Пероксисомы и центросомы

Пероксисомы и центросомы — это два функционально не связанных органоида, часто объединяемые как малые специализированные структуры клетки. Пероксисома — это одномембранный органоид, в котором происходят окислительные реакции, генерирующие и детоксифицирующие перекись водорода, а также осуществляющие специфический метаболизм липидов. Центросома — это безмембранный органоид, который организует микротрубочковый цитоскелет и является центром нуклеации митотического веретена.

Definition

Пероксисомы — это одномембранные органоиды, осуществляющие окислительный метаболизм, в частности, обработку перекиси водорода и специфические липидные реакции; центросомы — это безмембранные центры организации микротрубочек, построенные вокруг пары центриолей, которые являются центрами нуклеации цитоскелета и митотического веретена.

Scope

Статья охватывает два различных органоида. В отношении пероксисом рассматриваются их окислительный метаболизм, роль в метаболизме липидов, такая как окисление жирных кислот и синтез эфирных липидов, а также их биогенез. В отношении центросом рассматриваются структура центриолей, нуклеация микротрубочек и цикл дупликации, связывающий их с веретеном. Это справочная тема по клеточной биологии и гистологии, а не клиническое руководство.

Core questions

• Какие окислительные и липидно-метаболические реакции ограничены пероксисомой и почему?
• Как образуются пероксисомы и как их белки попадают внутрь без везикулярного пути?
• Как центросома нуклеирует и организует микротрубочки?
• Как контролируется количество центриолей и центросом в течение клеточного цикла?

Key concepts

• Пероксисомальное окисление и обработка перекиси водорода
• Пероксисомальное окисление жирных кислот и синтез эфирных липидов
• Биогенез пероксисом и пероксины
• Проницаемость пероксисомальной мембраны
• Центриоли и перицентриолярный материал
• Нуклеация микротрубочек и центр организации микротрубочек
• Центросома и митотическое веретено

Key theories

Контроль дупликации центриолей

Центриоли дуплицируются ровно один раз за клеточный цикл в строго регулируемом процессе; потеря этого контроля «один раз и только один раз» приводит к аномальному количеству центросом и способствует нестабильности генома.

Mechanisms

Пероксисомы содержат оксидазы, которые переносят водород на кислород с образованием перекиси водорода, и каталазу, которая ее утилизирует; они осуществляют окисление очень длинноцепочечных жирных кислот и синтез эфирных фосфолипидов; их матриксные белки импортируются посттрансляционно с помощью специализированного пероксинового аппарата, а не везикулярным путем, и органоид может как расти и делиться, так и формироваться заново. Центросома, лишенная мембраны, состоит из пары центриолей, окруженных перицентриолярным материалом, который рекрутирует факторы, нуклеирующие микротрубочки; она служит основным центром организации микротрубочек клетки и, дуплицируясь ровно один раз за цикл, формирует два полюса митотического веретена.

Clinical relevance

Дефекты биогенеза пероксисом или отдельных пероксисомальных ферментов вызывают наследственные метаболические расстройства, в то время как аномальное количество и функция центросом связаны с нестабильностью генома и нарушениями развития. Данная статья описывает нормальную биологию органоидов и не является основой для индивидуальных диагностических или лечебных решений.

History

Пероксисома была биохимически охарактеризована Кристианом де Дювом и его коллегами в 1960-х годах, которые признали «микротельце» с оксидазой и каталазой отдельным органоидом. Центросома была описана Теодором Бовери в конце XIX века как клеточный центр деления и детерминант упорядоченной сегрегации хромосом, что предвосхитило более позднее понимание ее роли в стабильности генома.

Key figures

• Christian de Duve
• Theodor Boveri
• Ronald Wanders
• Erich Nigg
• Jordan Raff

Seminal works

• smith2013
• conduit2015

Frequently asked questions

Почему пероксисомы и центросомы рассматриваются вместе?

Они объединены как малые специализированные органоиды для удобства, но функционально не связаны: пероксисома — это одномембранный метаболический компартмент, тогда как центросома — это безмембранный центр организации микротрубочек.

Что делает центросома во время деления клетки?

После однократной дупликации за клеточный цикл две центросомы перемещаются к противоположным концам клетки и нуклеируют микротрубочки митотического веретена, которое разделяет хромосомы.