم البدء في تشكيل البروسنتريول من خلال تجميع الساق وعجلة العجلة من جانب المريكز الأم. (أ: 1-4) مراحل تكوين البروسينتريول ، يصور كما يراه المقطع العرضي للمريكز عند X في المقطع الطولي. لا يظهر المريكز الأم في (أ: 2-4) من أجل الوضوح ، ولكن حاضرًا ومشاركًا للوكيل طوال العملية الموضحة. (أ-1) يتراكم PLK4 عند بؤرة واحدة ، بالاقتران مع CEP152 و CEP192 ، والتي يتم توزيعها في حلقات حول محيط المركز. يحفز PLK4 تجميع ساق وعجلة عربة متناظرة ذات تسعة أضعاف والتي ستوفر هيكلًا للبطارية وتحافظ على ارتباطها بالمركز الأم. (أ-2) تسعة أنابيب من النوع A يتم نوىها بواسطة مجمع حلقة جاما توبيولين (جاما- TURC) ، بالاشتراك مع العجلة. تنمو هذه بشكل أحادي الاتجاه من الطرف القريب إلى الطرف البعيد للمريكز. تظل الأنابيب A مغطاة بواسطة gamma-TURC طوال عملية التجميع ، وتضيع في نهاية المطاف في نهاية الانقسام الفتيلي. (أ-3) تتشكل الأنابيب B و C بواسطة آلية مستقلة عن gamma-TURC وتنمو حتى تصل إلى طول الأنبوب A. (أ-4) يتم تشكيل النهاية البعيدة للمريكز عن طريق استطالة الأنابيب A و B ، مما يخلق مجالًا بعيدًا مميزًا هيكليًا. (ب) فك الارتباط المركزي في الانتقال من M-G1. (ط) الجسيم المركزي في الطور الاستوائي للانقسام ، مع المريكز الأم المنخرط والبروسينتريول. (2) الجسيم المركزي في G1 ، بعد الانقسام ، مع المريكزات الأم والابنة المنفصلة. تم تفكيك عجلة العجلة من المريكز الابنة. لاحظ أن الزوائد تحت القامة تتفكك أثناء الانقسام ، لكن البروتينات المكونة تظل مرتبطة بالمريكز. تم تصويرهم على أنهم مجالات غير متمايزة في المريكز الانقسامي بدلاً من الزوائد تحت القاعدية. (نسخة ملونة على الإنترنت.)

ينعكس التعقيد البنيوي للمريكزات في العدد الكبير من بروتينات المريكزات التي تم تحديدها من خلال مجموعة من الأساليب الجينومية والبروتينية في العقد الماضي [5-19]. يتم حفظ بعض بروتينات المريكز في جميع الكائنات الحية ذات المريكزات ، مما يشير إلى أن المريكزات في حقيقيات النوى المتباينة من المحتمل أن تشتق من بنية سلف مشتركة [4 ، 20 ، 21]. على النقيض من ذلك ، فإن بعض بروتينات المريكز فريدة من نوعها لمجموعة فرعية من الكائنات الحية والأنسجة ، وربما ترجع هذه الاختلافات إلى تنوع السياقات التي تتجمع فيها المريكزات وتعمل.

في الخلايا المنقسمة ، تتكرر المريكزات مرة واحدة لكل دورة خلية ، بجوار مركز موجود مسبقًا. ما الذي يحدد بنية المريكز وموقعه واتجاهه ورقم نسخه كان سؤالًا طويل الأمد منذ الملاحظات الأولية لأحداث تكرار المريكز. من المحتمل أن تكون "قائمة أجزاء" المريكز قد اكتملت تقريبًا ، وكان التحدي الأحدث هو معالجة كيفية توافق هذه الأجزاء معًا لتجميع المريكزات. في هذه المراجعة ، نناقش أولاً الآليات الأساسية للازدواج المورفولوجي للمريكزات ، وكيف يتم إنشاء البنية التحتية المعقدة للمريكزات ذات التماثل تسعة أضعاف وطول محدد جيدًا.سنصف بعد ذلك التقدم في فهمنا لكيفية ضمان الخلايا لرقم النسخة المركزية في الانقسام الخلوي المتتالي وأيضًا كيفية تعديل آليات التحكم هذه في سياقات مختلفة.

2. الازدواجية المورفولوجية من المريكزات - التولد الحيوي

تم الحفاظ على بنية المريكزات بشكل ملحوظ عبر المملكة حقيقية النواة (الشكل 1أ). جميع المريكزات المعروفة أسطوانية الشكل وتتكون من تسعة أضعاف صفيف متماثل من الأنابيب الدقيقة. ومع ذلك ، من بين الكائنات الحية المختلفة ، يمكن أن تشتمل صفيفات الأنابيب الدقيقة هذه على أنابيب دقيقة مفردة أو مزدوجة أو ثلاثية ، ويتراوح حجم المريكز من 100 إلى 250 نانومتر وطولها من 100 إلى 400 نانومتر [4]. كالعادة في علم الأحياء ، هناك بعض الاستثناءات المعروفة لهذه القواعد ، والتي من المفترض أنها تمثل التكيف التطوري للبنية المحفوظة [22]. تم تحديد الأحداث المورفولوجية لدورة تكرار المريكز بشكل جيد من خلال الفحص المجهري الإلكتروني على مستوى البنية التحتية [23-27] (الشكل 1). يبدأ تكرار المريكز عند الانتقال من G1 إلى S ، عندما يبدأ المريكز الابنة الجديدة ، والذي يُطلق عليه اسم procentriole ، في النمو بشكل متعامد من النهاية القريبة لكل من المريكزين الموجودين ، ويطلق عليهما المريكزات الأم. بمجرد تشكيلها ، تطول البروسينتريول خلال مرحلتي S و G2. في نهاية الانقسام ، يفصل المغزل الانقسامي أزواج المريكز المضاعفة ، بحيث تحتوي كل خلية ابنة ناتجة على مركزين. هنا ، نناقش ما هو معروف عن كيفية تحقيق الازدواج المورفولوجي للسمات المحددة للمريكزات في كل دورة خلية.

تتمثل الخطوة الأولى في دورة ازدواجية المريكز في تكوين بروسنتريول بجوار المريكز الأم (الشكل 1أ). يحدث هذا في موقع واحد فقط في المائة ، لضمان التحكم في رقم المركز. يجب أن نشير إلى هذا الموقع على أنه أصل تكرار المريكز ، عن طريق القياس على تكرار الحمض النووي. ما الذي يحدد موقع أصل المريكزات المزدوجة؟ تشير الدلائل الناشئة إلى أن ثلاثة بروتينات centriole ، PLK4 و SASS6 و STIL ، لها وظيفة إرشادية في هذه العملية حيث يتم توطينها جميعًا في موقع تجميع procentriole في الانتقال G1-S ، عند بدء تجميع centriole. SASS6 هو مكون هيكلي لعجلة العربة ، هيكل قالب متماثل تسعة أضعاف داخلي للنهاية القريبة من المريكز (انظر الفصل الآخر) [28-30] ، و STIL مرتبط بـ SASS6 [31–34].

على الرغم من أنه تم الإبلاغ سابقًا عن أن SASS6 هو أول علامة في موقع تجميع procentriole [35] ، وجد تقريران مستقلان أن PLK4 ، وهو كيناز يشبه البولو مطلوب لتشكيل المريكز [36،37] ، يتم ترجمته إلى بنية تشبه النقطة في هذا الموقع قبل SASS6 ، مما يشير إلى أنه يجند SASS6 [36،37] (الشكل 1أ-1). في أنواع معينة انيقة، تم تجنيد SAS-6 إلى centriole بواسطة ZYG-1 ، وهو أخصائي تقويم وظيفي لـ PLK4 ، وبالتالي قد تكون هذه آلية محفوظة تطوريًا لتحديد موقع التجميع المركزي [38]. اللافت للنظر ، أن PLK4 في centriole يتغير من توطين يشبه الحلقة حول برميل Centriole (أوائل G1) إلى التوطين الشبيه بالنقطة (الانتقال G1-S) ، ويتزامن هذا التغيير مع بدء أحداث المصب لتكرار المريكز ، مما يدعم بشكل أكبر دور PLK4 في تحديد أصل تكرار المريكزات [36]. تحدد هذه الدراسات PLK4 باعتباره أول علامة توضع في موقع تجميع procentriole ، وبالنظر إلى أن PLK4 عبارة عن بروتين كيناز ، فإن النموذج الأكثر وضوحًا هو أن فسفرة PLK4 للبروتينات النهائية في التجميع المركزي يبدأ العملية. على الرغم من أنه قد ثبت أن بعض البروتينات هي ركائز PLK4 في المختبر، بما في ذلك بعض بروتينات مضاعفة المريكز [39-42] ، لا يوجد حتى الآن ارتباط مباشر بين نشاط كيناز PLK4 وبدء المريكز.

إذا حدد PLK4 أصل تكرار المريكزات ، فما الذي يستهدف PLK4 للمريكزات في الوقت والمكان المناسبين؟ تشير الدراسات الحديثة إلى أن البروتينين المرتبطين بـ PLK4 مهمان في هذه العملية. يعتمد تجنيد PLK4 (أو ZYG-1) في الوسطاء على Asterless in ذبابة الفاكهة [43] وعلى SPD-2 بوصة C. ايليجانس [44،45]. ومن المثير للاهتمام ، في خلايا الثدييات ، أن أطباء تقويم هذين البروتينين ، CEP152 و CEP192 ، على التوالي ، يتفاعلون مع PLK4 ويتعاونون في تجنيد PLK4 في المريكزات [36 ، 46] (الشكل 1أ-1). يعتمد هذا التوظيف على التفاعلات الكهروستاتيكية بين مجال مربع البولو المشحون إيجابياً لـ PLK4 والمناطق الحمضية في CEP192 و CEP152 [36،46]. يتم توزيع كل من CEP152 و CEP192 بشكل متماثل حول محيط برميل المريكز [37،47] ، وبالتالي ، على الرغم من أن هذه الدراسات تقدم تفسيرًا جذابًا لكيفية تجنيد PLK4 للمريكزات ، إلا أنها لا تتناول السؤال الأساسي ، وهو كيف يكون موقع واحد لبدء حدث مورفولوجي مختار من سطح متماثل شعاعيًا؟ هذا ، في جوهره ، حدث كسر التماثل ، مشابه لذلك في اختيار موقع واحد لتكوين البراعم في الخميرة في مهدها [48] ، أو إنشاء محاور C. ايليجانس الجنين [49،50]. في هذه الحالات ، ويفترض في بداية المريكز ، هناك شكل من أشكال التعاون أو التغذية الراجعة الإيجابية التي تؤدي إلى تراكم غير متماثل للبروتينات ذات الصلة في خلفية متماثلة. من الممكن ، إذن ، أن يكون ارتباط PLK4 بـ CEP192 و / أو CEP152 له خصائص تعاونية ، أو أن نشاط كيناز PLK4 يوفر بعض آلية التغذية الراجعة الإيجابية لهذا الارتباط. الأهم من ذلك ، أن مثل هذا النموذج سيعتمد بشكل حاسم على تركيز PLK4 في الخلية ، وأن التركيز يكون أقل تشبعًا فيما يتعلق بشركائه الملزمين كما هو موضح أدناه ، ومن المعروف أن تركيز PLK4 مهم للحد من الازدواجية في موقع واحد.

بمجرد تحديد موقع أصل تكرار المريكز على المريكز الأم ، فإن الخطوة التالية هي تشكيل العجلة العجلة [22] (الشكل 1أ-1). يُشتق الهيكل المتماثل تسعة أضعاف لعجلة العجلة من التناظر الجوهري تسعة أضعاف لأوليجوميرات SASS6 التي تشكل عجلة العجلة [28،30]. تمت تغطية آلية تشكيل عجلة الكارتويل في مراجعة أخرى في هذا الموضوع. تملي عجلة العجلة التماثل تسعة أضعاف للمريكزات وتبدأ التجميع المتسلسل للأنابيب الدقيقة التسعة الثلاثية. ومن المثير للاهتمام ، في بعض الحالات (بما في ذلك الثدييات) ، أن عجلة العربة تضيع من المريكزات الناضجة [22،51] ، وبالتالي فهي مطلوبة لصنع هيكل المريكز وليس الحفاظ عليه. أظهر تحليل التصوير المقطعي الإلكتروني المبرد للمركزات البشرية النقية أن مركز أو محور العجلة العجلة يقع في نهاية ساق مرتبط بجانب النهاية القريبة للمريكز الأم [51] (الشكل 1)أ-1). من المحتمل أن تكون هذه القصبة هي الرابط المادي الذي يحافظ على مشاركة المريكز الأم والمركز حتى نهاية الانقسام الفتيلي. سنتبع اتفاقية الإشارة إلى المريكز الجديد باعتباره وكيلًا أثناء تعامله مع المريكز الأم ، وباعتباره مريكزًا ابنة ، بمجرد أن يتم فك ارتباطه.

كيف تُضاف الأنابيب الدقيقة إلى العجلة المتماثلة ذات التسعة أضعاف لتشكيل الأنابيب الدقيقة الثلاثية الموجودة في معظم الأنواع؟ تم تحديد الأنابيب الدقيقة داخل الثلاثي الأنابيب A- و B- و C ، مع A- كونها أنبوب دقيق كامل وقريب من الجزء الداخلي للمريكز ، والنبيبات B و C يتشارك كل منهما جدارًا مع A- أو الأنابيب B ، على التوالي. يُظهر التصوير المقطعي بالإلكترون البارد للبروسينتريولات [51] أن الأنابيب A مغطاة عند نهايتها السالبة ببنية مخروطية تشبه بنية معقد حلقة جاما توبولين [52-54] (الشكل 1أ-2). بالاتفاق مع هذه الملاحظة ، تم الإبلاغ عن توطين جاما توبيولين في قلب المريكز للثدييات ، بالإضافة إلى مادة محيط المركز [55،56]. دراسات وظيفية في مجموعة واسعة من الكائنات الحية بما في ذلك رباعية الغشاء و باراميسيوم حدد دورًا مهمًا لجاما توبولين أثناء تكرار المريكز ، مشيرًا إلى أن له دورًا محفوظًا للغاية في تجميع المريكز [57-59]. تشير هذه النتائج إلى أن جاما توبيولين ، بالاشتراك مع العجلة العجلة ، تقوم بتكوين نواة النبيب A ، والتي تنمو بعد ذلك مع استطالة المريكز. بعد تنوي واستطالة الأنابيب A ، تتشكل الأنابيب B و C ، ولكن لا يتم تغطيتها في نهايتها السالبة ، مما يشير إلى أن تجميعها يبدأ بآلية مختلفة (الشكل 1أ-3).

في بعض الكائنات الحية ، تكون الأنابيب الدقيقة المريكزة مفردة أو مزدوجة في معظم الخلايا بدلاً من ثلاثة توائم. على سبيل المثال، C. ايليجانس المريكزات لها الأنابيب الدقيقة المفردة. ليس من الواضح ما هو المطلوب لصنع الأنابيب الدقيقة المزدوجة والثلاثية المتخصصة. تُظهر الدراسات الحديثة المجهر الإلكتروني بالتبريد (cryo-EM) للمريكز [60،61] بوضوح أن هناك كثافات بروتينية مرتبطة بالأنابيب الدقيقة للمريكز ، مما يشير إلى أن البروتينات الأخرى غير alpha- و beta-tubulin مطلوبة لصنع أو استقرار ، معهم. من المثير للاهتمام أن نلاحظ أنه على الرغم من حفظ ألفا وبيتا وجاما توبيولين في جميع حقيقيات النوى ، فإن الأعضاء الآخرين من عائلة توبولين ليسوا [62] ، حتى في الكائنات التي تحتوي على مريكزات وأهداب. يشير هذا إلى أن أفراد عائلة توبولين الآخرين لا يمكن أن يكونوا ضروريين لتكرار البنية الأساسية للمريكز ، على الرغم من أنها قد تكون مطلوبة لتوضيح النهاية البعيدة للمريكز (انظر أدناه).

جانب آخر من الازدواجية المورفولوجية للمريكزات هو استطالة المريكزات إلى طول محدد (الشكل 1أ-4) ، وهو متغير في الأنواع المختلفة وحتى في أنواع الخلايا المختلفة داخل النوع. بالنظر إلى التشكل الموصوف أعلاه ، حيث تتشكل الأنابيب الدقيقة المركزية على هيكل العجلة المركزية [63،64] ، فإن الفرضية البسيطة للتحكم في الطول هي أن طول العجلة يحد من استطالة الأنابيب الدقيقة المركزية. هذا يتوافق مع الملاحظة التي تقول إن بعض المريكزات الطويلة جدًا لديها عجلة دوارة طويلة جدًا [65]. في العديد من الكائنات الحية ، تمتد الأنابيب الدقيقة الثلاثية إلى ما وراء عجلة العربة التي تحتوي على المنطقة القريبة من المريكز ، وفي بعض (بما في ذلك الثدييات) ، تمتد النبيبات A و B إلى أبعد من ذلك ، بطريقة تتطلب POC5 [66]. هذه هي المنطقة المزدوجة البعيدة للمركز التي ترتبط بها الملاحق البعيدة وشبه القاعدية. تحدث خطوات الاستطالة هذه في سياق دورة الازدواج المركزي ، ومن المحتمل أنها ، مثل أحداث الازدواج الأخرى ، عمليات منظمة ، لأن استطالة الأنابيب الدقيقة المركزية تحدث بشكل أبطأ بكثير من بلمرة الأنابيب الدقيقة بشكل عام. أخيرًا ، يجب وضع حد للمريكز بطول مناسب على الطرف الموجب بواسطة CP110 والبروتينات المرتبطة به [63،64]. يجب إزالة هذا الغطاء للسماح باستطالة مضاعفات الأنابيب الدقيقة في محور عصبي أثناء تكوين الهدب ، ولكن الفقد المبكر للغطاء عن طريق استنفاد أحد المكونات يسمح للأنابيب الدقيقة المركزية بالاستطالة في السيتوبلازم ، إلى ما وراء المركز المناسب.

3. التحكم في رقم Centriole

يتم التحكم في عدد المريكزات في معظم الخلايا بحيث تحتوي الخلية G1 على زوج واحد من المريكزات وأم وابنة واحدة. في النص السابق ، اقترحنا أن التراكم البؤري لبادئ محدد (PLK4) لأصل تكرار المريكز قد يفسر سبب وجود أشكال واحدة فقط بجانب كل مركز مركزي. ومع ذلك ، فإن التحكم في عدد المريكزات يتطلب أيضًا أن يكون مستوى هذا البادئ منظمًا بإحكام ، وأن يكون هناك كتلة لإعادة التكرار في دورة خلية واحدة ، وهو ما لم يتم تفسيره بوضوح من خلال الآلية المذكورة أعلاه. بالإضافة إلى ذلك ، يجب تخفيف أي كتلة لإعادة النسخ في الوقت المناسب ، بحيث يتم "ترخيص" المريكزات للتكرار في دورة الخلية التالية. هذا مشابه تمامًا لجزيء DNA المتماثل مع أصل واحد من النسخ المتماثل الذي يتم إطلاقه مرة واحدة ومرة ​​واحدة فقط في مرحلة S واحدة ، ويجب أن يكون مرخصًا للتكرار في دورة الخلية التالية.

تمشيا مع نموذج التراكم البؤري PLK4 أعلاه ، يتسبب الإفراط في التعبير عن PLK4 في حدوث مضاعفة مفرطة للمريكزات في العديد من أنواع وأنواع الخلايا [67-71]. من اللافت للنظر ، في وجود المريكزات الأم الموجودة ، حدوث هذه الزيادة المفرطة في شكل أكثر من مريكز واحد يبدأ عند كل مريكز أم ، في "وردة مريكزة" [68،69]. يشير هذا إلى أن PLK4 الإضافي يحتل المزيد من مواقع الربط على الطرف القريب من المريكز الأم ، ويصل إلى عتبة بدء المريكز في مواقع متعددة. في حالة عدم وجود المريكزات الموجودة ، كما هو الحال في بيض Xenopus [72] و ذبابة الفاكهة [70] التي يتم التخلص من المريكزات الخاصة بها بشكل طبيعي أثناء التطور ، يؤدي الإفراط في التعبير عن PLK4 إلى تكوين مركز جديد ، مما يفوق على ما يبدو الحاجة إلى موقع للتراكم عليه. من الواضح أن كمية PLK4 أمر بالغ الأهمية ، وبالتالي ، تمت دراسة الآليات الجزيئية للتحكم في مستوى PLK4 جيدًا. هناك دليل على تنظيم النسخ PLK4 [73،74] ، ولكن يبدو أن النقطة الرئيسية للتنظيم هي نصف عمر بروتين PLK4. يتم التوسط في تدهور PLK4 عن طريق تحلل البروتين المعتمد على SCFβ TrCP / ubiquitin ، والذي يعتمد بدوره على التحلل المتماثل والفسفرة الذاتية لمواقع متعددة على PLK4 [74-79]. العمل الأخير في الثدييات و ذبابة الفاكهة أظهرت الخلايا أن فسفرة هذه المواقع تعتمد على نشاط كيناز PLK4 ، مما يشير إلى أن PLK4 هو كيناز انتحاري يبدأ في تدميره [80،81]. إذا كان PLK4 هو بالفعل كيناز انتحاري ، فكيف يحقق تركيزًا محليًا مرتفعًا في الأصل لبدء تجميع المريكز قبل أن يتحلل؟ يستلزم تدمير PLK4 عملية الفسفرة الذاتية لمواقع متعددة ، بما في ذلك بقايا الفوسفور المحفوظة داخل العنصر التنظيمي النهائي ومجموعة الفوسفور التي تحيط بهذا العنصر [80،81]. حركية هذه التفاعلات غير معروفة ، لكنها تحدث في العابرة، وبالتالي ستكون حساسة للتركيز. ربما يصل تراكم PLK4 في الأصل إلى عتبة لبدء الازدواج المركزي ، وبعد ذلك فقط يكون تركيز PLK4 مرتفعًا بما يكفي لبدء التدمير. بدلاً من ذلك ، يمكن تنظيم آلية تحلل البروتين بحيث تكون غير نشطة محليًا في الأصل. بالإضافة إلى تنظيم كمية PLK4 ، يتم أيضًا تنظيم نشاط PLK4. مسار البروتين كيناز المنشط بالميتوجين في غير مخصب Xenopus تم إثبات أن البيض يمنع تكرار المريكزات المعتمد على PLK4 [72] ، وبالتالي ضمان الميراث الأبوي للمريكزات. علاوة على ذلك ، ينظم مسار البروتين كيناز المنشط بالإجهاد و p53 الازدواجية المركزية أثناء استجابة الإجهاد في خلايا الثدييات من خلال التنظيم التعاوني لمستوى PLK4 ونشاطه [82].

PLK4 ليس البروتين المركزي الوحيد الذي يجب تنظيم مستواه لضمان جولة واحدة من الازدواجية. يمكن للعديد من بروتينات المريكزات الأساسية الأخرى أن تحفز تكوين مريكزات إضافية عند الإفراط في التعبير ، بما في ذلك STIL و SASS6 [16،34،35،83،84]. إن مدى المضاعفة المفرطة بالنسبة لهذه البروتينات أقل منه بالنسبة للإفراط في التعبير عن PLK4 ، ولكن أهمية تنظيمها تتضح من حقيقة أن كلا من STIL و SASS6 لهما أشكال KEN-box ، والتي يتعرف عليها Cdh1 لاستهدافها في معقد معزز الطور / التدهور المعتمد على السيكلوسوم أثناء الانقسام [31،35،83]. ومن المثير للاهتمام ، أن العمل الأخير أظهر أن CDK1 يؤدي إلى إعادة توطين STIL من الجسيم المركزي إلى العصارة الخلوية من أجل التدهور [31]. يتمتع SASS6 بمستوى آخر من التنظيم ، حيث يتم استهدافه للتدمير أثناء G2 بواسطة بروتين F-box FBXW5 [42] ، وهذا التدمير مهم للحد من الازدواجية.

بالإضافة إلى التحكم في مستوى البروتينات البادئة ، هناك أيضًا كتلة جوهرية جوهرية لإعادة التكرار والتي تضمن بدء التكرار مرة واحدة فقط لكل دورة خلية. تم الكشف عن هذه الكتلة من خلال تجارب اندماج الخلايا التي تم فيها دمج خلايا من مراحل مختلفة من دورة الخلية ، تحتوي على مريكزات مكررة أو غير مكررة. في هذه التجارب ، لم يتمكن المريكز الذي تكرر سابقًا (من خلية G2 ، على سبيل المثال) من التكرار في نفس السيتوبلازم حيث كان المريكز غير المكرر سابقًا (من خلية G1) قادرًا على تكرار [85] ، وبالتالي الجسيم المركزي `` عرف '' حالة الازدواجية الخاصة به ولا يمكنه إعادة التكرار حتى يسمح له المرور عبر الانقسام الفتيلي بالنسخ في الدورة التالية. تم الكشف عن طبيعة هذه الكتلة الجوهرية الجوهرية لإعادة المضاعفة بواسطة في المختبر المقايسات مع المريكزات المشاركة (G2) في Xenopus مستخلصات البيض ، التي أظهرت أن الارتباط المتعامد الضيق بين المريكز الأم والبروكنتريول ، يُطلق عليه المشاركة ، يمنع تكرار المضاعفات [86] (الشكل 1ب). يحدث فك ارتباط هذه المريكزات عن بعضها البعض في نهاية الانقسام الفتيلي ، وهو مطلوب لترخيص الازدواجية. في الفقاريات ، يتطلب فك الارتباط المركزي نشاط PLK1 ، وهو كيناز انقسامي مرتبط بشكل بعيد بـ PLK4 ، والفصل ، وهو البروتيز المسؤول عن فصل الكروماتيد الشقيق عند الانتقال من الطور إلى الطور [87] (الشكل 1ب). إن وجود بروتينات تنظيمية مشتركة لكل من مضاعفة المريكز والفصل الكروموسومي يعمل على إقران هاتين الدورتين. هذا مهم لأنه ، على سبيل المثال ، قد يؤدي فك ارتباط أزواج المريكز في خلية انقسامية قبل الفصل الكروموسوم إلى مغازل متعددة الأقطاب ، والتي تتداخل مع الفصل الطبيعي للكروموسوم الانقسامي.

كيف ينسق كل من PLK1 وeparase فك الارتباط المركزي مع الخروج الانقسامي؟ نموذج بسيط هو أن هناك رابطًا ماديًا بين المريكز الأم و procentriole وأن PLK1 يعزز الانقسام المعتمد على الفصل لهذا الارتباط أثناء الخروج الانقسامي. هذا يذكرنا بالانقسام المعتمد على الفصل المعتمد على PLK1 لربط رابط الكروماتيد للتأثير على الفصل الكروماتيد الشقيق [88]. نلاحظ أن المرشح المحتمل لهذا الرابط هو الساق ، المرئي بواسطة cryo-EM [51] والموضح في الشكل 1. جاء دعم هذا النموذج من إثبات أن نشاط البروتياز للفصل مطلوب لفك الارتباط [86،87] ، ومن دراسة تحدد التماسك نفسه باعتباره الركيزة المنفصلة الخاصة بفك الارتباط [89]. كانت هذه النتيجة الأخيرة جذابة بشكل خاص ، لأنها عززت الارتباط الميكانيكي بين دورة المريكز ودورات الكروموسوم.

ما هو الدليل المؤيد والمعارض لكون cohesin هو رابط المشاركة المركزية؟ يحدث انقسام cohesin عن طريق الفصل في موقع محدد ومن الممكن إما تغيير هذا الموقع لجعل البروتين غير قابل للتحلل ، أو استبدال هذا الموقع بموقع التعرف على بروتياز مختلف. تسو وآخرون. [87] عبر عن شكل غير قابل للتحلل لوحدة cohesin الفرعية SSC1 ووجد أنه يمنع الفصل الكروماتيد الشقيق ، كما هو متوقع ، لكنه لم يمنع فك الارتباط المركزي ، مما يشير إلى أن cohesin ليس رابط الارتباط. ومع ذلك ، Schokël وآخرون. [89] أجرى تجربة مماثلة وحصل على النتيجة المعاكسة ، مما يشير إلى تورط cohesin. ثم قاموا بتصميم وحدات فرعية cohesin لاحتواء مواقع الانقسام لفيروس الأنف البشري أو بروتياز فيروس حفر التبغ وأظهروا أن فك ارتباط المريكزات يمكن الآن أن يتأثر بهذه البروتياز. في المختبر و في الجسم الحي. يبدو أن هذه النتائج تجادل بشكل مقنع بأن التماسك في شكل ما هو رابط المشاركة ، ولكن التجارب الحديثة في ذبابة الفاكهة أظهر أن انقسام التماسك غير كافٍ لفك الارتباط المركزي [90]. علاوة على ذلك ، التجارب في C. ايليجانس أظهر أن الانقسام مطلوب لفك الارتباط المريكزي فقط بعد الانقسام الاختزالي الثاني ، وليس لفك الارتباط أثناء الدورات الانقسامية [91]. أخيرًا ، ماتسو وآخرون. [92] حدد بروتين الجسيم المركزي pericentrin كركيزة منفصلة ، مما يشير إلى أنه بدلاً من ذلك قد يكون الركيزة المهمة للفصل المركزية لفك الارتباط. أفضل ما يمكن أن يقال في هذه المرحلة هو أن هناك رابطًا ماديًا بين المريكز الأم و procentriole الذي يبقيهما منشغلين ، لكن الهوية الجزيئية لرابط الاشتباك ، وطبيعة انحلالها بواسطة PLK1 والفصل ، تظل غير واضحة .

كيف فك الارتباط مركزا لترخيص الازدواجية؟ الفرضية البسيطة هي أن المشاركة المركزية تمنع تجميع المريكز الإضافي عن طريق عزل واحد أو أكثر من الأنشطة في الأصل التي تحد من معدل الازدواج المركزي ، مثل PLK4. سيؤدي فك الارتباط إما إلى محو علامة الأصل هذه على المريكز الأم ، أو السماح بإعادة استخدامها ، مما يسمح بتكوين مريكز جديد. تمشيا مع هذه الفرضية ، Loncarek وآخرون. [93] أظهر أن إزالة البروسنتريول عن طريق الاستئصال بالليزر يسمح ببدء بروسنتريول آخر على المريكز الأم. لماذا لا يشرع المندوب نفسه في إنشاء مريكز جديد خلال المرحلة S؟ وانغ وآخرون. [94] أظهر أن التعديل المعتمد على PLK1 للمريكزات الابنة أثناء الانقسام الفتيلي المبكر ، بالإضافة إلى فك الارتباط ، مطلوب لجعلها مؤهلة للنسخ المركزي في دورة الخلية التالية ، بما يتوافق مع التقارير السابقة عن متطلبات PLK1 لإعادة التكرار في المرحلة S [ 95].

نقترح ما يلي كنموذج عام للتحكم في تكرار المريكزات في الخلايا الحيوانية. لاحظ أنه ، بدءًا من المرحلة G1 من دورة الخلية ، تحتوي الخلية على زوج من المريكزات المنفصلة: المريكز الأم من دورة الخلية السابقة والمريكز الابنة ، المستمدة من فك ارتباط البروسينتريول عن الأم في نهاية الانقسام الفتيلي. كلا هذين المريكزين مؤهلين للتكرار ، وعلى الرغم من اختلافهما بطرق أخرى ، إلا أنهما متماثلان فيما يتعلق بالازدواجية وسيشار إليهما باسم "المريكز الأم" أدناه من أجل البساطة.

(1) في الانتقال G1 / S ، يكتسب المركز الأم تركيزًا واحدًا لـ PLK4 من خلال آلية تعاونية ملزمة / إيجابية ، مما يخلق أصلًا للنسخ الذي يبدأ في تكوين procentriole.

(2) لا يبدأ المريكز الأم عملية تسليم ثانية ، لأن PLK4 مقيد وتضمن التعاونية انتقال كل PLK4 المجاني إلى الأصل الفردي الحالي. لا يبدأ procentriole ، لأنه غير معدّل بواسطة PLK1 ، وبالتالي فهو غير مؤهل لتجنيد البروتينات الأصلية.

(3) عند الانتقال G2 / M ، فإن تعديل PLK1 للبروسينتريولات يجعلهم مؤهلين لتجنيد بروتينات المواد المحيطة بالوسط التي تشارك في تنوي الأنابيب الدقيقة وتنظيمها ، مثل γ-tubulin [57،94]. بمجرد حدوث ذلك ، يصبح المريكزون مؤهلين لتنظيم مراكز تنظيم الأنابيب الدقيقة وتكرارها في دورة الخلية التالية.

(4) عند الانقسام ، يرتبط زوجان من المريكزات ، يتألف كل منهما من مريكز أم ومركب ملتزم ، بالمغزل الانقسامي. المرور عبر الانقسام يرخص المريكز الأم عن طريق فك الارتباط ، والسماح بتكوين تركيز جديد ، أو إعادة استخدام القديم ، وترخيص الابنة بالتعديل المعتمد على PLK1. وبالتالي ، في G1 التالية ، يكون كلا المريكزان اللذان تتلقاهما الخلية مؤهلين للنسخ.

نلاحظ أن أحد الحذف الصارخ من هذا النموذج هو كيف أن الخطوة الأولى ، وهي تكوين الأصل المركزي للازدواجية في انتقال G1 / S ، يتم إجراؤها فقط في ذلك الوقت. قد يتضمن ذلك نشاط CDK2 كيناز ، والذي يتم تنشيطه عند انتقال G1 / S. تم إثبات أن CDK2 مطلوب للتكرار المركزي في Xenopus البيض [96،97] والمريكز المضاعف في الخلايا الجسدية [98،99]. ومع ذلك ، يمكن الاستغناء عن نشاط CDK2 لتكرار المريكز الطبيعي (ولتطور دورة الخلية بشكل عام) في خلايا الدورة [98،99] ، ولتشكيل de novo centriole الناجم عن PLK4 في مستخلصات بيض الضفدع [72]. يشير هذا إلى وجود فائض في Cdks يمكنه بدء أحداث G1 / S - هناك دليل على أن Cdk4 متورط في تنظيم تكرار المريكزات [100] - وربما يمكن تجاوز متطلبات نشاط Cdk عن طريق تنشيط المسار المصب لهذا المطلب . قد تنظم بروتينات أخرى غير Cdk توقيت تكرار المريكز عن طريق اقترانه بأحداث تكرار الحمض النووي. على سبيل المثال ، تمنع بروتينات النسخ المتماثل MCM5 [101] و ORC1 [102،103] إعادة مضاعفة الجسيم المركزي ، على ما يبدو من خلال التفاعل مع cyclin A / CDK2 و cyclin E / CDK2 في الجسيم المركزي.

4. اختلافات محددة على آلية الازدواجية العامة

يمثل النموذج المذكور أعلاه التحكم في رقم المريكز في معظم خلايا حيوانية الدراجات الجسدية. هناك نوعان مختلفان حول موضوع التحكم في الأرقام الذي نضعه في الاعتبار هنا: الخلايا متعددة الهدبات التي تشكل مئات المريكزات أثناء التمايز ، والأجنة التي لا يتم اشتقاق المريكزات فيها من الحيوانات المنوية ، والتي يجب أن تولد مريكزات جديدة وتحقق عددًا مركزيًا مناسبًا بعد ذلك.

تتشكل المريكزات المتعددة بشكل شبه متزامن في بعض أنواع الخلايا المتخصصة ، بما في ذلك الخلايا الظهارية متعددة الهدبات في الحيوانات والحيوانات المنوية الهدبية للنباتات البرية. على الرغم من أن الأحداث المورفولوجية لتضاعف المريكز في الخلايا متعددة الهدبات قد تم وصفها جيدًا بواسطة المجهر الإلكتروني [104-108] ، إلا أن المسار الجزيئي الكامن وراء هذه الأحداث قد تم تحديده مؤخرًا فقط (الشكل 2)أ). في الخلايا متعددة الهدبات للفقاريات ، مثل الخلايا الظهارية للقصبة الهوائية في الثدييات [109] ، يتم تنظيم معظم جينات مكونات المريكز وعوامل الازدواجية بشكل كبير. PLK4 ، على سبيل المثال ، يتم تنظيمه أكثر من 20 ضعفًا أثناء تمايز هذه الخلايا. ومع ذلك ، لا يفسر التنظيم النسخي جميع خصائص تضخيم المريكز في هذه الخلايا. على الرغم من أن بعض المريكزات تتشكل حول المريكزات الموجودة مسبقًا ، إلا أن الغالبية تتجمع بالقرب من deuterosomes ، وهي بنية فريدة من نوعها للخلايا متعددة الأهداب التي لا تشابه شكليًا مع المريكز. بالنظر إلى أن مسار تكرار المريكزات في هذه الخلايا يستخدم إلى حد كبير نفس المكونات مثل الخلايا الدوارة [9] ، ما الذي يميز الديوتيروزومات التي تكون قادرة على بدء تجميع المريكزات المتعددة؟ يُظهر العمل الأخير أن الخلايا متعددة الهدبات تعبر على وجه التحديد عن DEUP1 / CCDC67 ، وهو نظير لبروتين مركز الخلية الدائري CEP63 ، والذي ، مثل CEP63 ، يتفاعل مع بروتينات مضاعفة المريكز [110-113]. يتم ترجمة DEUP1 إلى deuterosomes ونضوب DEUP1 يسبب فقدان deuterosomes وتقليل عدد المريكزات بشكل كبير. CCDC78 هو بروتين آخر يتمركز في deuterosomes [114] وهو مهم لتجميع المريكز.

الشكل 2. التحكم في عدد المريكز في أنواع الخلايا المتخصصة. (أ) المريكزات المتعددة في الخلايا الظهارية متعددة الهدبية الحيوانية. تتشكل بعض المريكزات عن طريق البدء في وردة حول المريكزات الأم (1) ، ولكن معظمها يتشكل على ديوتيروسوم (2 و 3). يتراوح حجم الديوتيروسوم من حجم المريكز (2) إلى حلقات أكبر بكثير (3) وليس من الواضح ما إذا كانت تمثل مسارًا لنضج الهيكل. يتم تحرير المريكزات من السطح الذي نمت منه وتهاجر إلى سطح الخلية لتكوين أهداب متحركة نواة. (ب) المريكزات المتعددة في الأهداب الحسية الشمية. تشكل الخلية العصبية ما يقرب من 10 centrioles ، والتي تنوي الأهداب الحسية من نهاية عملية التغصنات. في هذه الحالة ، من غير المعروف ما إذا كان تكوين المريكز يحدث بشكل صارم على المريكزات الأم أو ما إذا كان يتم استدعاء مسار deuterosome. (ج) المريكزات المتعددة في نباتات الأرض الهدبية. تكون خلايا الحيوانات المنوية لبعض النباتات البدائية متعددة الأهداب ومن مريكزات من الجفن (تظهر بدون الخلية المحيطة). يتكون الجفن من العديد من الأسطوانات المتماثلة ذات التسعة أضعاف المرتبة شعاعيًا والتي تشبه العجلة. يتضخم الجفن ويتفكك في النهاية إلى العديد من البروسينتريولات التي تطيل وتؤدي في النهاية إلى نواة أهداب على سطح خلية الحيوانات المنوية. (د) تشكيل دي نوفو وفصل المريكزات المتعددة أثناء التوالد العذري. في الحشرات من رتبة غشاء البكارة ، يترافق التطور التوالد العذري بتكوين العديد من الجسيمات المركزية دي نوفو. على الرغم من تصويرها على أنها أزواج المريكزات ، إلا أنه من غير الواضح ما إذا كانت الجسيمات المركزية لها مريكزات مفردة أو زوجية في هذه المرحلة. يرتبط اثنان فقط من الجسيمات المركزية بالمغزل الانقسامي ، بينما يتدهور الباقي ، مما يؤدي إلى استعادة العدد المناسب من المريكزات لكل نواة. (نسخة ملونة على الإنترنت.)

نقترح أن تحقق الخلايا متعددة الهدبات القدرة على تكوين مئات المريكزات في وقت واحد من خلال مجموعة من برنامج النسخ الذي ينظم بشكل كبير مكونات المريكز والتعبير عن بروتينات معينة تعدل مسار الازدواج بحيث يصبح مستقلاً عن تقدم دورة الخلية وعن شرط أن يكون المريكز موقعًا للنسخ. أحد جوانب تجميع المريكزات في الخلايا متعددة الهدبات التي لا تزال غامضة هو ما إذا كان عدد المريكزات التي تنتجها الديوتيروزومات منظمًا ، وإذا كان الأمر كذلك ، فكيف. قد يكون هذا بسيطًا مثل عدد المريكزات الذي تمليه كمية بروتينات التجميع المريكية المحددة ، ولكن قد يكون أكثر تعقيدًا ، حيث يربط عملية الازدواج بمنطقة الغشاء القمي والإشارات خارج الخلية.

هناك حالات أخرى يتشكل فيها العديد من المريكزات ، والعلاقة بينها وبين مسار الجسيم الثنائي غير واضحة. أحد الأمثلة على ذلك هو الخلايا العصبية الحسية الشمية ، وهي الخلايا الحسية الرئيسية في الظهارة الشمية [115]. في هذه الخلايا العصبية ، تمتد التشعبات نحو التجويف الأنفي ، وتنتهي بمقبض يحتوي على 10-30 مركزًا تنطلق منه الأهداب على السطح الظهاري. اقترحت دراسات البنية التحتية أن هذه المريكزات تتجمع في وقت واحد تقريبًا في جسم الخلية وتهاجر إلى المقبض الشجيري [116،117] ، ولكن ما إذا كانت المريكزات متكونة من المريكزات الموجودة مسبقًا أو الهياكل الشبيهة بالثنائي غير معروف (الشكل 2ب). مثال آخر هو خلايا الحيوانات المنوية متعددة الهدبات للنباتات البرية البدائية [118-121]. يتميز تكوين المريكز أثناء تكوين الحيوانات المنوية في هذه النباتات بظهور هيكل كبير ، الجفن ، الذي يتكون من هياكل متناظرة ذات تسعة أضعاف (الشكل 2).ج). هذه تشبه العجلة العجلة التي تبدأ البروسنتريول [120] ، مما يشير إلى أن هذه الهياكل تعمل كقوالب لتشكيل البروسينتريول. تتفكك أجنة الجفن في نهاية الانقسام الفتيلي ، وتطلق البروسينتريولات التي تطول وتشكل المريكزات الناضجة. تم تحديد تسلسل الجينوم لبعض هذه النباتات ، وتم حفظ بعض بروتينات مضاعفة المريكز المعروفة [20] ، مما يشير إلى أن الجفن يمثل مظهرًا بديلاً لنفس آلية تكرار المريكز المحفوظة.

يختلف التحكم في رقم Centriole أيضًا عن خلايا الدورة الجسدية في الأجنة حيث لا يتم اشتقاق المريكزات من الحيوانات المنوية. في معظم الحيوانات ، تحتوي خلية الحيوانات المنوية على واحد أو اثنين من المريكزات التي يتم إدخالها في البويضة عند الإخصاب ، ثم تتضاعف ، لتبدأ المسار الموصوف أعلاه لخلايا ركوب الدراجات. ومع ذلك ، في بعض الكائنات الحية ، يتطور الجنين بالتوالد العذري ، بدون الحيوانات المنوية ، وبالتالي يجب تشكيل المريكزات من جديد ، والتحكم في العدد بعد التكوين. على سبيل المثال ، في الحشرات من رتبة غشاء البكارة ، تتشكل مئات المريكزات من جديد خلال المراحل المتأخرة من تكوين البويضات [122،123] (الشكل 2د). ثم تقوم هذه المريكزات بتجنيد المواد المحيطة بالمركز وتشكيل نجمات الأنابيب الدقيقة. من بين هذه الجسيمات المركزية العديدة ، يرتبط اثنان فقط بالنواة الأنثوية ويشكلان المغزل الانقسامي ، بينما يتدهور البعض الآخر ، مما يؤدي إلى تحديد النسبة الصحيحة للمريكزات إلى النوى. تتوافق هذه الملاحظات مع وجهة النظر التي عاودت الظهور بأن المغزل الانقسامي مهم لكل من الفصل الصبغي والفصل المركزي [124]. في مثال آخر لتكوين de novo centriole ، يكون من غير الواضح كيف يتم تحقيق العدد المناسب من المريكزات ، ومع ذلك ، يتم رفع آلية بديلة بواسطة نيجليريا، حيث يتشكل المريكزون من جديد ، في الانتقال التطوري من الأميبا إلى الجلد تحت ظروف الإجهاد [125126]. هنا ، يبدو أنه يتم تشكيل العدد المطلوب فقط من المريكزات (اثنان) ، مما يشير إلى أنه يمكن ممارسة التحكم في العدد في وقت بدء تشكيل de novo centriole.

5. ملاحظات ختامية

شهد العقد الماضي تقدمًا كبيرًا في تحديد "قائمة أجزاء" البروتين من الجسيم المركزي ، وفي تحديد البروتينات والأنشطة اللازمة لتكرار المريكز. ومع ذلك ، كما هو الحال في جميع المشاكل الكبرى في علم الأحياء ، ما زلنا لا نفهم الكثير من الخصائص الأساسية لهذه العضية الرائعة. لقد اخترنا تركيز هذه المراجعة على النظر في كيفية تكرار السمات الهيكلية للمريكز ، والتي تحدده على أنه مكون محفوظ للغاية للخلايا حقيقية النواة ، مرة واحدة لكل دورة خلية. توضح أهمية عجلة العربة والبروتينات المكونة لفهمنا للأحداث في أصل تكرار المريكز ، والتي تمت مراجعتها في مكان آخر في هذا المجلد ، الأهمية الحاسمة لربط الهيكل بالوظيفة في المريكز. الجمع بين المزيد من الدراسات في المختبر ستكون هناك حاجة إلى إعادة التشكيل والتحليل الهيكلي لمعالجة آلية التجميع المركزي وتحديد المكونات الكافية للعملية ، على عكس تلك الضرورية ، والتي يسهل تحديدها باستخدام التلاعب الجيني. نعتقد أن هذه الأسئلة ، بالإضافة إلى تلك المتعلقة بآلية التحكم في الرقم المركزي ، ستستفيد من النظر في بعض الحالات الخاصة التي أبرزناها هنا ، والتي يتم فيها فصل الازدواجية المركزية في الخلايا المتمايزة عن انتقالات دورة الخلية.


هياكل ومكونات الديوتيروسومات

يختلف حجم الديوتيروسوم بشكل ملحوظ في الأنسجة والأنواع المختلفة: على سبيل المثال ، من 100-200 نانومتر (قطر) في الفئران أو الفئران MTECs 8،19 إلى أكثر من 500 نانومتر في قناة البيض 10. الديوتروسومات الأكبر حجمًا قادرة على دعم المزيد من البروسينتريولز. نظرًا لأن الثنائيات تبدو في الغالب على شكل حلقة في انتقال EM ، فقد اقترح أن تكون على شكل كرة تقريبًا ، قادرة على تجميع المريكزات في جميع الاتجاهات 8،10. تدعم المقاطع التسلسلية فائقة الرقة من MEPCs هذه الفكرة 32.

ومع ذلك ، فإن التنميط ثلاثي الأبعاد لصور الانقسام الفرعي من كل من MTECs و MEPCs يشير إلى أن Deup1 و Cep152 يتم ترتيبهما في تكوين على شكل حلقة في deuterosome ، مع إشارات Cep152 التي تحجب إشارات Deup1 من الخارج (الشكل 2C). يشبه هذا التكوين طوبولوجيًا المهد المريكز الأم. فقط نهايات الديوتيروسوم تظهر غير متبلورة نسبيًا. على سبيل المثال ، في deuterosomes الكبيرة مثل تلك الخاصة بـ MEPCs ، قد تظهر إشارات Cep152 عدة "ثقوب" في كل نهاية (الشكل 2D). يميل البروسنتريول إلى التجمع على الجدار الخارجي للثنائي العضلي ولكن يمكن العثور عليه في كلا الطرفين أيضًا (الشكل 2 د).

ما إذا كانت هناك بروتينات إضافية لبناء الجدار الخارجي ، أو ملء المركز ، أو تغطية نهايات الديوتيروسوم غير معروف حاليًا. تم الإبلاغ عن Ccdc78 ، وهو بروتين يحتوي على ملف ملفوف ، كبروتين خاص بالديوتيروسوم مطلوب لتضخيم المريكز في Xenopus البشرة الجنينية 33. ومع ذلك ، فإن الماوس Ccdc78 ، الذي تم التعبير عنه داخليًا أو خارجيًا ، لم يتم اكتشافه على deup1-positive deuterosomes في أيدينا ، مما يزيد من احتمال أن يكون Ccdc78 إما مكونًا خاصًا بالبرمائيات أو حتى لا يكون عنصرًا. حسن النية واحد.


مراجع

Karsenti، E. & amp Vernos، I. المغزل الانقسامي: آلة عصامية. علم 294, 543–547 (2001).

وادزورث ، ب. & أمب خودجاكوف ، أ. البريد PLURIBUS أونوم: نحو آلية عالمية لتجميع المغزل. اتجاهات خلية بيول. 14, 413–419 (2004).

Hinchcliffe، E.H، Miller، F. J.، Cham، M.، Khodjakov، A. & amp Sluder، G. علم 291, 1547–1550 (2001).

Khodjakov، A. & amp Rieder، C.L Centrosomes تعزز دقة الحركة الخلوية في الفقاريات وهي ضرورية لتطور دورة الخلية. J. خلية بيول. 153, 237–242 (2001).

Piel، M.، Nordberg، J.، Euteneuer، U. & amp Bornens، M. الخروج المعتمد على الجسيمات المركزية للحركة الخلوية في الخلايا الحيوانية. علم 291, 1550–1553 (2001).

Rieder، C. L.، Faruki، S. & amp Khodjakov، A. الجسيم المركزي في الفقاريات: أكثر من مجرد مركز لتنظيم الأنابيب الدقيقة. اتجاهات خلية بيول. 11, 413–419 (2001).

موراي ، إيه دبليو ، وأمبير كيرشنر ، إم دبليو سيكلين يقود دورة الخلية الجنينية المبكرة. طبيعة سجية 339, 275–280 (1989).

Sluder، G.، Miller، F. J. & amp Rieder، C.L. القدرة الإنجابية لمراكز قنفذ البحر بدون المريكزات. خلية موتيل. الهيكل الخلوي 13, 264–273 (1989).

Snyder ، J.A & amp McIntosh ، J.R. بدء ونمو الأنابيب الدقيقة من المراكز الانقسامية في خلايا الثدييات المتحللة. J. خلية بيول. 67, 744–760 (1975).

Kuriyama ، R. & amp Borisy ، G.G. نشاط النواة الدقيقة للأنابيب في الجسيمات المركزية في خلايا مبيض الهامستر الصيني مستقل عن دورة المريكز ولكنه مقترن بالدورة الانقسامية. J. خلية بيول. 91, 822–826 (1981).

فاندري ، دي دي أند بوريسي ، جي جي إن الانقسام المتساوي: الجزيئات والآليات (محرران Hyams، J. S. & amp Brinkley، B. R.) 39–76 (Academic Press، New York، 1989).

Cent Bronze ، V. E. & amp Borisy ، G.G. يتم تعديل تنوي الأنابيب الدقيقة من الجسيمات المركزية الانقسامية بواسطة حاتمة فسفرة. J. خلية علوم. 95, 405–411 (1990).

Vandre ، D. D. ، Feng ، Y. & amp Ding ، M. فسفرة تعتمد على دورة الخلية في الجسيمات المركزية: توطين الأجسام المضادة الخاصة بالفوسفوببتيد إلى الجسيم المركزي. مجهر. الدقة. تقنية. 49, 458–466 (2000).

Khodjakov، A. & amp Rieder، C.L. لا يتطلب التجنيد المفاجئ لـ γ-tubulin إلى الجسيم المركزي في بداية الانقسام الفتيلي وتبادله الديناميكي طوال دورة الخلية ، الأنابيب الدقيقة. J. خلية بيول. 146, 585–596 (1999).

Young ، A. ، Dictenberg ، J.B ، Purohit ، A. ، Tuft ، R. & amp Doxsey ، S. مول. بيول. زنزانة 11, 2047–2056 (2000).

Sluder ، G. in Centrosomes في التنمية والمرض (محرر Nigg، E.) 167–189 (Wiley-VCH، Weinheim، 2004).

Maniotis، A. & amp Schliwa، M. تحجب الإزالة المجهرية للجسيمات المركزية تكاثر الخلايا وتوليد المريكز في خلايا BSC-1. زنزانة 67, 495–504 (1991).

Vogel، C.، Kienitz، A.، Hofmann، I.، Muller، R. & amp Bastians، H. الأورام 23, 6845–6853 (2004).

Margolis، R. L.، Lohez، O.D & amp Andreassen، P.R.G1 حاجز رباعي الصبغيات وقمع تكوين الأورام. J. الخلية. بيوتشيم. 88, 673–683 (2003).

Uetake، Y. & amp Sluder، G. تقدم دورة الخلية بعد فشل الانقسام: لا تمتلك الخلايا الجسدية للثدييات "نقطة تفتيش رباعية الصبغيات". J. خلية بيول. 165, 609–615 (2004).

Dammermann، A. & amp Merdes، A. يعتمد تجميع البروتينات المركزية وتنظيم الأنابيب الدقيقة على PCM-1. J. خلية بيول. 159, 255–266 (2002).

Balczon ، R. ، Simerly ، C. ، Takahashi ، D. & amp Schatten ، G. توقيف تقدم دورة الخلية أثناء الطور البيني الأول في ملقحات مورين مجهرية مع الأجسام المضادة لـ PCM-1. خلية موتيل. الهيكل الخلوي 52, 183–192 (2002).

جروملي ، إيه وآخرون. مطلوب بروتين بشري جديد من مركز الأم للمراحل النهائية من الحركة الخلوية والدخول إلى المرحلة S. J. خلية بيول. 161, 535–545 (2003).

كيرير ، جي وآخرون. تفكك بروتين المصفوفة المركزية AKAP450 من المريكزات يضعف ازدواجية المركز وتطور دورة الخلية. مول. بيول. زنزانة 14, 2436–2446 (2003).

أوغستين ، إيه وآخرون. يتم توطين PARP-3 بشكل تفضيلي للمركز الابنة ويتداخل مع تقدم دورة الخلية G1 / S. J. خلية علوم. 116, 1551–1562 (2003).

باتزكي ، إس وآخرون. تحديد بروتين ملفوف مرتبط بجسيم مركزي / أنبوب دقيق جديد يشارك في تقدم دورة الخلية وتنظيم المغزل. الأورام 24, 1159–1173 (2005).

Quintyne ، N.J. & amp Schroer ، T. A. J. خلية بيول. 159, 245–254 (2002).

Doxsey، S.، Zimmerman، W. & amp Mikule، K. Centrosome control of the cell cycle. اتجاهات خلية بيول. 15, 303–311 (2005).

Matsumoto ، Y. & amp Maller ، J.L إشارة توطين مركزية في cyclin E مطلوبة لدخول طور S مستقل عن Cdk2. علم 306, 885–888 (2004).

جينج واي وآخرون. استئصال Cyclin E في الماوس. زنزانة. 114, 431–443 (2003).

Palazzo، R. E.، Vogel، J.M، Schnackenberg، B. J.، Hull، D.R & amp Wu، L. in بالعملة. قمة. ديف. بيول. (محرران Palazzo، R.E & amp Schatten، G.) 449-470 (Academic Press، San Diego، 2000).

Doxsey، S.J Centrosomes كمراكز قيادة للتحكم الخلوي. خلية الطبيعة بيول. 3, 105–108 (2001).

فراي ، إيه آند هاميس ، ر. إن Centrosomes في التنمية والمرض (محرر Nigg، E.) 143–166 (Wiley-VCH، Weinheim، 2004).

لا تيرا ، إس وآخرون. ال من جديد مسار تجميع المريكز في خلايا هيلا: تقدم دورة الخلية وتجميع / نضوج المريكز. J. خلية بيول. 168, 713–722 (2005).

Lanni، J. S. & amp Jacks، T. توصيف نقطة التفتيش المعتمدة على p53 بعد اضطراب المغزل. مول. زنزانة. بيول. 18, 1055–1064 (1998).

Casenghi، M. et al. موت الخلايا المبرمج المستقل عن p53 والكتلة المعتمدة على p53 من إعادة تكرار الحمض النووي بعد تثبيط المغزل الانقسامي في الخلايا البشرية. إكسب. دقة الخلية. 250, 339–350 (1999).

سيسياريلو ، إم وآخرون. الإزاحة p53 من الجسيمات المركزية واعتقال G1 بوساطة p53 بعد تثبيط عابر للمغزل الانقسامي. J. بيول. تشيم. 276, 19205–19213 (2001).

Tritarelli، A. et al. توطين p53 في الجسيمات المركزية أثناء الانقسام الفتيلي ونقطة التفتيش اللاحقة للخلل تعتمد على أجهزة الصراف الآلي وتتطلب فسفرة سيرين 15. مول. بيول. زنزانة 15, 3751–3757 (2004).

Kaverina ، I. ، Krylyshkina ، O. & amp Small ، J. V. استهداف الأنابيب الدقيقة لجهات اتصال الركيزة يعزز الاسترخاء والتفكك. J. خلية بيول. 146, 1033–1044 (1999).

Kaverina، I.، Rottner، K. & amp Small، J. V. استهداف والتقاط وتثبيت الأنابيب الدقيقة عند الالتصاقات البؤرية المبكرة. J. خلية بيول. 142, 181–190 (1998).

Krylyshkina، O. et al. نانومتر استهداف الأنابيب الدقيقة للالتصاقات البؤرية. J. خلية بيول. 161, 853–859 (2003).

D'Addario، M.، Arora، P. D.، Ellen، R.P & amp McCulloch، C. A. تنظيم إشارات النسخ الميكانيكي التي يسببها التوتر بواسطة شبكة الأنابيب الدقيقة في الأرومات الليفية. J. بيول. تشيم. 278, 53090–53097 (2003).

Trielli، M. O.، Andreassen، P. R.، Lacroix، F.B & amp Margolis، R.L. التوقيف التفاضلي المعتمد على التاكسول للخلايا المحولة وغير المحولة في الطور G1 من دورة الخلية ، والوفيات ذات الصلة المحددة للخلايا المحولة. J. خلية بيول. 135, 689–700 (1996).

Sablina، A. A.، Chumakov، P. M.، Levine، A.J & amp Kopnin، B. P. p53 يتم التوسط في تنشيط استجابة الأنابيب الدقيقة عن طريق إشارات إنتجرين-إرك. الأورام 20, 899–909 (2001).

Huang، S.، Chen، C.S & amp Ingber، D.E Control of cyclin D1، p27Kip1، and cell cycle progression in human capillary endothelial cells by human شكل الخلية وتوتر الهيكل الخلوي. مول. بيول. زنزانة 9, 3179–3193 (1998).

Ingber ، D.E.Tensegrity II: كيف تؤثر الشبكات الهيكلية على شبكات معالجة المعلومات الخلوية. J. خلية علوم. 116, 1397–1408 (2003).

ويتلي ، د. المريكز: لغز مركزي لبيولوجيا الخلية (مطبعة Elsevier Biomedical Press ، أمستردام ، 1982).

Paintrand ، M. ، Moudjou ، M. ، Delacroix ، H. & amp Bornens ، M. Centrosome Organization and centriole architecture: حساسيتهم تجاه الكاتيونات ثنائية التكافؤ. J. الهيكل. بيول. 108, 107–128 (1992).

Rieder، C.L & amp Borisy، G.G. دورة الجسيم المركزي في خلايا PtK2: التوزيع غير المتماثل والتغيرات الهيكلية في المادة المحيطة بالمركز. بيول. زنزانة. 44, 117–132 (1982).

Sluder، G. & amp Rieder، C. L. العدد المركزي والقدرة التناسلية لأعمدة المغزل. J. خلية بيول. 100, 887–896 (1985).

Vorobjev، I. A. & amp Nadezhdina، E. S. الجسيم المركزي ودوره في تنظيم الأنابيب الدقيقة. كثافة العمليات القس Cytol. 106, 227–293 (1987).

Bornens ، M. ، Paintrand ، M. ، Berges ، J. ، Marty ، M.C & amp Karsenti ، E. التوصيف الإنشائي والكيميائي للمراكز المركزية المعزولة. خلية موتيل. الهيكل الخلوي 8, 238–249 (1987).

موجينسن ، م Centrosomes في التنمية والمرض (محرر Nigg، E.) 299-319 (Wiley-VCH، Weinheim، 2004).

موريتز ، إم ، رايس ، إل آند أجارد ، دي إن Centrosomes في التنمية والمرض (محرر Nigg ، E.) 27-41 (Wiley-VCH ، Weinheim ، 2004).

Doxsey، S. إعادة تقييم وظيفة الجسيم المركزي. القس الطبيعة مول. خلية بيول. 2, 688–698 (2001).

Lange ، B. M. تكامل الجسيم المركزي في التحكم في دورة الخلية ، والاستجابة للإجهاد ومسارات تحويل الإشارة. بالعملة. رأي. خلية بيول. 14, 35–43 (2002).

ويلكنسون ، سي ، أندرسن ، جيه ، مان ، إم أند نيج ، إي إن Centrosomes في التنمية والمرض (محرر Nigg، E.) 125–142 (Wiley-VCH، Weinheim، 2004).

أندرسن ، J. S. وآخرون. التوصيف البروتيني للجسيم المركزي البشري عن طريق التنميط الارتباط بالبروتين. طبيعة سجية 426, 570–574 (2003).

Preble، A. M.، Giddings، T.M، Jr & amp Dutcher، S.K Basal body and Centrioles: وظيفتها وهيكلها. بالعملة. قمة. ديف. بيول. 49, 207–233 (2000).

تكوين Bornens ، M. Centrosome وآليات تثبيت الأنابيب الدقيقة. بالعملة. رأي. خلية بيول. 14, 25–34 (2002).

Piel، M.، Meyer، P.، Khodjakov، A.، Rieder، C.L & amp Bornens، M. مساهمة كل من الأم وابنتها في نشاط الجسيم المركزي والسلوك في الخلايا الفقارية. J. خلية بيول. 149, 317–330 (2000).

بيليتير ، ل. وآخرون. ال أنواع معينة انيقة البروتين المركزي SPD-2 مطلوب لتوظيف المواد المحيطية والازدواجية المركزية. بالعملة. بيول. 14, 863–73 (2004).

Massague ، J.G1 في التحكم في دورة الخلية والسرطان. طبيعة سجية 432, 298–306 (2004).

Kastan، M.B & amp Bartek، J. نقاط تفتيش دورة الخلية والسرطان. طبيعة سجية 432, 316–323 (2004).

دينغ ، كيو وآخرون. يعد p27 Kip1 و cyclin D1 ضروريين لتنظيم الالتصاق البؤري كيناز (FAK) لتطور دورة الخلية في خلايا الورم الأرومي الدبقي المنتشرة في المختبر و في الجسم الحي في دماغ الفأر scid. J. بيول. تشيم. 280, 6802–6815 (2005).

Lowe ، S. W. ، Cepero ، E. & amp Evan ، G. قمع الورم الداخلي. طبيعة سجية 432, 307–315 (2004).

Sherr، C.J & amp McCormick، F. مسارات RB و p53 في السرطان. الخلايا السرطانية 2, 103–112 (2002).

Bode، A. M. & amp Dong، Z. التعديل اللاحق للترجمة لـ p53 في تكوين الأورام. القس الطبيعة. السرطان 4, 793–805 (2004).

Sherr، C.J & amp Roberts، J. M. العيش مع أو بدون cyclins و kinases المعتمدة على cyclin. تطوير الجينات. 18, 2699–2711 (2004).

Sluder ، G. مزدوج أو لا شيء. بالعملة. بيول. 2, 243–245 (1992).


كم عدد المريكزات / الأجسام القاعدية الموجودة في الخلايا متعددة الأهداب طوال دورة الخلية؟ - مادة الاحياء

[email protected]
رقم الهاتف: 395434-551-0049
الفاكس: 395416-551-0049


الجسيم المركزي ، الموجود في مركز الخلية ، هو المركز الرئيسي لتنظيم الأنابيب الدقيقة (MTOC) للخلية. في الطور البيني ، يتم تجميع الأنابيب الدقيقة التي يتم تثبيتها بعد ذلك بنهاياتها السالبة في الجسيم المركزي. نظرًا لأن الأنابيب الدقيقة (MTs) تبني الإطار الخلوي لتحديد موضع عضيات الخلية ، فإن الجسيم المركزي مهم للبنية الخلوية بأكملها. في الخلايا الانقسامية ، يلعب الجسيم المركزي دورًا مركزيًا في تنظيم المغزل الانقسامي لفصل الكروموسومات بشكل صحيح. غالبًا ما ترتبط الجسيمات المركزية الشاذة باختلال الصيغة الصبغية وتكوين الأورام. يتكون الجسيم المركزي في الخلايا الحيوانية من زوج من المريكزات محاطة بمادة محيط المركز (PCM). تتميز البروتينات الداخلية للجسيم المركزي في الغالب بهيكلها الملفوف الشامل ، ولكنها تفتقر إلى مجالات محددة. بالإضافة إلى ذلك ، يُظهر الكثير من البروتينات ارتباطًا يعتمد على دورة الخلية مع الجسيم المركزي مما يؤدي إلى افتراض أن الجسيم المركزي قد ينسق تقدم دورة الخلية. في الخلايا غير الدورية ، يتحول الجسيم المركزي إلى الجسم القاعدي لتوليد الهدب الأولي ، وهو عضية خلوية تم إهمالها منذ فترة طويلة. في الوقت الحاضر ، تم الاعتراف على نطاق واسع بأهمية الأهداب الأولية لتوصيل الإشارات وتوازن الخلايا كما يتضح من القائمة المتزايدة باستمرار من الأمراض التي تعتمد على الأهداب. وبالتالي فإن الجسيم المركزي هو عضية أساسية في معظم الخلايا الحيوانية التي تؤثر على شكل الخلية ، وتطور دورة الخلية ، والاستجابة الخلوية للإشارات البيئية.

مقدمة


الجسيم المركزي هو عضية صغيرة تقريبًا

1-2 ميكروم في القطر ويتم وضعها مركزيا في الخلايا الحيوانية. يتكون من مركزين متعامدين متعامدين مدمجين في شبكة كثيفة الإلكترون تسمى مصفوفة محيط المركز (PCM) (تمت مراجعتها في: Kellogg et al.، 1994 Stearns and Winey، 1997 Urbani and Stearns، 1999 Zimmerman et al.، 1999 Bornens، 2002) (رسم بياني 1). المريكزات هي عضيات تعتمد على الأنابيب الدقيقة في الغالب مع مجموعة شعاعية مميزة من تسعة توائم أنابيب دقيقة (MT). يبلغ طولها عادة حوالي 0.5 ميكروم وقطرها 0.2 ميكروم. يختلف كل من المريكزات في الجسيم المركزي النموذجي في العمر (انظر أدناه) والبنية ويرتبط بالألياف المترابطة. المريكز الأقدم ، الذي يُطلق عليه أيضًا المريكز الناضج أو الأم ، يتميز بالزوائد البعيدة وتحت القاعدية. تعمل الزوائد تحت القامة عن طريق تثبيت الأنابيب الدقيقة ، في حين يبدو أن الزوائد البعيدة تشارك في تثبيت الجسم المركزي / القاعدي بغشاء الخلية (تمت مراجعته في: Hoyer-Fender ، 2010).

يتكون PCM من عدد كبير من البروتينات التي تشترك في بنية ملفوفة مميزة. على الرغم من وصف المادة المحيطة بالمركز منذ فترة طويلة بأنها "سحابة غير متبلورة من مادة كثيفة الإلكترون" ، فإن بروتينات الملف المركزي الملفوف قد تشكل شبكة والتي تعمل كمنصة يمكن أن ترتبط بها البروتينات التنظيمية (تمت المراجعة في: Fry and Hames، 2004). بروتين ملفوف متكامل من PCM ، على سبيل المثال ، pericentrin / kendrin الذي يلعب دورًا في تنظيم الجسيم المركزي والمغزل ويشكل معقدًا مع وتوبيولين جاما (Dictenberg et al. ، 1998 Doxsey et al. ، 1994 Li et al. ، 2000 Flory et al. ، 2000 Flory and Davis ، 2003). بعض البروتينات الملفوفة الأخرى هي على سبيل المثال تسعة إن ، Cep135 ، سنتريولين ، CG-NAP / AKAP350 / AKAP450 ، و ODF2 / cenexin (بوكسون كاستاينج وآخرون ، 1996 لانج وجول ، 1995 تاكاهاشي وآخرون ، 1999 تاكاهاشي وآخرون ، 2002 شميت وآخرون ، 1999 Ohta et al.، 2002 Gromley et al.، 2003 Donkor et al.، 2004). قد يعمل Ninein في الأنبوب الدقيق دون تغطية نهايته وتثبيته وقد يعزز تنوي الأنابيب الدقيقة عن طريق إرساء مجمع حلقة غاما توبولين (& gamma-TuRC) في الجسيم المركزي (Mogensen et al. ، 2000 Delgehyr et al. ، 2005). Cep135 هو مكون عالمي للجسيم المركزي في مجموعة واسعة من الكائنات الحية ومهم لتنظيم MT (Ohta et al. ، 2002). يبدو أن تنظيم الأنابيب الدقيقة المركزية بالإضافة إلى ذلك يعتمد على تحويل البروتينات الملفوفة الحمضية (TACC) ، وهي عائلة من البروتينات التي تركز على الجسيمات المركزية من خلال مجال كربوكسي ملفي محمي يسمى مجال TACC (Gergely et al. ، 2000a Gergely وآخرون ، 2000 ب لي وآخرون ، 2001). يتم توطين Centriolin إلى المركز الأمومي ويعمل في كل من الحركية الخلوية وتطور دورة الخلية (Gromley et al. ، 2003). ODF2 / cenexin هو علامة على المريكز الناضج وهو ضروري لتكوين الأهداب الأولية (Nakagawa et al. ، 2001 Ishikawa et al. ، 2005).

في الخلية البينية ، يعمل الجسيم المركزي كمركز تنظيم الأنابيب الدقيقة الرئيسي (MTOC) لتكوين الأنابيب الدقيقة وتثبيتها (MTs). يتم تجميع الأنابيب الدقيقة من وحدات فرعية قابلة للذوبان من التوبولين وهي مهمة للحفاظ على شكل الخلية وموقع العضيات. في حين أن المريكزات قد تعمل بدلاً من ذلك كسقالة يتم من خلالها تجميع المادة المحيطة بالمركز ، فإن نواة MT وسعة إرساء الجسيمات المركزية تعتمد على مكونات PCM. يتم تثبيت MT عند نهاياتها السالبة بمركب حلقة & gamma-tubulin (& gamma-TuRC) الموجود في PCM (Moritz et al. ، 1995a Moritz et al. ، 1995b Wiese and Zheng ، 2000). يتكون مجمع حلقة & جاما-توبيولين (& gamma-TuRC) من & gamma-tubulin واثنين من البروتينات المرتبطة (Moritz et al. ، 1998 Murphy et al. ، 1998 Tassin et al. ، 1998 Oegema et al. ، 1999 Fava et al. ، 1999 مورفي وآخرون ، 2001). & gamma-tubulin ضروري لنواة MT كما يتضح من تجارب الاستنفاد (Raynaud-Messina et al. ، 2004). & gamma-tubulin يرتبط بالنهايات السالبة للـ MTs وبتغطيتها يمنع نمو نهاية ناقص (Li and Joshi، 1995 Leguy et al.، 2000). على الرغم من أن معظم نوى MTs في الخلايا الحيوانية من الجسيمات المركزية ، فإن الجزء الأكبر من الذوبان وتوبيولين جاما موجود في السيتوبلازم (حوالي 80 ٪ على عكس 20 ٪ فقط الموجود في الجسيم المركزي) ولكنه يخلو من نشاط التنوي MT (Moudjou et al. ، 1996). في بداية الانقسام الفتيلي ، بالتزامن مع زيادة نشاط التنوي MT ، يتم تجنيد إضافي وتوبيولين جاما في الجسيم المركزي بالإضافة إلى العديد من البروتينات التنظيمية (تمت مراجعتها في: Schiebel ، 2000). يُطلق على إعادة التنظيم الهيكلية للجسيمات المركزية في التحضير للانقسام الانقسام النضج ، وقد تورطت كينازات البروتين وكذلك الفوسفاتيز في تنظيمها (تمت المراجعة في: Meraldi and Nigg ، 2002).

بالإضافة إلى المكونات المركزية الجوهرية ، يعتبر الجسيم المركزي منصة لربط الكثير من البروتينات والإنزيمات المختلفة ، أي كينازات البروتين والفوسفاتازات ، التي تتلامس مع ركائزها والمنظمين المنبعين. لذلك ، يلعب الجسيم المركزي أدوارًا مهمة في تنظيم تقدم دورة الخلية (تمت المراجعة في: Fry and Hames ، 2004).

الشكل 1 تمثيل تخطيطي لجسيم مركزي للثدييات نموذجي يتكون من مريكزات الأم والابنة المحاطة بالمصفوفة المحيطة بالمركز (PCM). يحتوي المريكز الأم على ملاحق بعيدة وتحت القاعدية (ليست كلها معروضة) ويرتبط كلا المريكزات بألياف متصلة ببعضها البعض. في PCM ، وجاماتقع -TuRCs التي تثبت MT ناقص النهايات.

في الانقسام الفتيلي ، يتم إنشاء قطبي المغزل الانقسامي ثنائي القطب بواسطة اثنين من الجسيمات المركزية التي تم إنشاؤها خلال دورة الخلية السابقة. نظرًا لأن الجسيمات المركزية تؤسس أقطاب المغزل ، فإن وجود أكثر من اثنين من الجسيمات المركزية في خلية واحدة قد يؤثر على تكوين المغزل ثنائي القطب مما يؤدي في النهاية إلى مغازل متعددة الأقطاب وتوزيع غير متساوٍ للكروموسومات. لذلك يجب أن يقتصر تكرار الجسيم المركزي على مرة واحدة ومرة ​​واحدة فقط لكل دورة خلية. تبدأ دورة الانقسام المركزي في المرحلة G1-S وبحلول نهاية G2 ، تحتوي كل خلية على اثنين من الجسيمات المركزية ، كل واحدة تتكون من مركزين محاطين بـ PCM الخاص بها (تمت مراجعته في: Kochanski and Borisy ، 1990 Delattre and G & oumlnczy ، 2004 Tsou and Stearns ، 2006a Nigg، 2007 Azimzadeh and Bornens، 2007 Bettencourt-Dias and Glover، 2009). ثم يفصل الانقسام المتساوي الجسيمين المركزيين إلى خليتين ابنتيتين. لذلك تتلقى كل خلية ابنة جسيم مركزي واحد. تبدأ الازدواجية المركزية بفصل اثنين من المريكزات المتعارضة بشدة ("الملتزمة"). على الرغم من أن كلا المريكزين لا يزالان مرتبطين عبر الألياف ، إلا أن فك الارتباط قد يسمح بتكرار لاحق في دورة الخلية التالية (Tsou and Stearns، 2006b). ثم يقوم كلا المريكزين بتكوين نواة مريكز ابنة جديدة في اتجاه عمودي في نهاياتهم القريبة. يبدأ تكرار المريكز في نفس الوقت الذي يبدأ فيه تخليق الحمض النووي. خلال مراحل S إلى G2 ، يستطيل البروسينتريول إلى مريكزات ابنة كاملة الطول. في النهاية ، يقوم كل زوج سنتريول تم تشكيله حديثًا بتجميع PCM الخاص به. بحلول نهاية G2 ، يوجد اثنان من الجسيمات المركزية في الخلية التي تنفصل في النهاية لبناء أقطاب المغزل أثناء الانقسام. ثم يوزع الانقسام المتساوي كل من الجسيمين المركزيين إلى خلية ابنة واحدة. لذلك ، تتلقى خلية ابنة واحدة المريكز الأم الأصلي المرتبط بمريكز ابنة تم إنشاؤه خلال دورة الخلية الأخيرة ، بينما تلقت الخلية الابنة الأخرى المريكز الأصلي المرتبط بمريكز جديد تم إنشاؤه خلال دورة الخلية الأخيرة. ثم ينضج المريكز الابنة الأصلية ليصبح المريكز الأم عن طريق تكوين الزوائد. في النهاية ، تحتوي كل خلية ابنة جديدة على جسيم مركزي واحد يتكون من أم واحدة ومريكز ابنة واحدة (الصورة 2).

الشكل 2: دورة ازدواجية مركزية أساسية للخلايا الجسدية. فك ارتباط Centriole في المرحلة G1 يعطي تراخيصًا لمراكز الازدواجية. يبدأ تكرار Centriole في المرحلة S ، في نفس الوقت مع تكرار الحمض النووي ، عن طريق تكوين البروسينتريول. خلال مرحلة G2 ، يتم استطالة procentrioles إلى مريكزات ابنة كاملة الطول ويقوم كل زوج مريكز بتجميع PCM الخاص به. ثم يتم فصل الجسيمات المركزية لبناء أقطاب المغزل الانقسامي ثنائي القطب في الانقسام.

يبدأ تكرار Centriole في انتقال G1 / S بظهور procentriole واحد في النهاية القريبة لكل مريكز أبوي. تنتظم بروسنتريولز حول عجلة عربة ، ويتم نواة الأنابيب الدقيقة بواسطة هياكل تشبه جاما-تي يو آر سي. وبالتالي ، فإن تكرار Centriole يعتمد على وجود & gamma-tubulin ، و NEDD1 ، الذي يقوم بتجنيد & gamma-TuRCs إلى الجسيم المركزي (Haren et al. ، 2006 Guichard et al. ، 2010).خلال مراحل S إلى G2 من دورة الخلية ، يتم استهداف جاما توبيولين للتحلل بواسطة BRCA1 بوساطة ubiquitinylation وبالتالي منع تكرار الجسيمات المركزية (Kasi and Parvin ، 2008 تمت مراجعته في: Parvin ، 2009). تعتمد الخطوات الأولية لتجميع البروسينتريول بالإضافة إلى ذلك على العديد من البروتينات الأخرى. بروتين مركزي جوهري هو centrin-2. Centrins عبارة عن بروتينات صغيرة مرتبطة بـ Ca 2+ من عائلة الكالودولين الفائقة. يتم حفظها بشكل كبير في التطور وهي مطلوبة للازدواجية المركزية عبر المملكة حقيقية النواة. في خلايا هيلا ، يمنع تعطيل centrin-2 بوساطة RNAi تكوين المريكز الابنة (Salisbury et al. ، 2002). Sas-6 و Cep135 و Sas-4 (CPAP في البشر) و Cep152 و CP110 و geminin ضرورية أيضًا للنسخ المركزي بالإضافة إلى مجموعة من الكينازات ، مثل الكينازات الشبيهة بالبولو Plk1 و Plk2 ، كيناز المعتمد على السيكلين 2 (Cdk2) / cyclin A / E ، و Mps1 ، و phosphatase Cdc14B (لاسي وآخرون ، 1999 Meraldi et al. ، 1999 Chen et al. ، 2002 Fisk et al. ، 2003 Warnke et al. ، 2004 Leidel et al.، 2005 Tachibana et al.، 2005 Dammermann et al.، 2008 Wu et al.، 2008 Tsou et al.، 2009 Lu et al.، 2009 تمت مراجعته في: Sillibourne and Bornens، 2010 Pike and Fisk، 2011). يتم تنشيط Plk2 بالقرب من انتقال الطور G1 / S وينظم الازدواجية المركزية عن طريق فسفرة NPM / B23 (Nucleophosmin) و CPAP (Krause and Hoffmann ، 2010 Chang et al. ، 2010). ومع ذلك ، فإن المنظم الرئيسي لتكرار المريكز هو بروتين كيناز Plk4 / SAK (Habedanck et al. ، 2005). ينتمي Plk4 إلى عائلة كيناز الشبيهة بالبولو ويترجم إلى الجسيمات المركزية. يؤدي استنفاد Plk4 إلى إعاقة ازدواج المريكز ، في حين يؤدي الإفراط في التعبير عن Plk4 إلى تكوين عدة مريكزات ابنة في خلية واحدة. بالإضافة إلى ذلك ، يعد المستوى الصحيح لـ Plk4 ضروريًا للحركة الخلوية. من خلال تنظيم توطين Sas-6 ، وهو بروتين ملفوف محفوظ ضروري لتكرار المريكز ، قد يؤثر Plk4 على التكوّن الحيوي للمريكز (تمت مراجعته في: Pearson and Winey ، 2010). من ناحية أخرى ، يتم تجنيد Plk4 نفسه في الجسيم المركزي بواسطة Cep152 جنبًا إلى جنب مع CPAP (Cizmecioglu et al. ، 2010). في المختبر، Cep152 يمكن فسفرته بواسطة Plk4 (Hatch et al. ، 2010). ينظم Plk4 سلبًا بروتين F-box FBXW5 عن طريق الفسفرة لقمع انتشار Sas-6. يؤدي استنفاد FBXW5 إلى زيادة مضاعفة الجسيم المركزي (Puklowski et al. ، 2011). تظهر هذه النتائج ، أن الفسفرة وتدهور البروتين المتحكم فيه هما المنظمان المهمان لتكرار المريكز.

على الرغم من أن تكرار المريكز يقترن عادةً بتكرار الحمض النووي ، إلا أن هناك بعض الاستثناءات المهمة: يبدو أن فك ازدواجية الجسيم المركزي من تكرار الحمض النووي يحدث أثناء الطور الانتصافي في تكوين الأمشاج الذكري وبعد الإخصاب (انظر أدناه). تحتوي الخلايا المنوية الأولية وكذلك الخلايا المنوية الثانوية على مريكزين في كل جسيم مركزي. وينطبق الشيء نفسه على الحيوانات المنوية ، ومنتجات الانقسامات الانتصافية. كل خلية منوية ثانوية (مع زوج واحد مركزي) تولد اثنين من نطفة (أيضًا مع زوج واحد لكل خلية) خلال الانقسام الاختزالي الثاني. لذلك يجب أن يحدث تكرار الجسيم المركزي قبل الانقسام الاختزالي الأول ، على الأرجح بالتزامن مع الخطوة الأخيرة لتكرار الحمض النووي ، بالإضافة إلى ذلك قبل الانقسام الاختزالي الثاني ، على الرغم من عدم تكرار الحمض النووي ، لضمان الفصل الصحيح للجسيم المركزي. عند الإخصاب ، تساهم الحيوانات المنوية في معظم الثدييات بمريكز واحد في البويضة اللامركزية. لذلك يجب أن يتضاعف المريكز الفردي الذي يساهم فيه الأب مرة واحدة ، على الرغم من عدم وجود تكرار للحمض النووي ، قبل الانقسام الأول في المبيضات الملقحة لإحداث الكل في جميع المريكزات الأربعة في جهازي مركزي.

الجسيم المركزي هو بنية ديناميكية تتغير في الحجم وتكوين البروتين بالتزامن مع دورة الخلية. نظرًا لأن الجسيمات المركزية لا تحيط بها غشاء ، فإن تعريف المكونات المركزية الحقيقية يعيق. لذلك يمكن تصنيف البروتينات المركزية تقريبًا إلى ثلاث مجموعات: 1. البروتينات المركزية ، التي هي جوهرية للمريكزات ، على سبيل المثال. & alpha- and & beta-tubulin ، أو المرتبطة بشكل دائم بالمريكزات 2. البروتينات الجوهرية للـ PCM ، على سبيل المثال & gamma-tubulin و anpericentrind 3. البروتينات المرتبطة مؤقتًا بالجسيم المركزي ، على سبيل المثال كينازات. ارتبط حوالي 500 بروتين مختلف بالجسيم المركزي للخلايا الجسدية من خلال الدراسات البروتينية (Andersen et al. ، 2003). ومع ذلك ، قد لا تكون جميعها بروتينات مركزية حقيقية ولكنها جزيئات معزولة مشتركة تستخدم الجسيم المركزي كمنصة لرسو السفن. نظرًا لأن معظم الدراسات أجريت على الخلايا الجسدية في المزرعة ، فمن غير المعروف إلى حد كبير ما إذا كانت الجسيمات المركزية للخلايا الجسدية تختلف عن تلك الموجودة في الخلايا الجذعية ، لا فيما يتعلق بتنظيمها العام ولا تكوين البروتين. تُعزى هذه القيود بشكل أساسي إلى صعوبات تحديد الخلايا الجذعية والتعامل معها. نظرًا لأن أهم خلية جذعية في التطور تتكون من اندماج الأمشاج الذكرية والأنثوية ، فقد اجتذب الجسيم المركزي للأمشاج ، والزيجوت ، ومراحل النمو المبكرة اهتمامًا كبيرًا. تركز هذه المراجعة على الجسيم المركزي للخلايا الجرثومية ، والزيجوت ، والخلايا الجذعية في الثدييات ، وتعالج الانحرافات المركزية في السرطان.

1. الجسيمات المركزية في الخلايا الجرثومية


تستند الازدواجية والفصل بين الجسيمات المركزية إلى التكرار المحافظ المعتمد على دورة الخلية للمريكزات ، والفصل شبه المحافظ أثناء انقسام الخلية لضمان التوزيع المركزي المتساوي للخلايا الوليدة. وبالتالي ، تتكون كل خلية متدرجة من الناحية الانقسامية من جسيم مركزي واحد فقط. لضمان عدد الجسيمات المركزية المناسب في كل خلية من خلايا الجسم ، حتى خلال الأجيال المتعاقبة ، يجب تقليل الجسيمات المركزية أثناء تكوين الأمشاج ، على غرار تقليل محتوى الحمض النووي. وبالتالي ، فإن اندماج الأمشاج الذكرية والأنثوية لا يستعيد محتوى الحمض النووي ثنائي الصبغيات فحسب ، بل أيضًا الجسيم المركزي.
كان ثيودور بوفيري في عام 1901 هو الذي قدم نظرية التوزيع الأحادي الأبوي للجسيم المركزي من خلال إدراك أن البويضة تفقد عادةً الجسيم المركزي أثناء تكوين البويضات بينما يقدم الحيوان المنوي عادةً هذا الهيكل عند الإخصاب (Boveri 1901). وبالتالي يحدث الاختزال المركزي بشكل مختلف في الذكور والإناث.
ومع ذلك ، من الآن فصاعدًا ، أصبحت الصورة أكثر تعقيدًا نظرًا لظهور المزيد من الأساليب المتطورة ومهارات الكشف (تمت مراجعتها بشكل شامل بواسطة Schatten، 1994 Manandhar et al.، 2005 Schatten and Sun، 2010). على الرغم من أن معظم الحيوانات تظهر النمط النموذجي للمساهمة الأبوية للجسيم المركزي ، إلا أن هناك استثناءات ملحوظة. أظهر التحقيق في أنماط الأنابيب الدقيقة خلال الإخصاب في الفأر ، وبعد ذلك ، الدراسات التي أجريت باستخدام الأجسام المضادة المركزية أن الحيوانات المنوية لا تحتوي على الجسيم المركزي (Schatten et al. ، 1985 Schatten et al. ، 1986). في الفئران والقوارض الأخرى ، يبدو أن الجسيم المركزي ، الذي يتم تحديده إلى حد كبير من خلال نشاط بلمرة الأنابيب الدقيقة ، موروثًا من الأم (تمت مراجعته في: Schatten et al. ، 1991).

الجسيم المركزي للحيوانات المنوية الناضجة
في المراحل المبكرة من الخلايا الجرثومية الذكرية بعد الانتصافي ، يتحول الجسيم المركزي إلى جسم قاعدي لتوليد سوط الحيوانات المنوية. عادةً ما يكون المريكز البعيد الموجه عموديًا على الغشاء بمثابة الجسم القاعدي ليؤدي إلى ظهور المحور العصبي. المريكز القريب موجه بشكل متعامد ولكنه يرتبط ارتباطًا وثيقًا بالمريكز البعيد. ينظم المريكز القريب فتحة الرأس التي ستفصل لاحقًا مع الحفرة المزروعة لنواة الحيوانات المنوية. تعمل النهاية البعيدة للمريكز القريب أيضًا على بلمرة الملحق المركزي ، وهو هيكل مؤقت لم يعد موجودًا في الحيوانات المنوية الناضجة. كل من المريكزات البعيدة والدانية تعمل في تجميع الأعمدة المخططة للقطعة المتصلة (تمت مراجعتها في: Fawcett ، 1981). في وقت لاحق أثناء تكوين الحيوانات المنوية ، يتفكك المريكز البعيد ، الذي كان قد بدأ سابقًا نمو سوط الحيوانات المنوية ، ولم يعد موجودًا في الحيوانات المنوية الناضجة بينما يستمر المريكز القريب عادةً (تين. 3).

الشكل 3 المريكزات في استطالة الحيوانات المنوية والحيوانات المنوية الناضجة لمعظم الثدييات بما في ذلك الإنسان. في استطالة نطفة ، يوجد كل من المريكزات القريبة والبعيدة. يعمل المركز البعيد في تجميع ذيل الحيوانات المنوية. في الحيوانات المنوية الناضجة يتحلل المريكز البعيد ولا يمكن تمييزه.

يعتبر تفكك المريكز البعيد فقط في الحيوانات المنوية الناضجة نموذجيًا لمعظم الثدييات بما في ذلك البشر وقرود الريسوس (Manandhar et al. ، 2000). لذلك ، في هذه الأنواع ، يتم توريث مركز مركز الزيجوتيك المرتقب من الناحية الأبوية عند الإخصاب. تم تأكيد الوراثة الأبوية للمكون المركزي للإنسان (Sathananthan et al. ، 1991 Simerly et al. ، 1995) ، والأغنام (Le Guen and Crozet ، 1989 Crozet ، 1990) ، والخنازير (Sz & oumlll & oumlsi and Hunter ، 1973) والأبقار ( Sathananthan et al. ، 1997 Long et al. ، 1993 Navara et al. ، 1994). على الرغم من وجود المريكزات في الحيوانات المنوية الناضجة ، يبدو أن تكوين البروتينات المركزية وإمكانية الوصول إليها قد تغيرت. تم العثور على كل من Centrin و & gamma-tubulin في الإنسان وكذلك في الحيوانات المنوية الناضجة في الأبقار. ومع ذلك ، لا يمكن الوصول إلى جاما توبولين إلى حد كبير في الحيوانات المنوية الناضجة في المختبر حتى بعد اختزال رابطة ثاني كبريتيد. لذلك يُفترض أن الجسيم المركزي للحيوانات المنوية يجب أن يتم تحضيره من خلال البيئة المختزلة داخل سيتوبلازم بويضة الثدييات ليتم تحويله إلى جسيم مركزي نشط. نظرًا لأن & gamma-tubulin ليس موجودًا فقط في البويضة ، بل يتم إدخاله أيضًا عن طريق الحيوانات المنوية عند الإخصاب ، فهو موروث ثنائيًا (Simerly et al. ، 1999). بشكل ملحوظ ، كشف تلطيخ مضاد سنترين للحيوانات المنوية الناضجة للإنسان والثور عن بقعتين متجاورتين منشطة المناعة في قاعدة رأس الحيوان المنوي والتي تذكرنا بمريكزين متجاورين على الرغم من تنكس المريكز البعيد. ومع ذلك ، كشفت الدراسات المناعية EM زخرفة للمريكز القريب المتبقي فقط (Simerly et al. ، 1999). تشير هذه النتائج إلى أن عدم وجود بنية مركزية متميزة لا يعني أن جميع المكونات المركزية مفقودة أيضًا. ومع ذلك ، قد يحتفظ الحيوان المنوي الناضج ببعض المكونات المركزية التي تنتقل إلى البويضة عند الإخصاب لتمكين إعادة تكوين الجسيم المركزي.

على عكس معظم الثدييات (بما في ذلك الإنسان) ، يتدهور كل من المريكزات البعيدة والقريبة أثناء تكوين الحيوانات المنوية في الفئران والقوارض الأخرى. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الحيوانات المنوية للفأر خالية من المكونات المركزية الرئيسية ولم تعد تمتلك القدرة على التنوي للأنابيب الدقيقة بعد الآن. يمكن مراقبة قدرة التنوي MT عن طريق تكوين أستر متوحش مجاور لنواة الحيوانات المنوية المدمجة في البويضات المخصبة (Schatten et al. ، 1986). يعد فقدان بروتينات PCM الرئيسية وتنكس المريكزات أحداثًا متتالية. تُظهر المبيدات المنوية المستديرة وكذلك أطالة الحيوانات المنوية المريكزات البعيدة والقريبة جنبًا إلى جنب مع بؤر تحتوي على جاما توبولين وسينترين. في استطالة الحيوانات المنوية ، يوجد جاما توبيولين بشكل أساسي حول الملحق المركزي الذي ينوي الأنابيب الدقيقة. في وقت النطاف ، تُفقد جاما توبيولين من منطقة الرقبة وتسقط مع الجسم المتبقي. يتفكك المريكز القاصي أثناء مرحلة الخصية ، ويتحلل المريكز القريب في البربخ. لا تحتوي الحيوانات المنوية للفأر الناضجة على مريكزات ولا و جاما توبولين أو سنترين (Manandhar et al.، 1998 Manandhar et al.، 1999). يتم أيضًا دعم التنكس الجزئي مقابل التنكس الكامل للمريكزات والبروتينات المركزية المرتبطة في الحيوانات المنوية البشرية والفأر ، على التوالي ، من خلال التوزيع الخاص بالأنواع للبروتينات المركزية (على سبيل المثال TSKS ، الركيزة الخاصة بالخصية كينازات السيرين 1 و 2 Xu وآخرون ، 2008 ).

تعتبر الوظيفة المناسبة للجسيم المركزي مهمة بشكل حيوي لتوحيد نواة الذكور والإناث بعد الإخصاب والتطوير المستمر. في معظم الحيوانات ، ينظم الجسيم المركزي للحيوانات المنوية حيوان منوي أستر ، والذي يجمع جينومات الوالدين معًا أثناء الإخصاب. الوراثة المركزية غير الصحيحة أو الخلل الوظيفي في مركز الحيوانات المنوية قد يترافق مع عدم انتظام انقسام البويضة المخصبة والتطور الجنيني غير الطبيعي وبالتالي ربط الجينات المركزية بالعقم (Simerly et al.، 1995 Palermo et al.، 1997 Nagy، 2000 Chatzimeletiou et al.، 2008 تمت المراجعة في: Schatten and Sun، 2009a). لقد ثبت في الثور أن الاختلافات التي تحدث بشكل طبيعي في الجذور المركزية لها ترتبط بالنجاح الإنجابي (نافارا وآخرون ، 1996). وبالمثل ، قد يكون الخلل الوظيفي المركزي مسؤولاً عن انخفاض معدل كفاءة استنساخ الثدييات عن طريق نقل نواة الخلية الجسدية (SCNT) ، وقد يؤثر حتى على نجاح حقن الحيوانات المنوية داخل الهيولى (ICSI) في تقنيات التكاثر المساعدة (Chemes et al. ، 1999 Zhong et al. ، 2005 Dai et al. ، 2006 Zhong et al. ، 2007 Terada ، 2007).

الجسيم المركزي أثناء تكوين البويضات وفي البويضات
تحتوي Oogonia والبويضات حتى مرحلة pachytene للهامستر والفئران والجرذان والجربوع والرجل على مريكزات ، ولكن في المراحل الانتصافية اللاحقة ، لا توجد المريكزات. في وقت انهيار الحويصلة الجرثومية ، تركز بلمرة الأنابيب الدقيقة على عدة مجاميع كثيفة الإلكترون داخل الأوبلازم (Sz & oumlll & oumlsi et al. ، 1972 ، Sathananthan et al. ، 2006). وبالمثل ، فإن البويضات الناضجة للأرانب والأبقار والأغنام خالية من المريكزات (Sathananthan et al. ، 1997 Crozet et al. ، 2000). ومع ذلك ، كما أوضحت دراسات تحديد المواقع المناعية في الغالب أثناء تكوين بويضات الفأر ، لا يتم التخلص من بروتينات PCM ، بما في ذلك وتوبيولين جاما ، و pericentrin ، و NuMA خلال مراحل الانتصافي ولكن تظهر إعادة توزيع ديناميكي. NuMA هو بروتين مصفوفة نووي يلعب دورًا مهمًا في إنشاء وصيانة جهاز المغزل ثنائي القطب (Maro et al. ، 1985 Gueth-Halonet et al. ، 1993 Calarco ، 2000 Carabatsos et al. ، 2000 Lee et al. ، 2000 Can et al.، 2003 Meng et al.، 2004 Tang et al.، 2004 Sedo et al.، 2011). كشف التصوير رباعي الأبعاد في بويضات الفأر الناضجة الحية ، أن العديد من MTOCs غير المنتشر ، تنتشر في الأوبلازم ، ثم تتجمع في المغزل الانتصافي غير الصبغي الوظيفي (Schuh and Ellenberg ، 2007). وبالتالي ، يتم تخزين المادة المركزية في البويضة وإن كان ذلك بطريقة غير مركزة إلى حد ما ، والتي يتم جذبها بعد ذلك بواسطة الحيوانات المنوية بعد الإخصاب لتكوين جسيم مركزي وظيفي. أشارت الدراسات التي أجريت على تكوين النجمة في البقرة إلى أن الجسيم المركزي المتولد بعد الإخصاب هو مزيج من مكونات الأب والأم (نافارا وآخرون ، 1994).

2. الجسيم المركزي أثناء التطور المبكر


في البشر ، تساهم الحيوانات المنوية في المريكز القريب والجزء الأوسط من ذيل الحيوانات المنوية في البويضة اللاينتريولار عند الإخصاب. المريكز القريب والقطعة الوسطى للحيوان المنوي مرتبطان ارتباطًا وثيقًا بنواة السائل المنوي decondensing التي تتطور تدريجياً إلى نواة ذكورية. بعد فترة وجيزة من اندماج الحيوانات المنوية في البويضة ، يتشكل نطفة نطفة من المريكز القريب. يتكون النجم من الأنابيب الدقيقة المطلوبة لتركيب نواة الذكر والأنثى - وهو شرط أساسي لدمج جينومات الأب والأم والتخصيب الناجح. في مرحلة ما قبل الطور ، عند انهيار النواة الذكرية والأنثوية ، يتم فصل الجسيم المركزي ليشكل قطبي المغزل الانقسامي. كشف المجهر الإلكتروني للإرسال عن مريكزات مفردة أو مزدوجة داخل الجسيمات المركزية في قطب واحد من مغزل الانقسام الأول (Sathananthan et al. ، 1991). على الأرجح بسبب الصعوبات في جمع كل من المريكزات من جسيم مركزي واحد أو حتى كلاهما في نفس مستوى المقطع في الأوبلازم الضخم ، لم يتم العثور على المريكزات المزدوجة في كل قطب من مغزل الانقسام الأول. ولكن بعد ذلك ، يتم العثور على المريكزات في كل مرحلة من مراحل تطور الجنين المبكر (Sathananthan et al. ، 1996 Sathananthan ، 1997).
في الأبقار ، يتم توريث المريكز بالمثل أبويًا ، وينظم الحيوانات المنوية aster بعد الإخصاب (Sathananthan et al. ، 1997). تظهر المبيضات الملقحة من البشر والأغنام والأبقار مريكزات في أقطاب المغزل عند الانقسام الأول ، على الرغم من فشل الدراسات المجهرية الإلكترونية المكثفة في العثور على المريكزات المزدوجة في جميع أقطاب المغزل أثناء الانقسام الأول للزيجوتات البشرية (Sathananthan et al. ، 1991 Sathananthan et al. . ، 1996 Santhananthan et al. ، 1997 Le Guen and Crozet ، 1989). في المبيضات الملقحة للأغنام ، يمتلك مغزل الانقسام الأول مريكزين في قطب واحد ومريكز واحد فقط في القطب الآخر ، ربما بسبب الصعوبات في جمع جميع المريكزات في نفس مستوى القسم (Crozet et al. ، 2000). ومع ذلك ، في المرحلة المتأخرة من الخلايا الجنينية ، توجد الدوبلكس المركزية دائمًا في جميع الخلايا (Sathananthan ، 1997).
تخضع المكونات المركزية الأبوية للحيوانات المنوية الناضجة للإنسان والبقري إلى الفسفرة في المختبر بعد التعرض ل X. laevis مستخلصات البيض الخالية من الخلايا كذلك في الجسم الحي بعد اختراق البويضة كما يتصورها الجسم المضاد المحدد لبروتين الفوسفور MPM-2 (Simerly et al. ، 1999). هذا يشير إلى أن البروتينات المركزية الأبوية يمكن تعديلها بشكل مكثف بعد الترجمة بعد التعرض للأوبلازم عند الإخصاب. بعد الإخصاب ، يقوم الجسيم المركزي للحيوانات المنوية بتجنيد وتوبيولين جاما من الأوبلازم مما يؤدي إلى تراكم معظم الأمهات وتوبولين جاما في الجسيم المركزي الزيجوتيك (Simerly et al. ، 1999 Shin and Kim ، 2003).

البويضات الناضجة خالية من المريكزات ولكنها تحتوي على بروتينات PCM. علاوة على ذلك ، في الفئران والقوارض الأخرى ، لا تساهم الحيوانات المنوية بمريكز في البويضة عند الإخصاب. لذلك يتم تنظيم الأنابيب الدقيقة بعد الإخصاب بواسطة المكونات المخزنة في البويضة ولكن ليس بواسطة نواة الحيوانات المنوية المدمجة. أثناء التطور المبكر للماوس ، تحدث تغييرات مهمة في تكوين وهيكل MTOCs ، والتي تنعكس من خلال العدد المتغير لبؤر PCM وكذلك من خلال تكوين البروتين (Gueth-Hallonet et al. ، 1993). على الرغم من أن أجنة الفئران في مرحلة الانقسام الأول والثاني خالية من المريكزات ، فإن المريكزات تنشأ خلال مرحلة الكيسة الأريمية عن طريق من جديد التوليف (Sz & oumlll & oumlsi et al. ، 1972). من جديد كما لوحظ تكوين المريكزات في بويضات الأرانب التي تم تنشيطها بالتكاثر الوراثي (Sz & oumlll & oumlsi and Ozil ، 1991). تتشابه سلائف Centriole مع deuterosomes ، وهي الهياكل الوسيطة لـ من جديد تشكيل الأجسام القاعدية في خلايا متعددة الهدبية ، أو بروسنتريولز. قد تشكل الأجسام الشبيهة بالبروسنتريول أولاً مريكزات انفرادية تتكاثر بطريقة متعامدة بعد ذلك كما هو الحال في بيض قنفذ البحر المنشط بالتناسل الوراثي (Kallenbach and Mazia ، 1982). يمكن العثور على Centrioles ذات التشكل المعتاد أولاً في المرحلة المكونة من 16 خلية عن طريق المجهر الإلكتروني (Sz & oumlll & oumlsi et al. ، 1972 Gueth-Hallonet et al. ، 1993). تشير هذه الملاحظات مرة أخرى إلى أن المريكزات ليست ضرورية لتكوين مغازل ثنائية القطب في الحيوانات ، وأن المريكزات تتولد من جديد في جنين الفأر المبكر.

ملخص: من الخلايا الجرثومية إلى البيضة الملقحة
في أنواع الثدييات (بما في ذلك الإنسان) ، لوحظ انحطاط تدريجي للجسيم المركزي أثناء تكوين الحيوانات المنوية. يتبع فقدان بروتينات PCM الرئيسية فقدان قدرة نواة الأنابيب الدقيقة ويؤدي في النهاية إلى انحطاط جزئي أو كامل للمريكزات. في معظم الثدييات (بما في ذلك الإنسان) ، يحتفظ الحيوان المنوي بالمريكز القريب ولكنه يؤدي إلى تدهور المريكز البعيد. في المقابل ، تحتوي الأوجونيا في الأصل على زوج من المريكزات المحددة جيدًا والتي يتم فقدها أثناء تكوين البويضات ، مما يؤدي إلى خلو البويضة الناضجة من المريكزات. ومع ذلك ، يتم الاحتفاظ بـ PCM وإن كان مشتتًا في جميع أنحاء سيتوبلازم البيض. كما هو الحال في معظم الثدييات ، لا تحتوي البويضة البشرية على مادة مركزية حبيبية في أقطاب المغزل الانتصافي وهو اختلاف ملحوظ عن بويضات الفأر التي لها جسيم مركزي أمومي مهيمن. عند الإخصاب ، يتم استعادة الجسيم المركزي الوظيفي في البيضة الملقحة. في الفئران والقوارض الأخرى ، حيث لا تساهم الحيوانات المنوية في المريكز ، يتكون الجسيم المركزي من مادة الأم ، بينما في معظم الثدييات الأخرى (بما في ذلك الإنسان) يتم استعادة الجسيم المركزي اللقحي بواسطة المريكز القريب المقدم من الحيوانات المنوية والأمومية PCM المكونات التي تجذبها الحيوانات المنوية (Schatten and Sun ، 2009b).وهكذا تحدث استعادة الجسيم المركزي بعد الإخصاب في معظم الثدييات (باستثناء القوارض) عن طريق الحيوانات المنوية التي تزود المريكز و PCM الذي يوفره سيتوبلازم البويضة.

3. الجسيم المركزي في الخلايا الجذعية


يعد تكوين المغزل الانقسامي ثنائي القطب حدثًا مهمًا للانقسام السليم للخلايا ، مما يضمن التوزيع المتساوي للكروموسومات وكذلك كميات متساوية من المكونات السيتوبلازمية للخلايا الوليدة. في الوقت نفسه ، يمكن توزيع الجسيمات المركزية أيضًا بالتساوي على الخلايا الوليدة. ومع ذلك ، قد لا يكون هذا هو الحال دائمًا. قد يؤدي التوزيع المركزي غير المتكافئ للخلايا الوليدة إلى إعداد نمط التمايز. السمة الرئيسية في بيولوجيا الخلايا الجذعية هي الانقسام غير المتماثل للخلايا. يؤدي الانقسام الخلوي غير المتماثل إلى خليتين ابنتيتين غير متكافئتين تتلقى كميات مختلفة من المواد والعضيات السيتوبلازمية وربما أيضًا المكونات المركزية. تحافظ إحدى الخلايا الوليدة على خصائص الخلايا الجذعية من خلال البقاء في مكان الخلية الجذعية وتلقي إشارات من المحور (تمت المراجعة في: Morrison and Spradling ، 2008). لم تعد الخلية الشقيقة على اتصال بالمحور وتخضع للتمايز. هذا النوع من الانقسام الخلوي الذي ينتج عنه خليتان شقيقتان تمر بمصير مختلف للخلية يتطلب ترتيبًا محددًا للمغزل الانقسامي الذي يجب أن يكون عموديًا على المحور. وبالتالي فإن الاضطرابات في موضع المغزل تؤثر على مصير الخلايا الوليدة. إذا بقيت كلتا الخلايا الشقيقة على اتصال بالمحور ، فستكون النتيجة خليتان جذعيتان بدلاً من خلية جذعية واحدة وخلية تمايز واحدة. وبالتالي ، فإن الاضطرابات في موضع المغزل قد تؤدي إلى خلل في التوازن بين الخلايا الجذعية والخلايا المتباينة وتؤدي إلى انتشار غير متحكم فيه وسرطان (تمت مراجعته في: Pease and Tirnauer ، 2011). ومع ذلك ، فإن الثدييات ليست نظامًا نموذجيًا جيدًا لدراسة طريقة انقسام الخلايا في صيانة الخلايا الجذعية والمساهمات التي يوفرها الجسيم المركزي لتمايز الخلايا وتطورها.

تستند معرفتنا عن انقسام الخلايا الجذعية غير المتكافئة والمركز المركزي للخلايا الجذعية بشكل أساسي إلى الدراسات التي أجريت على ذبابة الفاكهة ذبابة الفاكهة ، والديدان الخيطية أنواع معينة انيقة (تمت المراجعة في: Yamashita and Fuller، 2008 G & oumlnczy، 2008 Neum & Uumlller and Knoblich، 2009). في ذبابة الفاكهة الذكور ، الخلايا الجذعية الجرثومية (GSC) ترث بشكل تفضيلي وتحافظ على الجسيم المركزي الناضج (الذي يشتمل على المريكز الأم) طالما أنها تظل في الموضع المناسب. يتم توريث الجسيم المركزي الابنة عن طريق الخلية البنت المقدر لها التفريق. يتم تحديد التوزيع غير المتماثل للنبيبات المركزية بواسطة قدرة التنوي الدقيقة للأنابيب الدقيقة للأم والبنت التي تؤثر على اتجاه المغزل (Yamashita et al. ، 2003 Yamashita et al. ، 2007). يؤثر سوء توجيه الجسيمات المركزية أثناء الشيخوخة على انقسام الخلايا الجذعية (Cheng et al. ، 2008). كما تم الإبلاغ عن التوزيع المركزي غير المتكافئ في ذبابة الفاكهة تكوين الخلايا العصبية. تنقسم الخلايا الجذعية العصبية اليرقية التي تسمى الخلايا العصبية العصبية بشكل غير متماثل لإنتاج أرومة عصبية أكبر تتجدد ذاتيًا وخلية أم أصغر من العقدة القاعدية اليرقية التي تسعى إلى التمايز العصبي. يظل الجسيم المركزي للأرومة العصبية مرتبطًا بقشرة الأرومة العصبية بينما يتحرك الزوج الآخر بعيدًا (Rebello et al. ، 2007 Rusan and Pfeifer ، 2007). ومع ذلك ، في هذه الحالة ، يتم توريث الجسيم المركزي الأم عن طريق خلية الابنة المتمايزة (Januschke et al. ، 2011). في الأنثى ذبابة الفاكهة تفصل الجينات المركزية للخط الجرثومي بشكل عشوائي (Stevens et al. ، 2007). وبالتالي ، فإن وراثة الجسيم المركزي غير المتماثلة ليست سمة عامة لسلالات الخلايا الجذعية.

في الثدييات ، يتم توفير أفضل مثال تمت دراسته عن انقسام الخلايا غير المتماثل بواسطة الدماغ الأمامي للفأر النامي. في وقت مبكر من التطور ، تنقسم الخلايا السلفية في منطقة البطين بشكل متماثل لزيادة تجمع الخلايا السلفية. منذ اليوم العاشر من التطور الجنيني ، تنقسم الخلايا السلفية ، التي تسمى الآن الخلايا الدبقية الشعاعية ، بشكل غير متماثل مما يسمح بإنتاج المزيد من الخلايا المتمايزة (G & oumltz and Huttner، 2005). ينتج الانقسام غير المتماثل للأسلاف الدبقية الشعاعية خلايا دبقية شعاعية ذاتية التجديد وخلية متمايزة تترك منطقة البطين لتصبح خلية عصبية. ترث السلالات الدبقية الشعاعية بشكل تفضيلي الجسيم المركزي الأقدم ، بينما ترث الخلية التي تترك منطقة البطين لتصبح خلية عصبية بشكل تفضيلي الجسيم المركزي الابنة. عن طريق إزالة تسعة في المرتبط بالمريكز الأم ، قد يضعف عدم تناسق الجسيم المركزي مما يؤدي إلى تعطيل وراثة الجسيم المركزي غير المتماثل واستنفاد الخلايا السلفية من منطقة البطين (وانج وآخرون ، 2009). وبالتالي ، فإن الوراثة المركزية غير المتماثلة تحافظ على الخلايا العصبية السلفية في القشرة المخية الحديثة للماوس. يتم إثبات أهمية الجسيم المركزي الناضج للحفاظ على تجمع السلف في منطقة البطين من خلال إسكات الجينات التي تشفر البروتينات المركزية. وبالمثل ، فإن صغر الرأس المرض الذي يصيب الإنسان ، والذي يتميز بانخفاض شديد في حجم الدماغ ، ناتج عن فقدان وظيفة البروتينات المرتبطة بالجسيم المركزي (تمت مراجعته في: Lesage et al. ، 2010).

لا يُظهر الانقسام الخلوي المتماثل ، كما يظهر في الخلايا في المزرعة ، بأي حال من الأحوال التوزيع المتساوي للمكونات الخلوية على الخلايا الوليدة (فوينتالبا وآخرون ، 2008). كما هو موضح من قبل فوينتالبا وآخرون. في سلالات الخلايا المستزرعة في الثدييات ، بما في ذلك الخلايا الجذعية الجنينية البشرية ، و في الجسم الحي في أجنة ذبابة الفاكهة ، يمكن أن يختلف كلا المركزين للخلية الانقسامية في التكوين. وبالتالي ، تتلقى خلايا الابنة تجمعًا بروتينيًا تفاضليًا.

4. الجسيم المركزي في السرطان


على الرغم من أن الازدواجية المركزية مرتبطة ارتباطًا وثيقًا بتقدم دورة الخلية في ظل الظروف العادية ، إلا أن الازدواجية الخاطئة بشكل مدهش لم تتسبب في توقف دورة الخلية (Uetake and Sluder ، 2004 Wong and Stearns ، 2005). في جميع أنواع الأورام الصلبة تقريبًا وكذلك في الأورام الخبيثة الدموية مثل سرطان الغدد الليمفاوية وسرطان الدم ، يعد تضخيم الجسيم المركزي غير الطبيعي أمرًا شائعًا. يعد تضخيم الجسيم المركزي مع اختلال الصيغة الصبغية من السمات المميزة للعديد من السرطانات (تمت المراجعة في: Salisbury et al.، 1999 Nigg، 2002 Wang et al.، 2004 Sagona and Stenmark، 2010). على الرغم من أن الجسيمات المركزية النموذجية ذات المريكزين قد تم تحديدها بواسطة الفحص المجهري الإلكتروني في الخلايا الجذعية الجنينية البشرية غير المتمايزة ، فإن نسبة عالية جدًا من الخلايا الجذعية الجنينية البشرية المستزرعة تعرض تشوهات عددية في الجسيمات المركزية قد تكون مسؤولة عن عدم استقرار الكروموسومات الملحوظ في هذه الخلايا (ساتانانثان وآخرون ، 2002 هولوبكوفا وآخرون ، 2011). لا يزال السؤال عما إذا كان تضخيم الجسيم المركزي يسبب اختلال الصيغة الصبغية ، أو العكس ، موضوعًا للنقاش. لقد تم إثبات أن الخلايا ذات الجينوم الزائدة عن العدد والجينومات الرباعية الصبغية يمكن أن تستمر في الدوران مما يؤدي في النهاية إلى خلايا اختلال الصيغة الصبغية. علاوة على ذلك ، من المرجح أن تكون الخلايا الرباعية الصبغية أورامًا أكثر من نظيراتها ثنائية الصبغيات (تمت مراجعتها في: Sankaran and Parvin ، 2006). تم توفير أول رابط سببي مباشر بين تضخيم الجسيم المركزي وتكوين الأورام من خلال الدراسات التي أجريت على ذبابة الفاكهة ذبابة الفاكهة سوداء البطن. كان دماغ اليرقات من الحيوانات التي تمتلك جسيمات مركزية زائدة بسبب زيادة التعبير Plk4 قادرة على بدء تكوين الأورام في ذباب مضيف من النوع البري عند زرعها (Basto et al. ، 2008 Castellanos et al. ، 2008). من المثير للدهشة أن تغاير الزيجوت في الخلايا الليفية للفأر يضعف الحركية الخلوية مما يؤدي إلى خلايا ابنة رباعية الصبغيات ذات الجسيمات المركزية المتضخمة. علاوة على ذلك ، يبدو أن النشاط الشاذ Plk4 متورط في تكوين الورم في الفئران والبشر (Macmillan et al. ، 2001 Ko et al. ، 2005 Rosario et al. ، 2010). وبالتالي فإن التحكم الصارم في مستوى Plk4 والنشاط إلزامي. يتم تنظيم استقرار Plk4 عن طريق الفسفرة الذاتية والتدهور اللاحق المعتمد على اليوبيكيتين (Holland et al. ، 2010).

إلى جانب كيناز Plk4 الشبيه بلعبة البولو ، فإن العديد من البروتينات الأخرى غير منظمة في الكثير من الأورام التي تظهر في نفس الوقت انحرافات الجسيم المركزي. في أورام الثدي والقولون والمستقيم ، كثيرًا ما يتم تضخيم جين Aurora-A. ينتمي Aurora-A إلى عائلة كينازات بروتين الشفق التي تتكون من ثلاثة أعضاء في الثدييات. Aurora-A هو كيناز انقسامي يتحول إلى الجسيمات المركزية. بصرف النظر عن تضخيم الجينات ، تم العثور على الإفراط في التعبير Aurora-A في العديد من الأورام. في الخلايا المستنبتة ، يؤدي الإفراط في التعبير عن Aurora-A إلى تضخيم الجسيم المركزي (Sen et al. ، 1997 Bischoff et al. ، 1998 Zhou et al. ، 1998 Meraldi et al. ، 2002 التي تمت مراجعتها في: Giet et al. ، 2005). يقوم Aurora-A بفوسفوريلات E3-ubiquitin ligase BRCA1 لتقليل نشاطه. انخفاض نشاط يوبيكويتين-ليجاز يثبط تدهور جاما-توبولين مما يؤدي إلى مضاعفة الجسيم المركزي. غالبًا ما ترتبط أورام الثدي والمبيض بفقدان E3-ubiquitin ligase BRCA1 (Sankaran and Parvin ، 2006). مثبط الورم المهم هو p53 ، والطفرات النقطية التي تؤثر على p53 شائعة في العديد من أشكال السرطان البشري (Hainaut et al. ، 1997). يؤثر هذا البروتين p53 على الازدواجية المركزية في الخلايا الليفية الجنينية المتولدة من الفئران p53. تعرض الخلايا الناقصة P53 نسخًا متعددة من الجسيمات المركزية الوظيفية (Fukusawa et al. ، 1996) ، ويرجع ذلك على الأرجح إلى tetraploidization الناجم عن الإفراط في التعبير Aurora-A (Meraldi et al. ، 2002).

يعد تضخيم الجسيم المركزي وعدم استقرار الكروموسوم من السمات المميزة الشائعة للسرطان. حتى الآن ، تفضل معظم النتائج وجهة النظر القائلة بأن التكرار المفرط للجسيمات المركزية هو السبب الرئيسي لاختلال الصيغة الصبغية. بصرف النظر عن تضخيم الجسيم المركزي ، فقد لوحظت تشوهات هيكلية ووظيفية للجسيم المركزي في الخلايا السرطانية أيضًا. علاوة على ذلك ، فقد تورط الخلل الوظيفي المركزي في مجموعة متنوعة من الأمراض التي تصيب الإنسان (تمت مراجعته في: Badano et al. ، 2005).

5. الخلاصة


تعتبر الجسيمات المركزية للخلايا الجذعية مجالًا غير مستكشف نسبيًا. هناك بعض التلميحات ، أن الجسيمات المركزية قد تكون مهمة لصيانة الخلايا الجذعية ، وأن الجسيم المركزي الناضج والبنت يختلف عن بعضهما البعض. لكن من غير المعروف ما إذا كانت الجسيمات المركزية من الخلايا الجذعية تختلف في تكوينها عن الجسيمات المركزية الجسدية. وبالمثل ، تظل مساهماتهم الوظيفية في صيانة الخلايا الجذعية أو تمايز الخلايا غير معروفة إلى حد كبير. ترتبط الانحرافات العددية والهيكلية والوظيفية للجسيم المركزي بمجموعة واسعة من الأمراض البشرية بما في ذلك السرطان. قد يؤدي تضخيم الجسيم المركزي في الخلايا السرطانية إلى تمهيد الطريق لعدم استقرار الكروموسومات مما يؤدي إلى تطور السرطان.


الخلاصة وآفاق المستقبل

في الختام ، تقدم الشركات العملاقة فرصًا غير متوقعة لدراسة دور BBs كمنصات حسية ، وأهداب مميزة في خلية واحدة ، وهياكل أنبيبية معقدة ودورها & # x201C مرحلات في نقل الأقطاب والمعلومات المورفوجينية & # x201D (مقتبس في Beisson و Jerka دزيادوش ، 1999). وينطبق هذا أيضًا على الآليات الأساسية الكامنة وراء القطبية والتشكل التي لا تزال موجودة في الكائنات متعددة الخلايا. على الرغم من أن الشركات العملاقة قد ساهمت بشكل كبير في تحديد وفهم التعديلات اللاحقة للترجمة التيوبولين / MT ، إلا أن الطريقة التي تشكل بها هذه التعديلات طبقة إضافية من المعلومات لإدامة النمط القشري الهدبي أثناء الانقسام لم يتم استنفادها. في هذا المجال ، لا يزال بإمكان الشركات العملاقة تقديم مساهمة لا غنى عنها لفهم تطور الميتازوان.

بمرور الوقت ، لم تقدم الشركات العملاقة معلومات جديدة حول العديد من العمليات الأساسية لخلايا حقيقيات النوى فحسب ، بل تحدت أيضًا المجتمع العلمي من خلال القيادة إلى صياغة مفاهيم جديدة. في هذا السيناريو ، تطلب المعلومات المجمعة المتعلقة بدور الطبقة السفلية المحددة لهذه الكائنات ، والتي تشير إلى وجود شبكات خيطية كسقالات توجيهية أثناء التكوين ، الانتباه. لفهم كيفية استبدال / تطوير هذه البروتينات ، وأي البروتينات الفعلية في خلايا حقيقيات النوى الأعلى لا تزال تلعب أدوارًا مماثلة ، من المرجح أن تساهم في معلومات جديدة عن قشرة الميتازوان كواجهة للعلاقات مع الخلايا المجاورة والمصفوفة خارج الخلية. نتصور أن هذا سيؤثر في مجال البيولوجيا الميكانيكية سريع النمو. لمقاربة هذا ، نتوقع أن يكون الفحص المجهري للقوة الذرية (AFM) (Binnig et al. ، 1986) أداة قوية. هذه تقنية مجهرية قوية عالية الدقة ، قادرة على تصوير الأسطح وتحديد الخصائص الهيكلية والميكانيكية لمجموعة متنوعة من المواد البيولوجية مع القدرة على توفير دقة مكانية بترتيب النانومتر في ثلاثة أبعاد دون الحاجة إلى فراغ أو تباين الكواشف (Cai، 2018 Stylianou et al.، 2019). إذا أخذنا جميع إمكانات AFM معًا ، فإن إمكانية استخدامه في قطبية الشركات العملاقة ضخمة. على الرغم من إجراء القليل من الدراسات حتى الآن باستخدام AFM في مجال ciliate & # x2019s ، إلا أن تلك التي تم إجراؤها كانت ناجحة. على سبيل المثال ، تمكن Seixas وزملاؤه من استكشاف إمكانات التقنية لاقتراح نموذج لأول مرة يصف تجميع هيكل غطاء الأهداب (Seixas et al. ، 2017). مع التطورات الحديثة في AFM عالي السرعة ، ووظائف الطرف والفحص المجهري فائق الدقة اقتران فائدة AFM في دراسات الشركات العملاقة. يمكن أن يساعد استخدام رسم الخرائط الجزيئية AFM في فهم ديناميكيات تكوين غشاء الأهداب والتباينات في المناطق المختلفة للخلية في نطاق نانومتر مع الارتباط مع STED أو STORM يمكننا فهم الاستقطاب الكيميائي الحيوي الذي يكمن وراء الاستقطاب البنيوي القشري بشكل أفضل. بشكل عام ، تمتلك AFM والشركات العملاقة إمكانات عالية لتقديم نتائج علمية بارزة.


كم عدد المريكزات / الأجسام القاعدية الموجودة في الخلايا متعددة الأهداب طوال دورة الخلية؟ - مادة الاحياء

/ ExtGState> / Font> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC] / XObject >>> / Length 7718 / Filter / FlateDecode >> تيار x ] [s 㸕

4 n endstream endobj 264 0 obj> stream h G 1Ů c7FE؟ D ٪ j _l ٪ j Q c b @ ņX ^ المقر الرئيسي: < (G =

ioDѓ O؟ A S z o l endstream endobj 312 0 obj> stream x [[

د | CXDŽs 4 endstream endobj 461 0 الكائنات> / ExtGState> / الخط> / ProcSet [/ PDF / نص / ImageC] / XObject >>> / طول 6807 / مرشح / FlateDecode >> تيار x ] Yo F

Ew "I2Y. ( Q / ٪ m R iW 'h Ϳ X endstream endobj 623 0 obj> stream x [KS 8 `i "@ c P US4] p bn ، L t j # i٪ N̝ & b d zZ s pz 8H> tz

b c "̎ qt f b8 ] w 1 ، endstream endobj 895 0 obj> / XObject >>> / الطول 54 / Filter / FlateDecode> > تيار x + T0 3T0 A ( ˥ d ^ U `hd R01 (1 S * S | @ endstream endobj 905 0 obj> / البيانات الوصفية 906 0 R / الطول 7839 >> دفق x Ol W _ Md i # e lK J4p ! ʘEn $ 8 h # '@ Dp " E d0 Z ` H b` H - - ئيM = ͌9 k ؟

/ 'q n e M endstream endobj 963 0 obj> endobj 901 0 obj> تيار x ڭ [[s۶


خرائط الموقع: مواقع رفيقة بيضاء:

خرائط الموقع: مواقع رفيقة سوداء:

أنابيب مجهرية

أنابيب مجهرية هي أنابيب أسطوانية قطرها 20-25 نانومتر ، وتتكون من بوليمرات خطية (خيوط أولية) من البروتين الكروي توبولين. (انقر بزر الماوس الأيمن للتكبير)

تتشكل جزيئات التوبولين غير المتجانسة من α- و α-β-tubulin والصفوف الخطية من ثنائيات التوبولين تشكل خيوط. توجد كل من α- و-tubulins في عدة أشكال متماثلة ويمكن أن تخضع لعدة تعديلات ما بعد الترجمة. تم التعرف على ما لا يقل عن 14 نمطًا مشابهًا للتوبيولين التي يتم التعبير عنها بطريقة خاصة بالأنسجة في حقيقيات النوى الأعلى.

الأنابيب الدقيقة بمثابة سقالات للحفاظ على شكل الخلية ، وتمتد في جميع أنحاء سيتوبلازم الخلايا حقيقية النواة. (تختلف بروتينات السقالة التي تشارك في شلالات الإشارات عن سقالات الهيكل الخلوي). قطبي هياكل ذات نهايتين متميزتين ، نهاية "موجبة" سريعة النمو ونهاية "ناقص" بطيئة النمو. عادة ما يتم تنظيم الأنابيب الدقيقة في مصفوفة واحدة مع نهاياتها السالبة المرتبطة بمركز تنظيم الأنابيب الدقيقة المجاور للنواة ، وتوجد نهاياتها الإضافية باتجاه محيط الخلية بالقرب من غشاء البلازما. يؤسس هذا الترتيب قطبية محددة ، يتم استخدامها بواسطة البروتينات الحركية المرتبطة بالأنابيب الدقيقة التي تنقل "الحمولة" إلى نهايات الأنابيب الدقيقة الخلوية السالبة أو الإضافية.

نظرًا لأن ثنائيات التوبولين تتبلمر باستمرار وتزيل البلمرة ، يمكن أن تخضع الأنابيب الدقيقة بسرعة دورات التجميع والتفكيك. ال أول مرحلة تكوين الأنابيب الدقيقة تعتمد على Mg2 + البطيء و GTP "مرحلة التنوي"، حيث تنضم α- و-tubulins من طرف إلى طرف لتشكيل خيوط أولية مع وحدات فرعية α- و بالتناوب. ثانيا, مرحلة الاستطالة أسرع.

يجب أن يكون GTP مرتبطًا بكل من الوحدات الفرعية α- و-لتوبيولين التغاير وربط الأنابيب الدقيقة بالأنابيب الدقيقة. يتم تحلل β-tubulin-GTP إلى الناتج المحلي الإجمالي أثناء البلمرة أو بعدها مباشرة ، مما يضعف ألفة ربط التوبولين للجزيئات المجاورة ويفضل إزالة البلمرة التي تساهم في السلوك الديناميكي للأنابيب الدقيقة. يمكن أن تضيف Heterodimers أو تنفصل عن أي من طرفي الأنابيب الدقيقة ، ولكن هناك ميل أكبر للإضافة إلى الحدوث في نهاية "زائد" النمو الأسرع حيث يتعرض β-tubulin. تخضع الأنابيب الدقيقة أيضًا لـ "المطحنة، "حيث يتم فقدان جزيئات التوبولين المرتبطة بـ GTP باستمرار من الطرف السالب بينما يتم استبدالها بإضافة جزيئات التوبولين المرتبطة بـ GTP إلى النهاية الزائدة لنفس الأنابيب الدقيقة.

أثناء تكوين الأنابيب الدقيقة ، توفر دورات الاستطالة والتقصير بالتناوب عدم الاستقرار الديناميكي وهو أمر بالغ الأهمية لتوجيه الأنابيب الدقيقة نحو المواقع المستهدفة ، مثل kinetochores والأغشية المهاجرة والالتصاقات البؤرية.يعد عدم الاستقرار الديناميكي ظاهرة منظمة بإحكام ، وهو أمر بالغ الأهمية لإعادة تشكيل الهيكل الخلوي أثناء الانقسام الفتيلي. يتميز عدم الاستقرار الديناميكي بأربعة متغيرات حاسمة:
أ. معدل نمو من الأنابيب الدقيقة ،
ب. معدل تقصير من الأنابيب الدقيقة ،
ج. تواتر الانتقال من حالة النمو إلى تقصير ، و
د. تواتر الانتقال من التقصير إلى النمو.

نمو وتقصير الأنابيب الدقيقة يعتمد على معدل إضافة توبولين بالنسبة لمعدل التحلل المائي GTP. يتم تحلل GTP المرتبط بـ Tubulin إلى tubulin-GDP + Pi ، ومع ذلك يمكن إضافة tubulin-GTP إلى النهاية الموجب في وقت واحد تقريبًا مع التحلل المائي في النهاية السالبة. لذلك ، كلما تمت إضافة جزيئات التوبولين المرتبطة بـ GTP بسرعة أكبر من التحلل المائي لـ GTP ، سيحتفظ الأنبوب الدقيق بغطاء GTP في نهايته الإضافية وسيستمر النمو. عندما ينخفض ​​معدل البلمرة ، فإن GTP المرتبط بتوبيولين عند الطرف الموجب يتحلل بالماء إلى الناتج المحلي الإجمالي وينفصل التوبولين المرتبط بالناتج المحلي الإجمالي ، مما يؤدي إلى إزالة البلمرة السريعة وانكماش الأنابيب الدقيقة.

تقوم البروتينات المختلفة بتفكيك الأنابيب الدقيقة عن طريق زيادة معدل إزالة بلمرة التوبولين. يمكن تعديل عدم الاستقرار الديناميكي المتأصل للأنابيب الدقيقة من خلال التفاعلات مع البروتينات المرتبطة بالأنابيب الدقيقة (MAPs) والبروتينات المنظمة للأنابيب الدقيقة. أفضل MAPs تميزًا هي بروتينات MAP-1 و MAP-2 و tau. يمكن أن ترتبط MAPs بالأنابيب الدقيقة ، مما يزيد من ثباتها. يتم تنظيم نشاط MAPs بإحكام من خلال حالة الفسفرة الخاصة بهم. تم ربط حالة الفسفرة المعدلة في MAPs بشكل إيجابي بإحداث مرض الزهايمر.

تنشط إشارات عامل النمو كينازات البروتين التي تحفز فسفرة نطاقات ربط التوبولين في MAPs ، مما يؤدي إلى انفصالها عن الأنابيب الدقيقة. XMAP215 عبارة عن خريطة محمية بقوة 215 كيلو دالتون ، والتي تلعب دورًا مهمًا في التحكم في ديناميكيات الأنبوب الدقيقة أثناء دورة الخلية. يعمل XMAP215 على تثبيت الأطراف الزائدة للأنابيب الدقيقة ، مما يعزز الاستطالة ويمنع الانكماش الكارثي. في بداية الانقسام الفتيلي ، يزيد الفسفرة المرتفعة لـ XMAP215 من عدم استقرار الأنبوب الدقيق ، مما يتسبب في التفكيك. خلال المرحلة الأخيرة من الانقسام ، يسود نشاط فوسفاتيز البروتين حيث يتم إعادة إنشاء مجموعة الأنابيب الدقيقة المميزة للطور البيني.

نظرًا لأنها تلعب دورًا أساسيًا في تكوين المغزل الانقسامي أثناء الانقسام الخلوي ، فقد تم استهداف الأنابيب الدقيقة من أجل العلاج الكيميائي للسرطان. يمكن لعوامل العلاج الكيميائي المضادة للانقسام الخيطي أن تعطل بشكل انتقائي الديناميكيات الأنبوبية الدقيقة ، إما عن طريق استهداف نمط إسوي معين لتوبيولين أو استهداف مرحلة معينة من انقسام الخلية. تستغل هذه العوامل المضادة للانقسام الاختلاف في ديناميكيات الأنابيب الدقيقة بين مجموعات الخلايا الطبيعية والخلايا السرطانية سريعة الانتشار. على سبيل المثال ، الأدوية مثل الكولشيسين والكولسيميد تربط التوبولين وتمنع البلمرة الأنبوبية الدقيقة ، وبالتالي تمنع الانقسام الفتيلي. من ناحية أخرى ، تعمل عوامل مثل التاكسول على تثبيت الأنابيب الدقيقة ، مما يمنع انقسام الخلايا. [ق] (مخطط MTs ، خرائط)

بالإضافة إلى دورها في الهيكل الخلوي ، تعمل الأنابيب الدقيقة كأحزمة ناقلة خلوية ، حيث تستخدم بروتينات ارتباط خاصة لتحريك الكروموسومات والحبيبات والحويصلات الداخلية والعضيات مثل الميتوكوندريا عبر السيتوبلازم.

قد تعمل الأنابيب الدقيقة بمفردها ، أو تنضم إلى بروتينات أخرى لتشكيل هياكل أكثر تعقيدًا مثل الأهداب والأسواط والمريكزات. داخل الأهداب والسوط ، يتم تجميع الأنابيب الدقيقة بترتيب 9 + 2. الرسوم المتحركة - داخل السوط. يقترن التوبولين بأذرع داينين ​​لتمكين الحركة (الخلايا المنوية ، والأوليات) أو حركة السائل فوق الخلية (مهم في التمايز الجنيني). [] image_spermatozoa (فأر) [] image_sperm (Dv) [] مخطط - آلية الحركة الهدبية Џ الرسوم المتحركة - الأهداب والسواطير

مرتبة في أنابيب متعامدة من 9 ألياف ، تشكل الأنابيب الدقيقة مريكزات أثناء انقسام الخلايا ، أو الأجسام القاعدية في جذر الأهداب والسوط. الرسوم المتحركة - زوج المريكز الدوار: مركز الجولة: تكبير المريكز. أثناء الانقسام ، تشكل الأنابيب الدقيقة أليافًا مغزلية تتجمع على طولها الكروموسومات ثم تنفصل.

علم الأمراض [s] المرتبطة بالأنابيب الدقيقة:
● خلل في الاستقرار
● خلل في بروتين تاو المرتبط بالأنابيب الدقيقة (تاوباثيس)
● خلل في الأهداب الخلوية
● خلل الحركة الهدبية الأولي (DNAH5 ، DNAH7 ، DNAH11)
● العيوب التشريحية الجانبية (معكوس الموضع)
● العقم عند الذكور
● متلازمة كارتاجنر - انقلاب الموضع مع دكستروكارديا ، توسع القصبات ، التهاب الجيوب الأنفية المزمن ، صمم موصل ، أهداب ثابتة وحيوانات منوية
● علم أمراض البروتينات المرتبطة بالأنابيب الدقيقة (MAPs)
● أمراض التوبولين وعلم أمراض المرافقين النوبيولين


شاهد الفيديو: Meiose - Animacao (يوليو 2022).


تعليقات:

  1. Ambrus

    إنه ممتع. قل لي أين يمكنني أن أقرأ عن هذا؟

  2. Talus

    فيه شيء. شكرًا للمساعدة في هذا السؤال ، أجد أنه من الأفضل أيضًا ...

  3. Morrissey

    نعم حقا.

  4. Kazragrel

    أعتقد أنك مخطئ. أنا متأكد. يمكنني إثبات ذلك.

  5. Charleton

    يبدو لي عبارة رائعة

  6. Akigore

    بارد بالطبع ولكن معنى هذه المعجزة



اكتب رسالة