Ciliogénesis
| Ciliogénesis | |
|---|---|
| Detalles | |
| Identificadores | |
| latín | Ciliogénesis |
| EL | H1.00.01.1.01033 |
| Terminología anatómica [editar en Wikidata] | |
La ciliogénesis se define como la construcción de la antena de la célula ( cilios primarios ) o el mecanismo de mediación del fluido extracelular ( cilio móvil ). [1] Incluye el ensamblaje y desensamblaje de los cilios durante el ciclo celular . Los cilios son apéndices importantes de las células y están involucrados en numerosas actividades como la señalización celular , el procesamiento de señales de desarrollo y la dirección del flujo de fluidos como el moco sobre y alrededor de las células. Debido a la importancia de estos procesos celulares, los defectos en la ciliogénesis pueden conducir a numerosas enfermedades humanas relacionadas con cilios no funcionales conocidas como ciliopatías . [1]
Asamblea
Se ha descubierto que los cilios primarios se forman cuando una célula sale del ciclo celular. [2] Los cilios constan de cuatro compartimentos principales: el cuerpo basal en la base, la zona de transición, el axenoma , que es una disposición de nueve microtúbulos dobletes y se considera el núcleo del cilio, y la membrana ciliar. [2] Los cilios primarios contienen nueve microtúbulos dobletes dispuestos como un cilindro en su axenoma y se denotan como un patrón 9+0. [2] Los cilios móviles se denotan como un patrón 9+2 porque contienen dos microtúbulos adicionales en el centro del cilindro que forma el axenoma. [2] Debido a las diferencias entre los cilios primarios y móviles, se observan diferencias en el proceso de formación.
La ciliogénesis se produce a través de un conjunto ordenado de pasos. [3] Los cuerpos basales migran a la superficie de la célula y se adhieren a la corteza celular . En el camino, los cuerpos basales se adhieren a vesículas de membrana que se fusionan con la membrana plasmática de la célula. La alineación de los cilios está determinada por la posición y orientación de los cuerpos basales en este paso. Una vez que se determina la alineación, los microtúbulos axonemales se extienden desde el cuerpo basal y forman los cilios. [1]
Las proteínas deben sintetizarse en el citoplasma de la célula y no pueden sintetizarse dentro de los cilios. Para que el cilio se alargue, las proteínas deben importarse selectivamente desde el citoplasma hacia el cilio y transportarse hasta la punta del cilio mediante transporte intraflagelar (IFT). Una vez que el cilio está completamente formado, continúa incorporando nueva tubulina en la punta de los cilios mientras que la tubulina más vieja se degrada simultáneamente. Esto requiere un mecanismo activo que mantenga la longitud ciliar. Las alteraciones en estos mecanismos pueden afectar la motilidad de la célula y la señalización celular entre células. [1]
Existen dos tipos conocidos de ciliogénesis: compartimentalizada y citosólica. [4] La mayoría de las células experimentan una ciliogénesis compartimentalizada en la que los cilios están envueltos por extensiones de la membrana plasmática durante todo el desarrollo. [4] En la ciliogénesis citosólica, el axenoma debe interactuar con proteínas en el citoplasma, por lo que está directamente expuesto al citoplasma. [4] En algunas células, la ciliogénesis citosólica ocurre después de la ciliogénesis compartimentalizada. [4]
Desmontaje
El desmontaje de los cilios es mucho menos conocido que el ensamblaje de los cilios. A partir de descubrimientos recientes, se han identificado tres tipos distintos de desmontaje de cilios. Una variedad de desmontaje de cilios ocurre cuando la longitud de los cilios se reduce gradualmente hasta que ya no es funcional. [5] Otra categoría de desmontaje de cilios es el desprendimiento, en el que los cilios se separan del cuerpo celular principal. [5] Un ejemplo de esto es Chlamydomonas en el que una enzima de corte conocida como katanina separa los cuerpos basales de los axenomas. [5]
En algunos organismos se ha observado un tercer método de desmontaje de los cilios en el que se internaliza todo el axenoma y luego se desintegra. [2]
Se observa que la presencia de cilios está inversamente relacionada con la progresión del ciclo celular, lo que se puede observar mediante el ensamblaje que ocurre durante la inactividad celular y el desensamblaje que ocurre cuando se estimula el ciclo celular. [2]
Regulación
Las distintas células utilizan sus cilios para distintos fines, como la transmisión de señales sensoriales o el movimiento de fluidos. Por este motivo, el momento en que se forman los cilios y su longitud pueden variar de una célula a otra. Los procesos que controlan la formación, la degradación y la longitud de los cilios deben regularse para garantizar que cada célula pueda realizar las tareas necesarias.
Cada tipo de célula tiene una longitud óptima para sus cilios, que debe regularse para garantizar el funcionamiento óptimo de la célula. Se cree que algunos de los mismos procesos que se utilizan para controlar la formación y eliminación de los cilios (como la IFT) se utilizan en la regulación de la longitud de los cilios. [1] La longitud de los cilios también difiere según en qué parte del ciclo celular se encuentre una célula. [2]
Tres categorías de eventos moleculares que potencialmente regulan el desmontaje de los cilios incluyen la activación de la quinasa AurA y la desacetilación de los microtúbulos, la despolimerización de los microtúbulos y la remodelación de la membrana ciliar. [2]
La regulación de los cilios ha sido poco estudiada; sin embargo, la desregulación de la ciliogénesis está vinculada a varias enfermedades.
Ciliopatías
Los defectos ciliares pueden provocar una amplia variedad de enfermedades humanas conocidas como ciliopatías , que son causadas por mutaciones en las proteínas ciliares. Debido a la gran difusión de los cilios, los defectos pueden causar ciliopatías en muchas regiones diferentes del cuerpo. [4]
Los cilios también desempeñan un papel en la señalización celular y el ciclo celular, por lo que los defectos en ellos pueden tener un impacto grave en la capacidad de la célula para funcionar. [4]
Algunas ciliopatías comunes incluyen discinesia ciliar primaria , hidrocefalia , enfermedad hepática y renal poliquística , algunas formas de degeneración de la retina , nefronoptisis , síndrome de Bardet-Biedl , síndrome de Alström y síndrome de Meckel-Gruber . [6]
Referencias
- ^ abcde Ishikawa H, Marshall WF (abril de 2011). "Ciliogénesis: construcción de la antena de la célula". Nature Reviews. Molecular Cell Biology . 12 (4): 222–234. doi :10.1038/nrm3085. PMID 21427764. S2CID 33628277.
- ^ abcdefgh Patel MM, Tsiokas L (noviembre de 2021). "Información sobre la regulación del desmontaje ciliar". Cells . 10 (11): 2977. doi : 10.3390/cells10112977 . PMC 8616418 . PMID 34831200.
- ^ Sorokin S (noviembre de 1962). "Centriolos y la formación de cilios rudimentarios por fibroblastos y células musculares lisas". The Journal of Cell Biology . 15 (2): 363–77. doi :10.1083/jcb.15.2.363. PMC 2106144 . PMID 13978319.
- ^ abcdef Avidor-Reiss T, Leroux MR (diciembre de 2015). "Mecanismos compartidos y distintos de la ciliogénesis compartimentalizada y citosólica". Current Biology . 25 (23): R1143–R1150. Bibcode :2015CBio...25R1143A. doi :10.1016/j.cub.2015.11.001. PMC 5857621 . PMID 26654377.
- ^ abc Sánchez I, Dynlacht BD (junio de 2016). "Ensamblaje y desensamblaje del cilio". Nature Cell Biology . 18 (7): 711–717. doi :10.1038/ncb3370. PMC 5079433 . PMID 27350441.
- ^ Badano JL, Mitsuma N, Beales PL, Katsanis N (septiembre de 2006). "Las ciliopatías: una clase emergente de trastornos genéticos humanos". Revisión anual de genómica y genética humana . 7 (1): 125–148. doi :10.1146/annurev.genom.7.080505.115610. PMID 16722803.
