El centrosoma

Localización y estructura

El centrosoma o centro celular se localiza al lado del núcleo y está formado por dos estructuras cilíndricas, denominadas centriolos, dispuestas perpendicularmente entre sí y rodeadas por un material amorfo, denominado material pericentriolar. Los microtúbulos citoplasmáticos tienden a irradiar en todas las direcciones y partir del centrosoma.

Los centriolos y los corpúsculos basales de los cilios y flagelos presentan la misma estructura y son inter-convertibles, ya que pueden pasar de ocupar el interior del centrosoma a la base de un cilio.

Los centriolos se forman por duplicación de los centriolos preexistentes. Primero se separan los dos centriolos del centrosoma y a continuación se forma un centriolo hijo perpendicular a cada centriolo original.

A excepción de los vegetales, todas las células eucarióticas tienen un par de centriolos que forman parte del centrosoma.

Estructura de un centrosoma

Función

El centrosoma es el centro organizador de microtúbulos, ya que actúa como núcleo de formación a partir del cual crecen los microtúbulos. Durante la interfase organiza los microtúbulos citoplasmáticos y durante la mitosis se encarga de la disposición de los microtúbulos del huso mitótico. En estos dos casos, los microtúbulos crecen a partir del material asociado a los centriolos, denominado material pericentriolar. No todos los centros organizadores de microtúbulos contienen centriolos; en las células de los vegetales superiores, los microtúbulos del huso mitótico parten de una región difusa (mal definida) que carece de centriolos.

Ciclo del centrosoma

Además de organizar el entramado de microtúbulos en las células, la actividad del centrosoma parece ser necesaria para la consecución del ciclo celular. Este papel está mediado por las proteínas, se estiman en más de 100 diferentes, que se encuentran formando parte de la matriz pericentriolar, bien permanentemente o bien de forma pasajera. Los cambios en la actividad del centrosoma y su papel en las diferentes etapas del ciclo celular depende de la composición de la matriz pericentriolar, la cual es distinta según la fase del ciclo celular en que se encuentre.

Durante la fase G1 del ciclo celular, o cuando se está en fase G0, cada célula posee un solo centrosoma. Sin embargo, cuando una célula pasa el punto de control G1/S y comienza la fase S, además de iniciarse la replicación del ADN, se produce la replicación del centrosoma.

En una célula en división (fase M), en cada extremo del huso mitótico se encuentra un centrosoma, compuesto por dos centriolos posicionados ortogonalmente (en un ángulo de 90°). De esta forma, al final de la mitosis cada célula hija recibirá 1 centrosoma con 2 centriolos. Al final de la fase M, los 2 centriolos se separan en un proceso denominado "desacoplamiento" (o "desorientación"). Según un modelo reciente, el desacoplamiento de los centriolos es un evento necesario para permitir la duplicación subsiguiente, que contribuye a asegurar que los centriolos se dupliquen sólo una vez en cada ciclo celular. También se piensa que el desacoplamiento permite el establecimiento de una conexión proteinácea que mantendrá unidos los 2 futuros centriolos "padres" estrechamente unidos en el siguiente ciclo celular.15 En las células animales, la iniciación de la replicación del ADN y la duplicación del centrosoma están acopladas al menos parcialmente por la activación específica en G1 de la ciclina dependiente de kinasa 2 (CDK2)-ciclina E, pues los centriolos (como el ADN) se duplican durante la fase S del ciclo celular. Durante este proceso clave del ciclo del centrosoma, al lado de cada centriolo "padre" se forma exactamente 1 procentriolo. Los 2 nuevos procentriolos continuan elongándose después, de manera que en G2 el centrosoma está formado por dos pares de centriolos. Hasta este momento, los dos pares de centriolos funcionan como un único MTOC, lo que indica que están conectados de forma estructural. En la transición G2/M, la conexión entre los 2 centriolos "padres" se escinde, y los dos nuevos centrosomas se separan mediante la acción de proteínas motoras dependientes de microtúbulos. Al mismo tiempo, tiene lugar un proceso denominado "maduración" de los centrosomas, que resulta en la incorporación de nuevos complejos γ-TuRC (véase tubulina-γ) y permite un aumento de la actividad de nucleación de microtúbulos. Después de la formación del huso mitótico, los 2 centrosomas se asocian con los 2 polos del huso, segregándose con las dos futuras células hijas y completando así el ciclo del centrosoma.

Ciclo del centrosoma. Esquema de los diferentes pasos por los que pasa el centrosoma durante el ciclo celular. Durante la fase G1 los centriolos del centrosoma pierden su disposición ortogonal. Al comienzo de la fase S se empiezan a nuclear nuevos centriolos, denominados procentriolos, a partir de los preexistentes. Al final de la fase S se inicia la elongación de los procentriolos. Durante la fase G2 hay un crecimiento del material pericentriolar (no indicado en el esquema). Al final de la fase G2 cada par de centriolos con una porción del material pericentriolar migra hacia lugares opuestos de la envuelta nuclear. Durante la fase M se organiza el huso mitótico y del reparto de las cromátidas de cada cromosoma. Al final de la fase M se produce la citocinesis y cada célula hija queda con un centrosoma, pudiendo empezar de nuevo el ciclo celular.

Durante el ciclo celular, los mecanismos que aseguran la replicación del ADN y la correcta segregación de los cromosomas son fundamentalmente post-traduccionales: fosforilación y proteólisis (véase también regulación de la progresión del ciclo celular). Como era de esperar, estos mecanismos también ejercen una función fundamental en el ciclo del centrosoma, de manera que contribuyen a la coordinación de éste con el ciclo de los cromosomas. En concreto, la fosforilación de la proteína Retinoblastoma (pRb) es un evento crítico en dicha coordinación. Otras proteínas implicadas en la regulación del ciclo del centrosoma, además de pRb y cdk2/ciclina-E (mencionadas anteriormente) son Plk4 (también denominada Sak), y algunas otras kinasas que se encuentran desreguladas en tumores, como Plk1, Aurora-A y Nek2.

Por su parte, la proteolisis tiene lugar al final de la mitosis, cuando se rompe la estrecha asociación existente entre los 2 centriolos en cada polo del huso. Algunos estudios indican que la proteasa responsable de este proceso es la Separasa, una enzima que fue identificada originalmente por su función en la separación de cromátidas hermanas (véase también disolución de la cohesión).

Duplicación de los centriolos