Centriole: Ορισμός, Λειτουργία & Δομή

Εάν επέζησες από το μάθημα βιολογίας, μπορεί να θυμάστε να κοιτάζεις κοκκώδεις φωτογραφίες κυτταρικών δομών, όπως οι centrioles. Όπως υποδηλώνει το όνομά του, το centriole βρίσκεται συνήθως κοντά στο κέντρο ενός κελιού. Το centriole είναι οργανικό και παίζει σημαντικό ρόλο στην κυτταρική διαίρεση. Συνήθως, τα centrioles είναι ζευγάρια και βρίσκονται κοντά στον πυρήνα.

Το κεντρόσωμα περιέχει τα κεντρίλια στο κελί. Επίσης γνωστό ως κέντρο οργάνωσης μικροσωληνίσκων, το κεντρόσωμα είναι ένα οργανικό. Έχει ένα ζευγάρι centrioles. Ένα centriole έχει συνήθως εννέα δέσμες μικροσωληνίσκων, οι οποίοι είναι κοίλοι σωλήνες που δίνουν στα οργανίδια το σχήμα τους, διατεταγμένα σε δακτύλιο. Ωστόσο, ορισμένα είδη έχουν λιγότερες από εννέα δέσμες. Οι μικροσωληνίσκοι λειτουργούν παράλληλα μεταξύ τους. Μια δέσμη έχει ένα σύνολο τριών μικροσωληνίσκων, οι οποίοι κατασκευάζονται από μια πρωτεΐνη που ονομάζεται τουμπουλίνη.

Βρίσκονται κοντά στο κέντρο του κυττάρου ή στον πυρήνα, τα δύο κεντρόλια είναι συνήθως το ένα δίπλα στο άλλο. Ωστόσο, τείνουν να προσανατολίζονται σε ορθή γωνία μεταξύ τους. Μερικές φορές μπορεί να τους δείτε να φέρουν την ετικέτα ως μητέρα και κόρη centriole. Σε γενικές γραμμές, ένα centriole μοιάζει με ένα μικρό, κοίλο κύλινδρο. Δυστυχώς, δεν μπορείτε να το δείτε έως ότου το κελί είναι έτοιμο να ξεκινήσει διαίρεση.

Εκτός από τα centrioles, το centrosome περιέχει pericentriolar υλικό (PCM). Αυτή είναι μια μάζα πρωτεϊνών, η οποία περιβάλλει τα δύο centrioles. Οι ερευνητές πιστεύουν ότι τα centrioles είναι ικανά να οργανώνουν τις πρωτεΐνες.

Η κύρια λειτουργία του centriole είναι να βοηθήσει τα χρωμοσώματα να κινούνται μέσα στο κύτταρο. Η τοποθεσία των centrioles εξαρτάται από το εάν το κελί διέρχεται διαίρεση ή όχι. Μπορείτε να βρείτε τα centrioles ενεργά κατά τη διάρκεια της μίτωσης και της μύωσης. Η μίωση είναι κυτταρική διαίρεση που οδηγεί σε δύο θυγατρικά κύτταρα με τον ίδιο αριθμό χρωμοσωμάτων με το αρχικό γονικό κύτταρο. Από την άλλη πλευρά, η μύωση είναι η κυτταρική διαίρεση που οδηγεί σε θυγατρικά κύτταρα με το μισό αριθμό χρωμοσωμάτων ως το αρχικό γονικό κύτταρο.

Όταν ένα κελί είναι έτοιμο να διαιρεθεί, τα centrioles μετακινούνται στα αντίθετα άκρα. Κατά τη διάρκεια της κυτταρικής διαίρεσης, τα centrioles μπορούν να ελέγχουν το σχηματισμό ινών ατράκτου. Αυτό συμβαίνει όταν σχηματίζεται μια μιτωτική συσκευή ατράκτου ή άξονα. Μοιάζει με ομάδες νημάτων που βγαίνουν από τα centrioles. Ο άξονας μπορεί να διαχωρίσει τα χρωμοσώματα και να τα διαχωρίσει.

Τα centrioles είναι ενεργά σε συγκεκριμένες φάσεις της κυτταρικής διαίρεσης. Κατά τη διάρκεια της προφύλαξης της μίτωσης, το κεντρόσωμα διαχωρίζεται, οπότε ένα ζευγάρι κεντροειδών μπορεί να ταξιδέψει σε αντίθετες πλευρές του κυττάρου. Σε αυτό το σημείο, τα centrioles και pericentriolar υλικό αναφέρονται ως asters. Τα centrioles δημιουργούν μικροσωληνίσκους, που μοιάζουν με κλωστές και ονομάζονται ίνες ατράκτου.

Οι μικροσωληνίσκοι αρχίζουν να αναπτύσσονται προς το αντίθετο άκρο του κυττάρου. Στη συνέχεια, μερικοί από αυτούς τους μικροσωληνίσκους προσκολλώνται στα κεντρομερή των χρωμοσωμάτων. Ένα μέρος των μικροσωληνίσκων θα βοηθήσει στον διαχωρισμό των χρωμοσωμάτων, ενώ οι άλλοι θα βοηθήσουν το κύτταρο να χωριστεί σε δύο. Τελικά, τα χρωμοσώματα ευθυγραμμίζονται στη μέση του κυττάρου. Αυτό ονομάζεται μεταφάση.

Στη συνέχεια, κατά τη διάρκεια της αναφάσης, τα αδελφή χρωματοειδή αρχίζουν να διαχωρίζονται και τα μισά κινούνται κατά μήκος των νημάτων μικροσωληνίσκου. Κατά τη διάρκεια της telophase, τα χρωματοειδή κινούνται στα αντίθετα άκρα του κυττάρου. Αυτή τη στιγμή, οι ίνες του άξονα των centrioles αρχίζουν να εξαφανίζονται αφού δεν είναι απαραίτητες.

Τα centrioles και τα centromeres δεν είναι τα ίδια. Ένα κεντρομερές είναι μια περιοχή σε ένα χρωμόσωμα που επιτρέπει την προσκόλληση από τους μικροσωληνίσκους από το centriole. Όταν κοιτάζετε μια εικόνα ενός χρωμοσώματος, το κεντρομερές εμφανίζεται ως η περιορισμένη περιοχή στη μέση. Σε αυτήν την περιοχή, μπορείτε να βρείτε εξειδικευμένη χρωματίνη. Τα κεντρομερή παίζουν ουσιαστικό ρόλο στον διαχωρισμό των χρωματοειδών κατά τη διαίρεση των κυττάρων. Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι παρόλο που τα περισσότερα βιβλία της βιολογίας δείχνουν το κεντρομερές στη μέση του χρωμοσώματος, η θέση μπορεί να διαφέρει. Μερικά κεντρομερή βρίσκονται στη μέση, ενώ άλλα είναι πιο κοντά στα άκρα.

Μπορείτε επίσης να δείτε centrioles στα βασικά άκρα της flagella και της silia, που είναι προβολές που βγαίνουν από ένα κελί. Αυτός είναι ο λόγος που μερικές φορές ονομάζονται βασικά σώματα. Οι μικροσωληνίσκοι σε centrioles αποτελούν το flagellum ή το cilium. Τα Cilia και flagella έχουν σχεδιαστεί για να βοηθήσουν είτε το κύτταρο να κινηθεί είτε να το βοηθήσει να ελέγξει ουσίες γύρω από αυτό.

Όταν τα centrioles μετακινούνται στην περιφέρεια ενός κελιού, μπορούν να οργανώσουν και να σχηματίσουν τη σίλια και τη μαστίγια. Η Cilia τείνει να αποτελείται από πολλές μικρές προβολές. Μπορεί να μοιάζουν με μικρές τρίχες που καλύπτουν ένα κελί. Μερικά παραδείγματα βλεφαρίδας είναι οι προεξοχές στην επιφάνεια του ιστού της τραχείας ενός θηλαστικού. Από την άλλη πλευρά, η μαστίγια είναι διαφορετική και έχει μόνο μία μακρά προβολή. Συχνά μοιάζει με ουρά. Ένα παράδειγμα κυττάρου με μαστίγιο είναι ένα κύτταρο σπέρματος θηλαστικού.

Οι περισσότερες ευκαρυωτικές βλεφαρίδες και μαστίγια έχουν παρόμοιες εσωτερικές δομές που αποτελούνται από μικροσωληνίσκους. Ονομάζονται διπλοί μικροσωληνίσκοι και είναι διατεταγμένοι με εννέα συν δύο τρόπους. Εννέα διπλοί μικροσωληνίσκοι, αποτελούμενοι από δύο κομμάτια, κύκλοι δύο εσωτερικοί μικροσωληνίσκοι.

Μόνο τα ζωικά κύτταρα έχουν centrioles, έτσι τα βακτήρια, οι μύκητες και τα φύκια δεν τα έχουν. Μερικά χαμηλότερα φυτά έχουν centrioles, αλλά τα υψηλότερα φυτά δεν έχουν. Γενικά, τα χαμηλότερα φυτά περιλαμβάνουν βρύα, λειχήνες και συκώτι, επειδή δεν έχουν αγγειακό σύστημα. Από την άλλη πλευρά, τα υψηλότερα φυτά έχουν αυτό το σύστημα και περιλαμβάνουν θάμνους, δέντρα και λουλούδια.

Όταν συμβαίνουν μεταλλάξεις στα γονίδια που είναι υπεύθυνα για τις πρωτεΐνες που βρίσκονται σε centrioles, μπορεί να συμβούν προβλήματα και γενετικές ασθένειες. Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι τα centrioles μπορεί στην πραγματικότητα να φέρουν βιολογικές πληροφορίες. Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι σε ένα γονιμοποιημένο ωάριο οι κεντρολίες προέρχονται μόνο από το σπέρμα του αρσενικού επειδή το αυγό ενός θηλυκού δεν τα περιέχει. Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι τα αρχικά centrioles από το σπέρμα είναι σε θέση να επιβιώσουν σε πολλαπλές κυτταρικές διαιρέσεις στο έμβρυο.

Αν και τα centrioles δεν φέρουν γενετικές πληροφορίες, η επιμονή τους σε ένα αναπτυσσόμενο έμβρυο σημαίνει ότι μπορούν να συμβάλουν σε άλλους τύπους πληροφοριών. Ο λόγος για τον οποίο οι επιστήμονες ενδιαφέρονται για αυτό το θέμα είναι οι δυνατότητες που διαθέτει για την κατανόηση και τη θεραπεία ασθενειών που σχετίζονται με το centrioles. Για παράδειγμα, τα centrioles που έχουν προβλήματα στο σπέρμα ενός άνδρα μπορούν να μεταδοθούν στο έμβρυο.

Οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι τα καρκινικά κύτταρα έχουν συχνά περισσότερες εκατοντάδες από το απαραίτητο. Όχι μόνο έχουν επιπλέον centrioles, αλλά έχουν και μεγαλύτερες από το κανονικό. Ωστόσο, όταν οι επιστήμονες απομάκρυναν τα centrioles από καρκινικά κύτταρα σε μια μελέτη, διαπίστωσαν ότι τα κύτταρα θα μπορούσαν να συνεχίσουν να διαιρούνται με βραδύτερο ρυθμό. Έμαθαν ότι τα καρκινικά κύτταρα έχουν μια μετάλλαξη στο p53, το οποίο είναι ένα γονίδιο που κωδικοποιεί μια πρωτεΐνη που είναι υπεύθυνη για τον έλεγχο του κυτταρικού κύκλου, ώστε να μπορούν ακόμη να διαιρεθούν. Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι αυτή η ανακάλυψη θα βοηθήσει στη βελτίωση των θεραπειών του καρκίνου.

Το σύνδρομο του στόματος-ψηφιακού προσώπου (OFD) είναι μια γενετική διαταραχή που συντομεύεται επίσης ως OFDS. Αυτή η συγγενής ασθένεια συμβαίνει λόγω προβλημάτων με βλεφαρίδες που οδηγούν σε προβλήματα σηματοδότησης. Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι οι μεταλλάξεις σε δύο γονίδια, OFD1 και C2CD3, μπορούν να οδηγήσουν σε προβλήματα με τις πρωτεΐνες σε centrioles. Και τα δύο αυτά γονίδια είναι υπεύθυνα για τη ρύθμιση των centrioles, αλλά οι μεταλλάξεις εμποδίζουν τις πρωτεΐνες να λειτουργούν κανονικά. Αυτό οδηγεί σε ελαττωματική βλεφαρίδα.

Το σύνδρομο στοματικού-προσώπου-ψηφιακού προκαλεί αναπτυξιακές ανωμαλίες στους ανθρώπους. Επηρεάζει το κεφάλι, το στόμα, το σαγόνι, τα δόντια και άλλα μέρη του σώματος. Γενικά, τα άτομα με αυτή την πάθηση έχουν προβλήματα με την στοματική κοιλότητα, το πρόσωπο και τα ψηφία τους. Το OFDS μπορεί επίσης να οδηγήσει σε διανοητικές αναπηρίες. Υπάρχουν διαφορετικοί τύποι στοματικού-ψηφιακού συνδρόμου, αλλά μερικοί είναι δύσκολο να διακριθούν μεταξύ τους.

Μερικά από τα συμπτώματα του OFDS περιλαμβάνουν ρωγμή, στόμα, μικρό γνάθο, τριχόπτωση, όγκους γλώσσας, μικρά ή φαρδιά μάτια, επιπλέον ψηφία, επιληπτικές κρίσεις, προβλήματα ανάπτυξης, καρδιακή και νεφρική νόσο, βυθισμένο στήθος και δέρμα βλάβες. Είναι επίσης κοινό για τα άτομα με OFDS να έχουν επιπλέον δόντια. Υπολογίζεται ότι μία στις 50.000 έως 250.000 γεννήσεις οδηγεί σε σύνδρομο στοματικής-προσώπου-ψηφιακού. Το σύνδρομο OFD τύπου Ι είναι ο πιο κοινός από όλους τους τύπους.

Ένα γενετικό τεστ μπορεί να επιβεβαιώσει το σύνδρομο από του στόματος-προσώπου-ψηφιακό επειδή μπορεί να δείξει τις γονιδιακές μεταλλάξεις που το προκαλούν. Δυστυχώς, λειτουργεί μόνο για τη διάγνωση του συνδρόμου OFD τύπου Ι και όχι για τους άλλους τύπους. Οι άλλοι συνήθως διαγιγνώσκονται με βάση τα συμπτώματα. Δεν υπάρχει θεραπεία για το OFDS, αλλά η πλαστική ή η επανορθωτική χειρουργική επέμβαση μπορεί να βοηθήσει στη διόρθωση ορισμένων από τις ανωμαλίες του προσώπου.

Το σύνδρομο στοματικό-πρόσωπο-ψηφιακό είναι μια γενετική διαταραχή που συνδέεται με το Χ. Αυτό σημαίνει ότι μια μετάλλαξη συμβαίνει στο χρωμόσωμα Χ, το οποίο κληρονομείται. Όταν μια γυναίκα έχει μετάλλαξη σε τουλάχιστον ένα χρωμόσωμα Χ στα δύο, θα έχει τη διαταραχή. Ωστόσο, δεδομένου ότι τα αρσενικά έχουν μόνο ένα χρωμόσωμα Χ, εάν έχουν μετάλλαξη, τείνει να είναι θανατηφόρο. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα περισσότερα θηλυκά από τα αρσενικά που έχουν OFDS.

Το σύνδρομο Meckel-Gruber, το οποίο ονομάζεται επίσης σύνδρομο Meckel ή σύνδρομο Gruber, είναι μια γενετική διαταραχή. Προκαλείται επίσης από ελαττώματα της βλεφαρίδας. Το σύνδρομο Meckel-Gruber επηρεάζει διάφορα όργανα του σώματος, συμπεριλαμβανομένων των νεφρών, του εγκεφάλου, των ψηφίων και του ήπατος. Τα πιο συνηθισμένα συμπτώματα είναι η προεξοχή σε μέρος του εγκεφάλου, οι κύστεις των νεφρών και επιπλέον ψηφία.

Μερικά άτομα με αυτή τη γενετική νόσο έχουν ανωμαλίες στο πρόσωπο και το κεφάλι. Άλλοι έχουν προβλήματα εγκεφάλου και νωτιαίου μυελού. Γενικά, πολλά έμβρυα που έχουν σύνδρομο Meckel-Gruber πεθαίνουν πριν από τη γέννηση. Εκείνοι που γεννιούνται τείνουν να ζουν για μικρό χρονικό διάστημα. Συνήθως, πεθαίνουν από αναπνευστική ή νεφρική ανεπάρκεια.

Εκτιμάται ότι ένα στα 3.250 έως 140.000 μωρά έχει αυτή τη γενετική διαταραχή. Ωστόσο, είναι πιο κοινό σε ορισμένα μέρη του κόσμου και σε ορισμένες χώρες. Για παράδειγμα, εμφανίζεται σε ένα στα 9.000 άτομα με φινλανδική καταγωγή, ένα στα 3.000 άτομα με βελγική καταγωγή και ένα στα 1.300 άτομα με καταγωγή από την Ινδική Γκουτζαράτι.

Τα περισσότερα έμβρυα διαγιγνώσκονται κατά τη διάρκεια της εγκυμοσύνης, όταν γίνεται υπερηχογράφημα. Μπορεί να δείξει την ανωμαλία του εγκεφάλου που μοιάζει με προεξοχή. Οι έγκυες γυναίκες μπορούν επίσης να πάρουν δειγματοληψία χοριακών λαχνών ή αμνιοκέντηση για να ελέγξουν για τη διαταραχή. Μια γενετική εξέταση μπορεί επίσης να επιβεβαιώσει τη διάγνωση. Δεν υπάρχει θεραπεία για το σύνδρομο Meckel-Gruber.

Οι μεταλλάξεις σε πολλαπλά γονίδια μπορούν να οδηγήσουν σε σύνδρομο Meckel-Gruber. Αυτό δημιουργεί πρωτεΐνες που δεν μπορούν να λειτουργήσουν σωστά και οι βλεφαρίδες επηρεάζονται αρνητικά. Οι βλεφαρίδες έχουν τόσο δομικά όσο και λειτουργικά προβλήματα, τα οποία προκαλούν ανωμαλίες σηματοδότησης μέσα στα κύτταρα. Το σύνδρομο Meckel-Gruber είναι μια αυτοσωμική υπολειπόμενη κατάσταση. Αυτό σημαίνει ότι υπάρχουν μεταλλάξεις και στα δύο αντίγραφα ενός γονιδίου που κληρονομεί ένα έμβρυο.

Ο Johann Friedrich Meckel δημοσίευσε μερικές από τις πρώτες αναφορές αυτής της ασθένειας στη δεκαετία του 1820. Τότε, ο G.B. Ο Gruber δημοσίευσε τις εκθέσεις του για την ασθένεια τη δεκαετία του 1930. Ο συνδυασμός των ονομάτων τους χρησιμοποιείται τώρα για να περιγράψει τη διαταραχή.

Τα Centrioles είναι σημαντικά οργανίδια στο εσωτερικό των κυττάρων. Αποτελούν μέρος της κυτταρικής διαίρεσης, της σιλίας και της μαστίγιας. Ωστόσο, όταν εμφανίζονται προβλήματα, μπορεί να οδηγήσουν σε διάφορες ασθένειες. Για παράδειγμα, όταν μια μετάλλαξη σε ένα γονίδιο προκαλεί πρωτεϊνικές δυσλειτουργίες που επηρεάζουν τη σίλια, μπορεί να οδηγήσει σε σοβαρές γενετικές διαταραχές που είναι θανατηφόρες. Οι ερευνητές συνεχίζουν να μελετούν το centrioles για να μάθουν περισσότερα για τη λειτουργία και τη δομή τους.