Введение

Органелла в эукариотических клетках, которая формирует реснички и организует митотический шпиндель. В клеточной биологии центриоль – это цилиндрическая органелла, состоящая главным образом из белка, называемого тубулином. Центриоли встречаются в большинстве эукариотических клеток, но отсутствуют у хвойных (Pinophyta), цветковых растений (ангиоспорм) и большинства грибов, и присутствуют лишь в мужских гаметах харофитов, мхов, папоротникообразных, цикадовых и гинкго. Пара центриолей, окруженная высокоорганизованной массой плотного материала, называемого перицентриолярным материалом (PCM), составляет структуру, называемую центросомой. Другие белки включают центрин, ценексин и тектин. Основная функция центриолей – формирование ресничек в интерфазе, а также астера и шпинделя во время клеточного деления.

История

Центросома была открыта совместно Вальтером Флеммингом в 1875 году и Эдуардом Ван Бенеденом в 1876 году. Теодор Бовери ввёл термин "центросома" в 1888 году и термин "центриоль" в 1895 году.

Роль в клеточном делении

Центриоли участвуют в организации митотического веретена и в завершении цитокинеза. Ранее считалось, что центриоли необходимы для формирования митотического веретена в клетках животных. Однако более поздние эксперименты показали, что клетки, центриоли которых были удалены с помощью лазерной абляции, всё ещё способны пройти стадию G1 интерфазы, прежде чем центриоли будут вновь синтезированы de novo. Кроме того, мухи-мутанты, лишённые центриолей, развиваются нормально, хотя клетки взрослых особей не имеют жгутиков и ресничек, и в результате погибают вскоре после вылупления. Центриоли способны к самоудвоению во время клеточного деления.

Клеточная организация

Центриоли — очень важная часть центросом, которые участвуют в организации микротрубочек в цитоплазме. Расположение центриолей определяет положение ядра и играет ключевую роль в пространственной организации клетки.

Плодовитость

Центриоли сперматозоидов важны для двух функций: (1) формирования жгутика сперматозоида и его подвижности, и (2) развития эмбриона после оплодотворения. Сперматозоид поставляет центриоль, которая формирует центросому и систему микротрубочек зиготы.

Килиогенез

У жгутиковых и инфузорий положение жгутика или реснички определяется материнской центриолью, которая становится базальным тельцем. Неспособность клеток использовать центриоли для формирования функциональных жгутиков и ресничек связана с рядом генетических и нарушений развития. В частности, нарушение миграции центриолей перед сборкой ресничек недавно было установлено как фактор риска при синдроме Меккеля-Грубера.

Развитие животных

Правильная ориентация ресничек благодаря позиционированию центриолей к заднему полюсу клеток эмбрионального узла критически важна для формирования асимметрии влево-вправо в процессе развития млекопитающих.

Дублирование центриолей

До репликации ДНК клетки содержат два центриоли: старший материнский центриоль и младший дочерний центриоль. Во время деления клеток новый центриоль растет на проксимальном конце как материнского, так и дочернего центриолей. После дупликации две пары центриолей (новообразованный центриоль теперь является дочерним в каждой паре) остаются прикрепленными друг к другу ортогонально до митоза. В этот момент материнский и дочерний центриоли разделяются при участии фермента, называемого сепаразой. Два центриоля в центросоме связаны между собой. Материнский центриоль имеет радиальные придатки на дистальном конце своей длинной оси и прикреплен к дочернему на проксимальном конце. Каждая дочерняя клетка, образующаяся после деления, наследует одну из этих пар. Дупликация центриолей начинается одновременно с репликацией ДНК. Неизвестно, был ли у последнего общего предка один или два ресничных аппарата. Важные гены, такие как центрины, необходимые для роста центриолей, встречаются только у эукариот, но не у бактерий или архей. Центриоли могут различаться по количеству микротрубочек и могут состоять из 9 дублетов микротрубочек (как у Drosophila melanogaster) или 9 синглетов микротрубочек, как у C. elegans. Атипичные центриоли – это центриоли, лишенные микротрубочек, например, проксимальный центриоль, обнаруженный в сперматозоидах D. melanogaster, или имеющие микротрубочки без радиальной симметрии, как в дистальном центриоле человеческого сперматозоида. Атипичные центриоли могли эволюционировать как минимум восемь раз независимо в ходе эволюции позвоночных и могут развиваться в сперматозоидах после эволюции внутреннего оплодотворения. До недавнего времени было неясно, почему центриоли становятся атипичными. Атипичный дистальный центриоль формирует динамический базальный комплекс (ДБК), который, вместе с другими структурами в шейке сперматозоида, обеспечивает каскад внутреннего скольжения, связывая движения хвоста с изгибами головки. Свойства атипичного дистального центриоля позволяют предположить, что он эволюционировал в систему передачи, соединяющую двигатели хвоста сперматозоида со всем сперматозоидом, тем самым повышая его функциональность.