Centriole: määratlus, funktsioon ja struktuur

Kui te bioloogiatunnis üle elasite, võite meenutada rakustruktuuride, näiteks tsentrioolide, teraliste fotode vaatamist. Nagu nimigi ütleb, on tsentriool tavaliselt raku keskosa lähedal. Tsentriool on organell ja sellel on rakkude jagunemisel oluline osa. Tavaliselt on tsentrioolid paarikaupa ja paiknevad tuuma lähedal.

Tsentrosoom sisaldab rakus olevaid tsentrioole. Tsentrosoom on tuntud ka kui mikrotuubulite organiseerimiskeskus kui organell. Sellel on paar sentriooli. Tsentrioolil on tavaliselt üheksa mikrotuubulite kimpu, mis on rõngasse paigutatud õõnsad torud, mis annavad organellidele kuju. Mõnel liigil on aga vähem kui üheksa kimpu. Mikrotuubulid kulgevad üksteisega paralleelselt. Ühes kimbus on komplekt kolmest mikrotuubulist, mis on valmistatud tubuliiniks nimetatud valgust.

Kaks tsentriooli asuvad raku keskpunkti või tuuma lähedal, tavaliselt üksteise kõrval. Kuid need kipuvad olema üksteise suhtes täisnurga all. Mõnikord võite näha neid sildistatud ema ja tütre tsentrioolina. Üldiselt näeb tsentriool välja nagu väike, õõnes silinder. Kahjuks ei näe te seda enne, kui lahter on jagamise alustamiseks valmis.

Lisaks tsentrioolidele sisaldab tsentrosoom peritsentriolaarset materjali (PCM). See on valkude mass, mis ümbritseb kahte tsentriooli. Teadlased usuvad, et tsentrioolid on võimelised valke organiseerima.

Tsentriooli peamine ülesanne on aidata kromosoomidel raku sees liikuda. Tsentrioolide asukoht sõltub sellest, kas rakk läbib jagunemist või mitte. Tsentrioolid on aktiivsed mitoosi ja meioosi ajal. Mitoos on rakkude jagunemine, mis viib kahe tütarrakuni, millel on sama arv kromosoome kui algsel vanemrakul. Teiselt poolt on meioos rakkude jagunemine, mis viib tütarrakkudeni, mille algse vanemrakuna on pool kromosoomide arvust.

Kui rakk on jagunemiseks valmis, liiguvad tsentrioolid vastupidistesse otstesse. Rakkude jagunemise ajal saavad tsentrioolid kontrollida spindli kiudude moodustumist. See on siis, kui moodustub mitootiline spindel või spindli aparaat. Tundub, et tsentrioolidest väljuvad niidirühmad. Spindel suudab kromosoomid lahku tõmmata ja eraldada.

Tsentrioolid on aktiivsed rakkude jagunemise konkreetsetes faasides. Mitoosi profaasi ajal tsentrosoom eraldub, nii et paar tsentriooli võib liikuda raku vastaskülgedele. Siinkohal nimetatakse tsentrioole ja peritsentriolaarset materjali astriteks. Tsentrioolidest moodustuvad mikrotuubulid, mis näevad välja nagu niidid ja mida nimetatakse spindli kiududeks.

Mikrotuubulid hakkavad kasvama raku vastassuunas. Seejärel kinnituvad mõned neist mikrotuubulitest kromosoomide tsentromeeride külge. Osa mikrotuubulitest aitab kromosoome eraldada, teised aga aitavad rakul kaheks jagada. Lõpuks rivistuvad kromosoomid raku keskele. Seda nimetatakse metafaasiks.

Järgmisena hakkavad anafaasi ajal õekromatiidid eralduma ja pooled liiguvad mööda mikrotuubulike lõime. Telofaasi ajal liiguvad kromatiidid raku vastassuundadesse. Sel ajal hakkavad tsentrioolide spindli kiud kaduma, kuna neid pole vaja.

Sentrioolid ja tsentromeerid pole ühesugused. Tsentromeer on kromosoomi piirkond, mis võimaldab tsentrioolist mikrotuubulitest kinnitumist. Kui vaatate kromosoomi pilti, ilmub tsentromeer kitsendatud alana keskele. Selles piirkonnas leiate spetsialiseeritud kromatiini. Tsentromeeridel on oluline osa kromatiidide eraldamisel rakkude jagunemisel. Oluline on märkida, et kuigi enamikus bioloogiaõpikutes on tsentromeer kromosoomi keskel, võib positsioon varieeruda. Mõned tsentromeerid asuvad keskel, teised aga otstele lähemal.

Samuti võite näha tsentrioleid lipukeste ja ripsmete basaalotstes, mis on rakust väljuvad projektsioonid. Sellepärast nimetatakse neid mõnikord basaalkehadeks. Tsentrioolide mikrotuubulid moodustavad lipsu või tsiliumi. Cilia ja flagella on loodud selleks, et aidata rakul liikuda või aidata tal ümbritsevaid aineid kontrollida.

Kui tsentrioolid liiguvad raku perifeeriasse, saavad nad organiseerida ja moodustada ripsmikud ja lipsu. Cilia koosneb enamasti paljudest väikestest projektsioonidest. Nad võivad välja näha nagu väikesed karvad, mis katavad raku. Mõned näited ripsmetest on projektsioonid imetaja hingetoru koepinnal. Teiselt poolt on lipukesed erinevad ja neil on ainult üks pikk projektsioon. Sageli näeb see välja nagu saba. Üks näpuga raku näide on imetaja seemnerakk.

Enamikul eukarüootsetest ripsmetest ja lipukatest on mikrotuubulitest koosnevad sarnased sisestruktuurid. Neid nimetatakse dublettmikrotuubuliteks ja need on paigutatud üheksa pluss kaks. Üheksa kahest tükist koosnevat dubletti mikrotuubi ümbritseb kahte sisemist mikrotuubi.

Tsentrioolid on ainult loomarakkudel, nii et bakteritel, seentel ja vetikatel neid pole. Mõnel madalamal taimel on tsentrioolid, kõrgematel aga mitte. Üldiselt kuuluvad madalamate taimede hulka samblad, samblikud ja maksarohud, kuna neil pole veresoonte süsteemi. Teisest küljest on kõrgematel taimedel selline süsteem ja nende hulka kuuluvad põõsad, puud ja lilled.

Kui mutatsioonid esinevad geenides, mis vastutavad tsentrioolides leiduvate valkude eest, võivad tekkida probleemid ja geneetilised haigused. Teadlased arvavad, et tsentrioolid võivad tegelikult kanda bioloogilist teavet. Oluline on märkida, et viljastatud munarakus pärinevad tsentrioolid ainult isase spermast, kuna emase munarakk neid ei sisalda. Teadlased on leidnud, et sperma algsed tsentrioolid suudavad embrüos üle elada mitu rakkude jagunemist.

Kuigi tsentrioolid ei kanna geneetilist teavet, tähendab nende püsivus arenevas embrüos seda, et nad saavad anda muud tüüpi teavet. Põhjus, miks teadlased selle teema vastu huvi tunnevad, on potentsiaal tsentrioolidega seotud haiguste mõistmisel ja ravimisel. Näiteks tsentrioolid, kellel on probleeme isase spermatosoidides, võivad edasi kanduda embrüosse.

Teadlased on avastanud, et vähirakkudel on sageli rohkem tsentrioole kui vaja. Neil pole mitte ainult täiendavaid sentrioole, vaid ka tavalisest pikemaid. Kuid kui teadlased eemaldasid uuringus vähirakkudest tsentrioolid, leidsid nad, et rakud võivad jätkata aeglasemat jagunemist. Nad said teada, et vähirakkudel on mutatsioon p53-s, mis on geen, mis kodeerib rakutsükli kontrollimise eest vastutavat valku, nii et nad saavad siiski jagada. Teadlased usuvad, et see avastus aitab parandada vähiravi.

Suu-näo-digitaalse (OFD) sündroom on geneetiline häire, mida lühendatakse ka kui OFDS. See kaasasündinud haigus juhtub ripsmetega seotud probleemide tõttu, mis põhjustavad signaalimisprobleeme. Teadlased leidsid, et kahe geeni, OFD1 ja C2CD3 mutatsioonid võivad põhjustada probleeme valkudega tsentrioolides. Mõlemad geenid vastutavad tsentrioolide reguleerimise eest, kuid mutatsioonid takistavad valkude normaalset toimimist. See toob kaasa defektsed ripsmed.

Suu-näo-digitaalne sündroom põhjustab inimestel arenguhäireid. See mõjutab pead, suud, lõualuu, hambaid ja muid kehaosi. Üldiselt on selle haigusega inimestel probleeme suuõõne, näo ja numbritega. OFDS võib viia ka intellektipuudeni. Suu-näo-digitaalset sündroomi on erinevaid, kuid mõnda neist on raske üksteisest eristada.

Mõnede OFDS-i sümptomite hulka kuuluvad suulaelõhe, huulelõhe, väike lõualuu, juuste väljalangemine, keelekasvajad, väikesed või laiad silmad, lisanumbrid, krambid, kasvuprobleemid, südame- ja neeruhaigused, süvistatud rindkere ja nahk kahjustused. Samuti on tavaline, et OFDS-iga inimestel on hambad ekstra või puuduvad. Hinnanguliselt üks 50 000–250 000 sünnist põhjustab suu-näo-digitaalse sündroomi. I tüüpi OFD sündroom on kõigist tüüpidest kõige levinum.

Geneetiline test võib kinnitada suu-näo-digitaalse sündroomi, sest see võib näidata seda põhjustavaid geenimutatsioone. Kahjuks töötab see ainult I tüüpi OFD sündroomi diagnoosimiseks, mitte teiste tüüpide diagnoosimiseks. Ülejäänud diagnoositakse tavaliselt sümptomite põhjal. OFDS-i ei saa ravida, kuid plastiline või rekonstruktiivne kirurgia võib aidata mõningaid näo kõrvalekaldeid parandada.

Suu-näo-digitaalne sündroom on X-ga seotud geneetiline häire. See tähendab, et X-kromosoomis toimub mutatsioon, mis on pärilik. Kui emasel on mutatsioon vähemalt ühel X-kromosoomil kahest, on tal see häire. Kuna isastel on aga ainult üks X-kromosoom, siis kui neil tekib mutatsioon, kipub see olema surmav. Selle tulemusel on OFDS-i rohkem emastel kui meestel.

Meckeli-Gruberi sündroom, mida nimetatakse ka Meckeli sündroomiks või Gruberi sündroomiks, on geneetiline häire. Selle põhjuseks on ka ripsmete defektid. Meckel-Gruberi sündroom mõjutab keha erinevaid organeid, sealhulgas neere, aju, numbreid ja maksa. Kõige tavalisemad sümptomid on ajuosa väljaulatuvus, neerutsüstid ja lisanumbrid.

Mõnedel selle geneetilise haigusega inimestel on näo ja pea kõrvalekalded. Teistel on aju ja seljaaju probleeme. Üldiselt surevad paljud Meckel-Gruberi sündroomiga looded enne sündi. Need, kes on sündinud, kipuvad elama lühikest aega. Tavaliselt surevad nad hingamis- või neerupuudulikkuse tõttu.

Hinnanguliselt on ühel inimesel 3250–140 000 lapsest see geneetiline häire. Kuid see on levinum teatud maailma osades ja mõnes riigis. Näiteks esineb seda ühel inimesel 9000-st soome päritoluga inimesest, igal 3000-l Belgia päritolu inimesest ja ühel 1300-st Indiast pärit gujarati päritolu inimesest.

Enamik loodetest diagnoositakse raseduse ajal, kui tehakse ultraheli. See võib näidata aju ebanormaalsust, mis näeb välja nagu väljaulatuv osa. Rasedad naised võivad häire kontrollimiseks saada ka koorionivillaproove või looteveeuuringuid. Geneetiline test võib samuti diagnoosi kinnitada. Meckel-Gruberi sündroomi ei ravita.

Mitmete geenide mutatsioonid võivad põhjustada Meckel-Gruberi sündroomi. See loob valke, mis ei saa korralikult toimida, ja ripsmed mõjutavad seda negatiivselt. Tsiiliatel on nii struktuurseid kui ka funktsionaalseid probleeme, mis põhjustavad signaalihäireid rakkudes. Meckel-Gruberi sündroom on autosoomne retsessiivne seisund. See tähendab, et loote päriliku geeni mõlemas eksemplaris on mutatsioonid.

Johann Friedrich Meckel avaldas mõned esimesed teated selle haiguse kohta 1820. aastatel. Siis, G.B. Gruber avaldas oma aruanded haiguse kohta 1930. aastatel. Nende häirete kirjeldamiseks kasutatakse nüüd nende nimede kombinatsiooni.

Tsentrioolid on rakkudes olulised organellid. Nad on osa rakkude jagunemisest, ripsmetest ja lipukestest. Probleemide ilmnemisel võivad need aga põhjustada mitmeid haigusi. Näiteks kui geeni mutatsioon põhjustab ripsmetest mõjutavaid valgu rikkeid, võib see põhjustada tõsiseid surmaga lõppevaid geneetilisi häireid. Teadlased jätkavad centriolide uurimist, et nende funktsioonide ja struktuuri kohta rohkem teada saada.