CENTROMERE: BEGREPP, EGENSKAPER, POSITION, FUNKTION - BIOLOGI - 2025

De centromerer är en grundläggande kromosomstrukturer som håller ihop systerkromatider under celldelningen. Dessutom är det här platsen där mikrotubulorna i spindeln går samman för att separera kromosomerna i slutet av celldelningen.

Centromerer beskrevs först 1882 av läkaren och forskaren Walther Flemming (1843-1905), då han utförde en detaljerad karaktärisering av celldelningen.

Grundläggande struktur för en kromosom, med centromeren i mitten av den. Källa: lifeder.com

Centromerer är också kända som "vidhäftningsregioner" eller "kinetokorer." Det är emellertid nu känt att dessa är bindningsställena för komplexet av DNA och proteiner som bildar kinetokoren.

begrepp

Centromerens funktion i alla levande varelser är densamma, men varje art visar unika egenskaper, och det kan finnas mellanspecifika skillnader vad gäller struktur, storlek och komplexitet.

Grafisk representation av en mänsklig centromerer (Källa: Silvia3 via Wikimedia Commons) DNA som är en del av centromererna genomgår ständiga förändringar (utvecklas), vilket innebär att betydande skillnader finns mellan arter, även om dessa är evolutionärt mycket nära.

För forskare är studiet av centromeren inte en lätt uppgift, eftersom hos "växter" eller "regioner" i växter och djur finns i delar av det satellitliknande genomet (mycket repetitivt), vilket gör det svårt att kartlägga med hjälp av tekniker av konventionell sekvensering.

Mutationer i den centromera regionen har allvarliga fysiologiska konsekvenser hos människor. Abnormiteter i dess struktur och funktioner är dödliga eller förknippade med medfödda och förvärvade sjukdomar, med cancer, infertilitet och födelsestörningar.

Centromereegenskaper

Centromerer är delar av kromosomer som innehåller mycket repetitiva DNA-regioner i form av heterokromatin. Dessa regioner är specialiserade för fästning och segregering av systerkromatider under celldelning.

Generellt innehåller centromerer de äldsta DNA-sekvenserna, ordnade i följd och nära gränsen mellan heterokromatin och eukromatin, det vill säga centromerer är mycket heterokromatiska regioner.

Centromera sekvenser klassificeras regelbundet i två typer: satellit-DNA och transponerbara element. Båda typerna av sekvenser representerar det mesta av DNA som finns i centromererna.

Organisering av DNA i de centromera regionerna av olika arter (Källa: Gouttegd via Wikimedia Commons) För närvarande betraktas centromerer som komplexa strukturer bestående av genomiskt DNA, som utsätts för olika epigenetiska processer.

Eftersom centromererna är en kromatindel av kromosomerna, bildas de av ett komplex av DNA och histonproteiner som gynnar deras "förpackning".

Nukleosomerna i de centromera regionerna har emellertid inte histon-H3-proteinet; istället har de en variant som fackmannen på området har identifierat som, som är centromere specifik.

Detta histonliknande protein varierar avsevärt mellan olika arter. Hos däggdjur kallas detta CENP-A, i leddjur kallas det CID och hos svampar och jästar har det kallats Cse4.

Tack vare de specifika skillnaderna i CENH3-proteinet i centromererna används dess egenskaper och egenskaper för identifiering av arter, speciellt i den centromera regionen i kromosomerna.

Placera

Placeringen av centromeren på kromosomer visualiseras i karyotyper som en "förträngning" som vanligtvis kallas en "primär förträngning."

I vissa organismer finns centromererna inte i en region utan är snarare "diffusa", så att fibrerna i spindeln kan gå samman längs hela kromosomen. Dessa kromosomer är kända som diffus centromer.

Diagram över en holocentrisk eller diffus centromere-kromosom och en annan metacentrisk kromosom (även känd som "monocentrisk", eftersom de bara har en centromere) (Källa: Mandrioli & Manicardi via Wikimedia Commons). under uppdelningen av kärnan. Om centromeren är mittpunkten för en kromosom, kommer den att ha formen av en "V" när den är segregerad mot motsatta poler i delningscellen.

Tvärtom, om centromeren är nära en av ändarna på en kromosom, kommer denna, när den separeras från sin systerkromatid, att ha en "J" -form under segregering. På samma sätt, om centromeren är belägen i änden av en kromosom, kommer separationen att ge den ett "styvt stav" -utseende.

Det är viktigt att nämna att centromerens placering på en kromosom indikerar förhållandet mellan längden på dess två armar (den korta eller "p" och den långa eller "q"). Detta förhållande är ganska specifikt för varje typ av kromosom.

Enligt centromerens position erkänns tre typer av kromosomer:

Kromosomtyper och placering av centromeren. A: kort arm (p). B: centromere. C. Lång arm (q). D: systerkromatid. I-Telocentric: centromeren är nära toppen. Armar p något synliga. II-Acrocentric: q armar är längre än p armar, men dessa är längre än i telocentrics. III-Submetacentric: armarna p och q är lika långa men inte lika. IV-metacentrisk: q- och p-armar lika långa. Fockey003

Telocentriska kromosomer

Dessa kromosomer har centromeren i slutet av en av de två kromatinarmarna. Det är de som rör sig i form av styva stavar under segregering mot polerna i celldelning.

Akrocentriska kromosomer

I denna typ av kromosomer visas centromeren att förskjutas mer mot den ena änden än mot den andra. När cellen delar sig och kromosomerna separeras är de akrocentriska kromosomerna de som får en "J" -form.

Metacentriska kromosomer

Metacentriska kromosomer har centromerer belägna i hela kromosomen och separerar två armar av samma längd. På grund av deras centromers läge utsöndras metacentriska kromosomer i en V-form under celldelningen.

Fungera

Centromerer är de universella medlen för effektiv utsöndring av kromosomer i alla eukaryota organismer. De är bindningsställena för mikrotubuli för att utöva den exakta mekaniska kraften för att separera kromosomer eller kromatider under meios eller mitos.

De specifika funktionerna för centromeren är vidhäftningen och separationen av systerkromatiderna, fixeringen av mikrotubulorna, förflyttningen av kromosomerna under segregering mot dottercellerna, etablering av heterokromatin och dessutom representerar de en kontrollpunkt för mitos.

Hos däggdjur finns CENP-liknande proteiner i centromere heterokromatinet. Dessa kan vara av tre typer CENP-A, CENP-B och CENP-C, som alla deltar i montering av kinetochore.

Frånvaron av CENP-C-protein kan orsaka allvarliga fel i segregeringen av kromosomer, eftersom detta är ett protein som har DNA-bindande och "självassocierande" egenskaper och är direkt relaterat till segregeringen av kromosomer och kinetokore-funktionsfel.

Det är för närvarande känt att vissa regioner i centromererna är transkriptionellt aktiva. Dessa kodar för små interferens-RNA, som deltar i transkriptionell tystnad av vissa regioner i genomet.

Dessa små dubbelband-RNA-transkript från de pericentromera regionerna är väsentliga för sammansättningen av heterokromatin och är de transkriptionella regionerna för att reglera stegen före celldelning.

referenser

1. Choo, KA (1997). Centromeren (vol. 320). Oxford: Oxford University Press.
2. Fincham, JRS (2001). Centromeren.
3. Fukagawa, T., & Earnshaw, WC (2014). Centromeren: kromatinfundament för kinetokore-maskiner. Utvecklingscell, 30 (5), 496-508.
4. Henikoff, S., Ahmad, K., & Malik, HS (2001). Centromereparadoxen: stabil arv med snabbt utvecklande DNA. Science, 293 (5532), 1098-1102.
5. Plohl, M., Meštrović, N., & Mravinac, B. (2014). Centromereidentitet från DNA-synvinkel. Kromosom, 123 (4), 313-325.
6. Westhorpe, FG, & Straight, AF (2015). Centromeren: epigenetisk kontroll av kromosomsegregation under mitos. Cold Spring Harbor-perspektiv i biologi, 7 (1), a015818.