Centrosom

Das Centrosom oder Zentralkörperchen ist ein 1 µm großes Organell. Es spielt in Tierzellen bei der Bildung der Mitosespindel eine große Rolle, weil sich hier die Mikrotubuli bilden, die an den Centromeren der Chromsomen anbinden und die Chromatiden in der Anaphase auseinanderziehen.

Das Centrosom einer Zelle besteht aus zwei Centriolen, die in eine Proteinmatrix (pericentrioläre Matrix) eingebettet sind:

Zwei in eine Proteinmatrix eingebettete Centriolen bilden ein Centrosom
Quelle: engl. Wikipedia, Artikel "Centriole", Autor: Kelvinsong, Lizenz: Creative Commons Attribution 3.0 Unported license.

Die Proteinmatrix ist auf dem Bild aus der engl. Wikipedia leider nicht zu sehen, man muss sie sich dazu denken. Interessant ist, dass die beiden Centriolen rechtwinklig zueinander angeordnet sind und dass sie über Proteine ("interconnecting fibers") miteinander verbunden sind.

Wenn die Zelle in den Zellzyklus eintritt, wird die Centriole verdoppelt. Am Anfang der G₁-Phase wandern die beiden Centiolen des Centrosoms etwas auseinander. In der S-Phase des Zellzyklus, wenn also die DNA-Replikation stattfindet, beginnt an der Basis jeder Centriole das Wachstum einer Tochtercentriole. Auch die Proteinmatrix vergrößert sich dabei. Am Ende der G₂-Phase ist das Wachstum der Tochtercentriolen dann abgeschlossen ^[2].

Zunächst bleibt das Centrosomenpaar noch zusammen, aber vor Beginn der Mitose wandern die beiden Centrosomen dann zu den Zellpolen, wo sich anschließend die Mikrotubuli für die Spindelfasern bilden.

Der Autor / Graphiker Kelvinsong hat den Verdopplungszyklus eines Centosoms sehr schön dargestellt:

Der Centosomen-Zyklus
Quelle: engl. Wikipedia, Artikel "Centriole", Autor: Kelvinsong, Lizenz: Creative Commons Attribution 3.0 Unported license.

Wenn Sie das Bild betrachten, müssen Sie oben links beginnen, hier hängen die beiden Centriolen noch fest zusammen ("Tight link"). Im Schritt 1 lösen sich die beiden Centriolen voneinander ("Centriole disengagement"), und dann wächst in Schritt 2 aus jeder Centriole eine neue kleine Centriole heraus, im rechten Winkel ("Centrosome duplication"). Im Schritt 3 sind die Tochtercentriolen ausgewachsen, in Schritt 4 bildet erweitert sich die Proteinmatrix ("Centrosome maturation"). In Schritt 5 beginnen die beiden Centrosomen sich zu trennen ("Centrosome separation"). In dem gezeigten Schritt 6 hat sich bereits die Mitosespindel voll ausgebildet ("bipolar sindle formation"), aus den Centriolen sind die Spindelfasern herausgewachsen, welche die Chromatiden der in der Äquatorialebene befindlichen Chromosomen auseinander ziehen. In Schritt 7 ist die Zellteilung abgeschlossen, jede Tochterzelle besitzt nun ein vollständiges Centrosom, das wieder aus zwei Centriolen in einer Proteinmatrix besteht.

Wodurch die Verdopplung der Centrosomen genau ausgelöst wird, ist bis heute noch unklar. Man hat Experimente durchgeführt, bei denen man die DNA-Replikation blockiert hat. Bei manchen Zelltypen konnte damit auch die Verdopplung der Centrosomen unterdrückt werden, bei anderen Zelltypen wiederum nicht ^[2].

Was man auf dem Bild nicht sieht: In der Prophase der Mitose sind die zwei Centrosomen mit der Kernhülle verbunden. Wenn sich diese während der Prophase auflöst, können die von den beiden Centrosomen aus wachsenden Spindelfasern mit den Centromeren der Chromosomen Kontakt aufnehmen ^[2].

Centrosomen kommen nicht in höheren Pflanzen vor, nur in "niederen" Pflanzen und in Tieren ^[3].