En biología celular , el centrosoma (del latín centrum 'centro' + griego sōma 'cuerpo') (arcaicamente citocentro [1] ) es un orgánulo que sirve como el principal centro organizador de microtúbulos (MTOC) de la célula animal , así como un regulador de la progresión del ciclo celular . El centrosoma proporciona estructura a la célula. Se cree que el centrosoma ha evolucionado solo en el linaje metazoario de las células eucariotas . [2] Los hongos y las plantas carecen de centrosomas y, por lo tanto, utilizan otras estructuras para organizar sus microtúbulos. [3] [4] Aunque el centrosoma tiene un papel clave en la mitosis eficiente en las células animales, no es esencial en ciertas especies de moscas y platelmintos. [5] [6] [7]
Los centrosomas están compuestos por dos centriolos dispuestos en ángulos rectos entre sí y rodeados por una masa densa y altamente estructurada [8] de proteína denominada material pericentriolar (PCM). El PCM contiene proteínas responsables de la nucleación y el anclaje de los microtúbulos [9] , incluidas la γ-tubulina , la pericentrina y la nineína . En general, cada centriolo del centrosoma se basa en un microtúbulo de nueve tripletes ensamblado en una estructura de rueda de carro, y contiene centrina , cenexina y tektina . [10] En muchos tipos de células, el centrosoma es reemplazado por un cilio durante la diferenciación celular. Sin embargo, una vez que la célula comienza a dividirse, el cilio es reemplazado nuevamente por el centrosoma. [11]
El centrosoma fue descubierto conjuntamente por Walther Flemming en 1875 [12] [13] y Edouard Van Beneden en 1876, [14] [13] y posteriormente descrito y nombrado en 1888 por Theodor Boveri . [15]
Los centrosomas se asocian con la membrana nuclear durante la etapa de profase del ciclo celular. Durante la mitosis , la membrana nuclear se rompe y los microtúbulos nucleados por el centrosoma pueden interactuar con los cromosomas para formar el huso mitótico .
El centríolo madre, el más antiguo de los dos del par de centríolos, también tiene un papel central en la formación de cilios y flagelos . [10]
El centrosoma se copia solo una vez por ciclo celular , de modo que cada célula hija hereda un centrosoma, que contiene dos estructuras llamadas centriolos. El centrosoma se replica durante la fase S del ciclo celular. Durante la profase en el proceso de división celular llamado mitosis , los centrosomas migran a polos opuestos de la célula. Luego se forma el huso mitótico entre los dos centrosomas. Tras la división, cada célula hija recibe un centrosoma. Se ha asociado un número aberrante de centrosomas en una célula con el cáncer . La duplicación de un centrosoma es similar a la replicación del ADN en dos aspectos: la naturaleza semiconservativa del proceso y la acción de CDK2 como regulador del proceso. [16] Pero los procesos son esencialmente diferentes en que la duplicación del centrosoma no ocurre por lectura y ensamblaje de la plantilla. El centriolo madre solo ayuda en la acumulación de materiales necesarios para el ensamblaje del centriolo hija. [17]
Sin embargo, los centriolos no son necesarios para la progresión de la mitosis. Cuando los centriolos son irradiados por un láser, la mitosis procede normalmente con un huso morfológicamente normal. Además, el desarrollo de la mosca de la fruta Drosophila es en gran medida normal cuando los centriolos están ausentes debido a una mutación en un gen necesario para su duplicación. [18] En ausencia de los centriolos, los microtúbulos del huso son enfocados por motores , lo que permite la formación de un huso bipolar. Muchas células pueden experimentar completamente la interfase sin centriolos. [10]
A diferencia de los centriolos, los centrosomas son necesarios para la supervivencia del organismo. Las células sin centrosomas carecen de formaciones radiales de microtúbulos astrales . También son defectuosas en la colocación del huso y en la capacidad de establecer un sitio de localización central en la citocinesis. Se plantea la hipótesis de que la función de los centrosomas en este contexto es asegurar la fidelidad de la división celular , porque aumenta en gran medida la eficacia. Algunos tipos de células se detienen en el siguiente ciclo celular cuando faltan los centrosomas. Este no es un fenómeno universal.
Cuando el óvulo del nematodo C. elegans es fecundado, el espermatozoide libera un par de centriolos. Estos centriolos formarán los centrosomas, que dirigirán la primera división celular del cigoto y esto determinará su polaridad. Todavía no está claro si el papel del centrosoma en la determinación de la polaridad depende de los microtúbulos o es independiente de ellos.
En la reproducción humana, el espermatozoide suministra el centriolo que crea el centrosoma y el sistema de microtúbulos del cigoto. [19]
En 1914, Theodor Boveri describió las aberraciones del centrosoma en las células cancerosas . Esta observación inicial se extendió posteriormente a muchos tipos de tumores humanos. [20] Las alteraciones del centrosoma en el cáncer se pueden dividir en dos subgrupos (es decir, aberraciones estructurales o numéricas), aunque ambas pueden encontrarse simultáneamente en un tumor.
Generalmente, las aberraciones estructurales aparecen debido a la expresión descontrolada de los componentes del centrosoma, o debido a modificaciones postraduccionales (como fosforilaciones) que no son adecuadas para los componentes. Estas modificaciones pueden producir variaciones en el tamaño del centrosoma (generalmente demasiado grande, debido a un exceso de material pericentriolar). Además, debido a que las proteínas centrosomales tienen una tendencia a formar agregados, los cuerpos relacionados con el centrosoma (CRB) a menudo se observan en lugares ectópicos. [21] Tanto los centrosomas agrandados como los CRB son similares a las estructuras centrosomales observadas en los tumores. [22] Más aún, estas estructuras pueden inducirse en células de cultivo mediante la sobreexpresión de proteínas centrosomales específicas, como CNap-1 o Nlp. [21] [23] Estas estructuras pueden parecer muy similares, pero estudios detallados revelan que pueden presentar propiedades muy diferentes, dependiendo de su composición proteica. Por ejemplo, su capacidad para incorporar complejos γ-TuRC (ver también: γ-tubulina ) puede ser muy variable, y por lo tanto su capacidad para nuclear microtúbulos [22] afecta la forma, polaridad y motilidad de las células tumorales implicadas de diferentes maneras.
La presencia de un número inadecuado de centrosomas se relaciona muy a menudo con la aparición de inestabilidad genómica y pérdida de diferenciación tisular. [22] [24] Sin embargo, el método para contar el número de centrosomas (con dos centriolos por centrosoma) a menudo no es muy preciso, porque se evalúa con frecuencia mediante microscopía de fluorescencia , que no tiene una resolución óptica lo suficientemente alta para resolver centriolos que están muy cerca uno del otro. Sin embargo, está claro que la presencia de un exceso de centrosomas es un evento común en tumores humanos. Se ha observado que la pérdida del supresor tumoral p53 produce centrosomas superfluos, [25] además de desregular otras proteínas implicadas en la formación de cáncer en humanos, como BRCA1 y BRCA2 . (Para referencias, ver [20] .) Un exceso de centrosomas puede generarse por mecanismos muy diferentes: reduplicación específica del centrosoma, fallo de la citocinesis durante la división celular (generando un aumento del número de cromosomas), fusión celular (como en casos de infección por virus específicos) o generación de novo de centrosomas. En este punto, no hay suficiente información para saber cuán prevalentes son estos mecanismos in vivo , pero es posible que el aumento en el número de centrosomas debido a un fallo durante la división celular podría ser más frecuente de lo que se cree, porque muchos defectos "primarios" en una célula (desregulación del ciclo celular , metabolismo defectuoso del ADN o de la cromatina , fallo en el punto de control del huso , etc.) generarían un fallo en la división celular, un aumento de la ploidía y un aumento en el número de centrosomas como efecto "secundario". [26] [27]
La historia evolutiva del centrosoma y el centriolo se ha rastreado para algunos de los genes característicos, por ejemplo, las centrinas . [2] Las centrinas participan en la señalización del calcio y son necesarias para la duplicación del centriolo. [28] Existen dos subfamilias principales de centrinas, ambas presentes en el eucariota de ramificación temprana Giardia intestinalis . Por lo tanto, las centrinas han estado presentes en el ancestro común de los eucariotas. Por el contrario, no tienen homólogos reconocibles en arqueas y bacterias y, por lo tanto, forman parte de los "genes característicos eucariotas". Aunque existen estudios sobre la evolución de las centrinas y los centriolos, [2] [29] no se han publicado estudios sobre la evolución del material pericentriolar .
Es evidente que algunas partes del centrosoma están altamente divergentes en las especies modelo Drosophila melanogaster y Caenorhabditis elegans . Por ejemplo, ambas especies han perdido una de las subfamilias de centrinas que generalmente se asocian con la duplicación de centriolos. Los mutantes de Drosophila melanogaster que carecen de centrosomas pueden incluso desarrollarse hasta moscas adultas morfológicamente normales, que luego mueren poco después del nacimiento porque sus neuronas sensoriales carecen de cilios . [18] Por lo tanto, estas moscas han desarrollado una maquinaria funcionalmente redundante, que es independiente de los centrosomas.
Una investigación realizada en 2006 indicó que los centrosomas de los huevos de almeja de surf del Atlántico contienen secuencias de ARN . Las secuencias identificadas se encontraron en "pocos o ningún" lugar más en la célula y no aparecen en las bases de datos de genomas existentes . Una secuencia de ARN identificada contiene una supuesta ARN polimerasa , lo que lleva a la hipótesis de un genoma basado en ARN dentro del centrosoma. [30] Sin embargo, investigaciones posteriores han demostrado que los centrosomas no contienen sus propios genomas basados en ADN. Si bien se confirmó que las moléculas de ARN se asocian con los centrosomas, las secuencias aún se han encontrado dentro del núcleo. Además, los centrosomas pueden formarse de novo después de haber sido eliminados (por ejemplo, mediante irradiación láser) de células normales. [29]
{{cite journal}}: Requiere citar revista |journal=( ayuda ) [ enlace muerto permanente ]