SENTRIOL: FUNGSI DAN KARAKTERISTIK - ILMU - 2026

The sentriol adalah struktur silinder yang terdiri dari kelompok sel mikrotubulus. Mereka terdiri dari protein tubulin, yang ditemukan di sebagian besar sel eukariotik.

Sepasang sentriol terkait, dikelilingi oleh massa tak berbentuk dari bahan padat yang disebut bahan pericentriolar (PCM) membentuk struktur yang disebut sentrosom.

Sentriol adalah struktur silinder yang terdiri dari kelompok mikrotubulus. Kebanyakan sentriol terdiri dari sembilan set trio mikrotubulus, disusun dalam sebuah silinder.

Fungsi sentriol adalah untuk mengarahkan perakitan mikrotubulus, berpartisipasi dalam organisasi sel (posisi inti dan pengaturan spasial sel), pembentukan dan fungsi flagela dan silia (ciliogenesis) dan pembelahan sel (mitosis dan meiosis).

Sentriol ditemukan dalam struktur seluler yang dikenal sebagai sentrosom dalam sel hewan dan tidak ada dalam sel tumbuhan.

Cacat pada struktur atau jumlah sentriol di setiap sel dapat memiliki konsekuensi yang cukup besar bagi fisiologi suatu organisme, menghasilkan perubahan dalam respons terhadap stres selama peradangan, infertilitas pria, penyakit neurodegeneratif dan pembentukan tumor, antara lain.

Sentriol adalah struktur silinder. Sepasang sentriol terkait, dikelilingi oleh massa tak berbentuk dari bahan padat (disebut "bahan perikentriolar," atau PCM), membentuk struktur komposit yang disebut "sentrosom".

Mereka dianggap tidak penting sampai beberapa tahun yang lalu, ketika disimpulkan bahwa mereka adalah organel utama dalam konduksi pembelahan sel dan duplikasi (mitosis) dalam sel eukariotik (terutama pada manusia dan hewan lain).

Sel

Nenek moyang terakhir dari semua kehidupan di Bumi adalah sel tunggal, dan nenek moyang terakhir dari semua eukariota adalah sel bersilia dengan sentriol.

Setiap organisme terdiri dari sekelompok sel yang berinteraksi. Organisme mengandung organ, organ terdiri dari jaringan, jaringan terdiri dari sel, dan sel terdiri dari molekul.

Semua sel menggunakan "blok bangunan" molekuler yang sama, metode serupa untuk penyimpanan, pemeliharaan, dan ekspresi informasi genetik, dan proses serupa dari metabolisme energi, transportasi molekul, pensinyalan, pengembangan, dan struktur.

Mikrotubulus

Pada hari-hari awal mikroskop elektron, ahli biologi sel mengamati tubulus panjang di sitoplasma yang mereka sebut mikrotubulus.

Mikrotubulus yang mirip secara morfologis diamati membentuk serat dari gelendong mitosis, sebagai komponen dari akson neuron, dan sebagai elemen struktural dalam silia dan flagela.

Pemeriksaan hati-hati terhadap masing-masing mikrotubulus menunjukkan bahwa mereka semua terdiri dari 13 unit longitudinal (sekarang disebut protofilamen) yang terdiri dari protein utama (terdiri dari subunit α-tubulin dan β-tubulin yang terkait erat) dan beberapa protein yang terkait dengan mikrotubulus (PETA).

Selain fungsinya di sel lain, mikrotubulus sangat penting dalam pertumbuhan, morfologi, migrasi, dan polaritas neuron, serta untuk perkembangan, pemeliharaan, dan kelangsungan hidup serta sistem saraf yang efisien. .

Pentingnya interaksi yang halus antara komponen sitoskeleton (mikrotubulus, filamen aktin, filamen perantara, dan septin) tercermin dalam beberapa gangguan neurodegeneratif manusia yang terkait dengan dinamika mikrotubulus abnormal, termasuk penyakit Parkinson dan penyakit Alzheimer.

Silia dan flagela

Silia dan flagela adalah organel yang ditemukan di permukaan sebagian besar sel eukariotik. Mereka dibentuk terutama oleh mikrotubulus dan membran.

Motilitas sperma disebabkan oleh elemen sitoskeletal seluler yang ada di ekornya, yang disebut aksonem. Struktur aksonem terdiri dari 9 kelompok masing-masing 2 mikrotubulus, motor molekuler (dyneins) dan struktur pengaturnya.

Sentriol memainkan peran sentral dalam ciliogenesis dan perkembangan siklus sel. Pematangan sentriol menghasilkan perubahan fungsi, yang mengarah dari pembelahan sel ke pembentukan silia.

Cacat pada struktur atau fungsi aksonem atau silia menyebabkan banyak gangguan pada manusia yang disebut ciliopathies. Penyakit ini mempengaruhi berbagai jaringan, termasuk mata, ginjal, otak, paru-paru, dan motilitas sperma (yang sering menyebabkan kemandulan pada pria).

Sentriol

Sembilan triplet mikrotubulus yang disusun mengelilingi sebuah keliling (membentuk silinder berongga pendek) adalah 'blok penyusun' dan struktur utama sentriol.

Selama bertahun-tahun struktur dan fungsi sentriol diabaikan, meskipun pada tahun 1880-an sentrosom telah divisualisasikan dengan mikroskop cahaya.

Theodor Boveri menerbitkan sebuah karya mani pada tahun 1888, menggambarkan asal mula sentrosom dari sperma setelah pembuahan. Dalam komunikasi singkatnya pada tahun 1887, Boveri menulis bahwa:

“Sentrosom mewakili pusat dinamis sel; Pembelahannya menciptakan pusat-pusat sel anak yang terbentuk, di mana semua komponen seluler lainnya diatur secara simetris… Sentrosom adalah organ pemisah sel yang sebenarnya, ia memediasi pembelahan inti dan seluler ”(Scheer, 2014: 1) . .

Tak lama setelah pertengahan abad ke-20, dengan perkembangan mikroskop elektron, perilaku sentriol dipelajari dan dijelaskan oleh Paul Schafer.

Sayangnya, pekerjaan ini sebagian besar diabaikan karena para peneliti mulai fokus pada temuan Watson dan Krick pada DNA.

Sentrosom

Sepasang sentriol, yang terletak berdekatan dengan nukleus dan tegak lurus satu sama lain, disebut "sentrosom". Salah satu sentriol dikenal sebagai "ayah" (atau ibu). Yang lainnya dikenal sebagai "anak laki-laki" (atau anak perempuan; itu sedikit lebih pendek, dan memiliki alas yang melekat pada pangkal ibu).

Ujung proksimal (pada hubungan dua sentriol) terbenam dalam "awan" protein (mungkin hingga 300 atau lebih) yang dikenal sebagai pusat pengorganisasian mikrotubulus (MTOC), karena menyediakan protein yang diperlukan untuk konstruksi mikrotubulus.

MTOC juga dikenal sebagai "bahan perikentriolar," dan bermuatan negatif. Sebaliknya, ujung distal (jauh dari hubungan dua sentriol) bermuatan positif.

Sepasang sentriol, bersama dengan MTOC di sekitarnya, dikenal sebagai "sentrosom".

Duplikasi sentrosom

Ketika sentriol mulai menggandakan, ayah dan anak terpisah sedikit dan kemudian setiap sentriol mulai membentuk sentriol baru di dasarnya: ayah dengan anak laki-laki baru, dan anak laki-laki dengan anak laki-laki baru ("cucu"). .

Saat terjadi duplikasi sentriol, DNA inti juga menduplikasi dan memisahkan. Artinya, penelitian saat ini menunjukkan bahwa duplikasi sentriol dan pemisahan DNA saling terkait.

Duplikasi dan pembelahan sel (mitosis)

Proses mitosis sering dijelaskan dalam istilah fase inisiator, yang dikenal sebagai "antarmuka", diikuti oleh empat fase perkembangan.

Selama interfase, sentriol menggandakan dan memisahkan menjadi dua pasangan (salah satu dari pasangan ini mulai bergerak menuju sisi berlawanan dari nukleus) dan DNA membelah.

Setelah duplikasi sentriol, mikrotubulus dari sentriol meluas dan menyelaraskan diri di sepanjang sumbu utama nukleus, membentuk "gelendong mitosis."

Pada fase pertama dari empat fase perkembangan (Fase I atau "Profase"), kromosom memadat dan bergerak semakin dekat, dan membran inti mulai melemah dan larut. Pada saat yang sama spindel mitosis dibentuk dengan pasangan sentriol yang sekarang terletak di ujung gelendong.

Pada fase kedua (Fase II atau "Metafase"), string kromosom sejajar dengan sumbu gelendong mitosis.

Pada fase ketiga (Fase III atau "Anafase"), rantai kromosom membelah dan bergerak ke ujung berlawanan dari gelendong mitosis yang sekarang memanjang.

Akhirnya, pada fase keempat (Fase IV atau "Telofase"), membran inti baru terbentuk di sekitar kromosom yang terpisah, gelendong mitosis hancur, dan pemisahan sel mulai lengkap dengan setengah dari sitoplasma yang berjalan dengan setiap nukleus baru.

Di setiap ujung gelendong mitosis, pasangan sentriol memberikan pengaruh penting (tampaknya terkait dengan gaya yang diberikan oleh medan elektromagnetik yang dihasilkan oleh muatan negatif dan positif di ujung proksimal dan distal) selama seluruh proses pembelahan sel.

Sentrosom dan Respon Kekebalan

Paparan stres mempengaruhi fungsi, kualitas dan durasi hidup suatu organisme. Stres yang ditimbulkan, misalnya karena infeksi, dapat menyebabkan peradangan pada jaringan yang terinfeksi, mengaktifkan respons imun dalam tubuh. Respon ini melindungi organisme yang terkena, menghilangkan patogen.

Banyak aspek dari fungsi sistem kekebalan yang terkenal. Namun, peristiwa molekuler, struktural dan fisiologis di mana sentrosom terlibat tetap menjadi teka-teki.

Studi terbaru telah menemukan perubahan dinamis yang tidak terduga dalam struktur, lokasi, dan fungsi sentrosom di bawah kondisi terkait stres yang berbeda. Misalnya, setelah meniru kondisi infeksi, peningkatan PCM dan produksi mikrotubulus ditemukan dalam sel interfase.

Sentrosom di sinaps imun

Sentrosom memiliki peran yang sangat penting dalam struktur dan fungsi sinapsis imunologi (SI). Struktur ini dibentuk oleh interaksi khusus antara sel T dan sel penyaji antigen (APC). Interaksi sel-sel ini memulai migrasi sentrosom menuju SI dan penggandengan selanjutnya ke membran plasma.

Docking sentrosom di SI mirip dengan yang diamati selama ciliogenesis. Namun, dalam kasus ini, ia tidak memulai perakitan silia, melainkan berpartisipasi dalam pengorganisasian SI dan sekresi vesikula sitotoksik untuk melisiskan sel target, menjadi organ kunci dalam aktivasi sel T.

Sentrosom dan Tekanan Panas

Sentrosom adalah target dari “pengawal molekuler” (kumpulan protein yang fungsinya membantu pelipatan, perakitan dan pengangkutan seluler dari protein lain) yang memberikan perlindungan terhadap paparan sengatan panas dan stres.

Faktor stres yang mempengaruhi sentrosom termasuk kerusakan DNA dan panas (seperti yang diderita sel-sel pasien demam). Kerusakan DNA memulai jalur perbaikan DNA, yang dapat mempengaruhi fungsi sentrosom dan komposisi protein.

Tekanan yang ditimbulkan oleh panas menyebabkan modifikasi struktur sentriol, gangguan sentrosom dan inaktivasi lengkap kemampuannya untuk membentuk mikrotubulus, mengubah pembentukan gelendong mitosis dan mencegah mitosis.

Gangguan fungsi sentrosom selama demam bisa menjadi reaksi adaptif untuk menonaktifkan kutub spindel dan mencegah pembelahan DNA abnormal selama mitosis, terutama mengingat potensi disfungsi beberapa protein setelah denaturasi yang diinduksi panas.

Juga, itu bisa memberi sel waktu ekstra untuk memulihkan kumpulan protein fungsionalnya sebelum memulai kembali pembelahan sel.

Konsekuensi lain dari inaktivasi sentrosom selama demam adalah ketidakmampuannya untuk berpindah ke SI untuk mengaturnya dan berpartisipasi dalam sekresi vesikula sitotoksik.

Perkembangan sentriol yang tidak normal

Perkembangan sentriol adalah proses yang cukup kompleks dan, meskipun serangkaian protein pengatur berpartisipasi di dalamnya, berbagai jenis kegagalan dapat terjadi.

Jika ada ketidakseimbangan dalam proporsi protein, sentriol anak mungkin rusak, geometrinya mungkin terdistorsi, sumbu pasangan mungkin menyimpang dari tegak lurus, beberapa sentriol anak dapat berkembang, sentriol anak dapat mencapai panjang penuh sebelum waktu, atau pemisahan pasangan mungkin tertunda.

Ketika ada duplikasi sentriol yang salah atau salah (dengan cacat geometris dan / atau duplikasi ganda), replikasi DNA berubah, ketidakstabilan kromosom (CIN) terjadi.

Demikian pula, cacat sentrosom (misalnya, sentrosom yang membesar atau membesar) menyebabkan CIN, dan mendorong perkembangan beberapa sentriol anak.

Kesalahan perkembangan ini menghasilkan kerusakan sel yang bahkan bisa berujung pada penyakit ganas.

Sentriol abnormal dan sel ganas

Berkat intervensi protein pengatur, ketika kelainan terdeteksi dalam perkembangan sentriol dan / atau sentrosom, sel dapat menerapkan koreksi diri atas kelainan tersebut.

Namun, jika koreksi diri terhadap kelainan tidak tercapai, sentriol abnormal atau multi-anak ("sentriol supernumerary") dapat menyebabkan pembentukan tumor ("tumorigenesis") atau kematian sel.

Sentriol supernumerary cenderung menyatu, mengarah pada pengelompokan sentrosom (karakteristik "amplifikasi sentrosom" dari sel kanker), mengubah polaritas sel dan perkembangan normal mitosis, yang mengakibatkan munculnya tumor.

Sel dengan sentriol supernumerary ditandai dengan kelebihan bahan perikentriolar, gangguan struktur silinder atau panjang sentriol dan sentriol yang berlebihan yang tidak tegak lurus atau posisinya buruk.

Telah dikemukakan bahwa kelompok sentriol atau sentrosom dalam sel kanker dapat berfungsi sebagai "penanda biologis" dalam penggunaan agen terapeutik dan pencitraan, seperti nanopartikel super-paramagnetik.

Referensi

1. Borisy, G., Heald, R., Howard, J., Janke, C., Musacchio, A., & Nogales, E. (2016). Mikrotubulus: 50 tahun sejak tubulin ditemukan. Ulasan Alam Biologi Sel Molekuler, 17 (5), 322-328.
2. Buchwalter, RA, Chen, JV, Zheng, Y., & Megraw, TL Centrosome di Divisi Sel, Perkembangan dan Penyakit. eLS.
3. Gambarotto, D., & Basto, R. (2016). Konsekuensi Cacat Pusat Angka dalam Perkembangan dan Penyakit. Dalam The Microtubule Cytoskeleton (hlm. 117-149). Springer Vienna.
4. Huston, RL (2016). Tinjauan Aktivitas Sentriol, dan Aktivitas Salah, selama Pembelahan Sel. Kemajuan dalam Biosains dan Bioteknologi, 7 (03), 169.
5. Inaba, K., & Mizuno, K. (2016). Disfungsi sperma dan ciliopathy. Kedokteran Reproduksi dan Biologi, 15 (2), 77-94.
6. Keeling, J., Tsiokas, L., & Maskey, D. (2016). Mekanisme seluler kontrol panjang siliaris. Sel, 5 (1), 6.
7. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, CA, Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Amon, A., Martin, KC (2016). Biologi Sel Molekuler. New York: WH Freeman and Company.
8. Matamoros, AJ, & Baas, PW (2016). Mikrotubulus dalam kesehatan dan penyakit degeneratif pada sistem saraf. Buletin Penelitian Otak, 126, 217-225.
9. Pellegrini, L., Wetzel, A., Grannó, S., Heaton, G., & Harvey, K. (2016). Kembali ke tubulus: dinamika mikrotubulus pada penyakit Parkinson. Ilmu Kehidupan Seluler dan Molekuler, 1-26.
10. Scheer, U. (2014). Akar sejarah penelitian sentrosom: penemuan slide mikroskop Boveri di Würzburg. Phil. Trans. R. Soc. B, 369 (1650), 20130469.
11. Severson, AF, von Dassow, G., & Bowerman, B. (2016). Bab Lima-Oosit Perakitan dan Fungsi Spindel Meiotik. Topik terkini dalam biologi perkembangan, 116, 65-98.
12. Soley, JT (2016). Tinjauan komparatif kompleks sentriolar sperma pada mamalia dan burung: Variasi pada suatu tema. Ilmu reproduksi hewan, 169, 14-23.
13. Vertii, A., & Doxsey, S. (2016). Sentrosom: Organel Phoenix dari Respon Kekebalan Tubuh. Biologi Sel Tunggal, 2016.
14. Vertii, A., Hehnly, H., & Doxsey, S. (2016). The Centrosome, Organel Renaisans Multitalenta. Cold Spring Harbor Perspectives in Biology, 8 (12), a025049.
15. Aktivasi Limfosit T Karya asli Pemerintah Federal AS - domain publik. Diterjemahkan oleh BQmUB2012110.
16. Alejandro Porto - Turunan dari File: Aufbau einer Tierischen Zelle.jpg dari Petr94. Skema dasar sel hewan eukariotik.
17. Kelvinsong - Siklus Sentrosom (versi editor) .svg. Diterjemahkan ke dalam bahasa Spanyol oleh Alejandro Porto.
18. Kelvinsong - Memiliki pekerjaan. Diagram sentrosom, tanpa bingkai kuning.
19. Kelvinsong, Centriole-en, CC BY 3.0.
20. NIAID / NIH - Photostream NIAID Flickr. Mikrograf limfosit T manusia (juga disebut sel T) dari sistem kekebalan donor yang sehat.
21. Silvia Márquez dan Andrea Lassalle, Tubulina, CC BY 3.0
22. Diagram spermatozoon yang disederhanakan.svg: Karya turunan Mariana Ruiz: Miguelferig.