Занятие № 12. Редупликация центриолей. Аппарат движения. Митоз.

1. Центриолярный и центросомный циклы.

На протяжении клеточного цикла центриоли и центросома претерпевают структурные изменения, обусловленные выполняемыми ими в зависимости от стадии функциями. В связи с этим возникло понятие о центриолярном и центросомном циклах. Имеющиеся в литературе данные позволяют говорить о параллельном и независимом от редупликации ДНК их течении. Остановимся поподробнее на цикле редупликации центриолей.

В настоящее время можно считать твердо установленным тот факт, что начало репликации ДНК не совпадает с началом репродукции центриолей. Этот процесс в различных клетках сдвинут в большей или меньшей степени к середине S-периода. Первая стадия образования центриолей – инициация. На этом этапе происходит закладка новой центриоли, иначе называемой процентриолью. На первом этапе образования процентриоль состоит из 9 одиночных микротрубочек, и лишь затем формируются дуплеты и триплеты.

Далее, в течение S-периода, осуществляется удлинение процентриоли – элонгация. Практически во всех гепатоцитах на этой стадии у половины материнских центриолей были обнаружены сателлиты (от 1 до 3), имеющие головку, от которой могут отходить микротрубочки. Длина дочерней центриоли в гепатоцитах регенерирующей печени мыши составляет 1/2 длины материнской центриоли, в клетках культуры 3Т3 – 1/3, в клетках культуры СПЭВ – 1/2.

Рост центриоли продолжается и в G2-периоде; теперь её длина составляет 3/4 от размера материнской центриоли гепатоцита (или, например, 2/3 – для клеток щитовидной железы). Все центриоли на этой стадии формируют диплосомы, сателлиты обнаруживаются лишь изредка и при этом лишены головки.

Терминация роста дочерней центриоли обычно наблюдается к митозу: в клетках культуры СПЭВ и 3Т3 в прометафазе, в эпителии щитовидной железы в телофазе или даже в раннем G1-периоде.

Таким образом, дупликация центриолей идет по полуконсервативному механизму, заключающемуся в разъединении диплосомы и формировании новой центриоли в паре со старой. Вопрос о том, почему для образования новой, дочерней, центриоли необходима старая, материнская, центриоль, пока еще остается открытым. Вероятно, материнская центриоль обладает специфическими структурами, принимающими участие в этом процессе. С другой стороны, в литературе существуют данные, подтверждающие возможность образования центриолей de novo, в отсутствие материнской центриоли.

Следует также отметить, что дупликация центриолей, как и репликация ДНК, зависит от активности циклин Е-Cdk2, а также от циклин А-Cdk2. Ингибирование комплекса циклин Е-Cdk2 при помощи р27 блокирует образование центриолей.

Процессы репликации центриолей и расхождения к полюсам во время митоза обеспечивают поддержание постоянного числа центриолей в клетке. При анализе ультраструктуры клеток печени мыши было показано, что число центриолей соответствует плоидности клетки. Вне зависимости от их количества центриоли формируют в клетке единый комплекс, названный центриолярным.

Преобразования, наблюдаемые в центриолярном цикле, связаны с морфологическими изменениями перицентриолярного материала. Морфофункциональные преобразования центросомы в клеточном цикле составляют центросомный цикл. Перицентриолярные сателлиты исчезают в G2-периоде, и вместо них около обеих материнских центриолей начинает образовываться фибриллярное гало – центр организации микротрубочек веретена деления. Ядерный и центросомный циклы синхронизируются в сверочных точках (checkpoints), что обеспечивает своевременную редупликацию ДНК и центриолей.