Ciliogénesis - Ciliogenesis

La ciliogénesis se define como la construcción de la antena de la célula ( cilios primarios ) o el mecanismo de mediación del líquido extracelular ( cilio móvil ). Incluye el montaje y desmontaje de los cilios durante el ciclo celular . Los cilios son orgánulos importantes de células y participan en numerosas actividades, como la señalización celular , el procesamiento de señales de desarrollo y la dirección del flujo de fluidos como el moco sobre las células y alrededor de ellas. Debido a la importancia de estos procesos celulares, los defectos en la ciliogénesis pueden conducir a numerosas enfermedades humanas relacionadas con cilios no funcionales. La ciliogénesis también puede desempeñar un papel en el desarrollo de la mano derecha / izquierda en los seres humanos.

Formación de cilios

La ciliogénesis ocurre a través de un conjunto ordenado de pasos. Primero, los cuerpos basales de los centríolos deben migrar a la superficie de la célula y unirse a la corteza . A lo largo del camino, los cuerpos basales se adhieren a las vesículas de membrana y el complejo cuerpo basal / vesícula de membrana se fusiona con la membrana plasmática de la célula. La fusión con la membrana plasmática es probablemente lo que forma la membrana de los cilios. La alineación de los cilios en formación está determinada por la posición y orientación originales de los cuerpos basales. Una vez que se determina la alineación, los microtúbulos axonemales se extienden desde el cuerpo basal y van por debajo de la membrana ciliar en desarrollo, formando los cilios.

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 del citoplasma al cilio y transportarse a la punta del cilio por transporte intraflagelar (IFT). Una vez que el cilio está completamente formado, continúa incorporando nueva tubulina en la punta de los cilios. Sin embargo, el cilio no se alarga más porque la tubulina más vieja se degrada simultáneamente. Esto requiere un mecanismo activo que mantenga la longitud ciliar. Las deficiencias en estos mecanismos pueden afectar la motilidad de la célula y la señalización celular entre células.

Tipos de ciliogénesis

La mayoría de los cilios (también conocidos como flagelos) se forman como un compartimento separado en la célula y el proceso se denomina ciliogénesis compartimentada . Sin embargo, el flagelo, un tipo particular de cilio que se encuentra en los espermatozoides se forma de una manera única, lo que se denomina ciliogénesis citosólica (también conocida como ciliogénesis citoplasmática), ya que, en este tipo de ciliogénesis, el axonema del cilio se forma en el citoplasma. o exponerse al citoplasma.

Ciliopatías

Los defectos ciliares pueden conducir a una amplia gama de enfermedades humanas conocidas como ciliopatías que son causadas por mutaciones en proteínas ciliares. Algunas ciliopatías comunes incluyen discinesia ciliar primaria , hidrocefalia , enfermedad poliquística hepática y renal y algunas formas de degeneración de la retina . Algunas investigaciones han demostrado que las mutaciones en las proteínas ciliares pueden conducir a otros de desarrollo y adultos fenotipos tales como Nefronoptisis , síndrome de Bardet-Biedl , síndrome de Alström , y el síndrome de Meckel-Gruber .

Regulación

Diferentes células usan sus cilios para diferentes propósitos, como la señalización sensorial o el movimiento de líquido. Por esta razón, cuándo se forman los cilios y cuánto duran difieren de una célula a otra. Los procesos que controlan la formación, la degradación y la longitud de los cilios deben regularse de alguna manera para garantizar que cada célula pueda realizar sus tareas necesarias.

Formación y remoción

A medida que la célula que contiene el cilio atraviesa el ciclo celular, la ciliogénesis debe regularse. Los cilios generalmente se forman durante el G1 del ciclo celular y se desmontan durante la mitosis . No se sabe por qué los cilios se ensamblan y luego se desmontan, pero se cree que la presencia de cilios puede interferir con la mitosis y, por lo tanto, se eliminan antes de que ocurra la mitosis.

Las células que se han dividido recientemente y están en la etapa G0 del ciclo celular no tienen cilios. Durante G1, el centríolo madre se adhiere a la corteza celular y forma el cilio. Durante la fase S , los centríolos madre y los centríolos hijos (nuevos centríolos) se duplican y se forman nuevos centríolos hijos. Antes de que la mitosis pueda ocurrir en la mayoría de las células, el cilio se reabsorbe nuevamente en la célula. Después de que la célula original se divide en sus dos nuevas células, los cilios se reforman dentro de las células después de que las nuevas células entran en G1.

Largo

Cada tipo de célula tiene una longitud óptima específica para sus cilios. Por lo tanto, la longitud de los cilios debe regularse para asegurar una función óptima de la célula. Se cree que algunos de los mismos procesos que se utilizan para controlar la formación y eliminación de los cilios (como el IFT) se utilizan en la regulación de la longitud de los cilios. La regulación de la longitud ciliar es muy importante porque afecta la forma en que la célula puede usar sus cilios para mover líquido sobre su superficie o conducir la señalización celular. Diferentes ciliopatías pueden deberse a defectos en la longitud ciliar. Por ejemplo, las proteínas que se ha demostrado que causan el síndrome de Meckel-Gruber afectan el control de la longitud ciliar. Sin embargo, los mecanismos que afectan el control de la longitud ciliar no se comprenden muy bien. Hasta que lo estén, será difícil determinar cómo los defectos en la longitud ciliar pueden relacionarse con enfermedades y síndromes ciliopáticos.

Referencias