Concepte, caracteristici, poziție, funcție de centromeri

1755
Egbert Haynes
Concepte, caracteristici, poziție, funcție de centromeri

centromeri acestea sunt structuri cromozomiale fundamentale care țin împreună cromatidele surori în timpul diviziunii celulare. În plus, acestea sunt locul în care microtubulii fusului se unesc pentru a separa cromozomii la sfârșitul diviziunii celulare..

Centromerii au fost descriși pentru prima dată în 1882 de medicul și cercetătorul Walther Flemming (1843-1905), când a efectuat o caracterizare detaliată a diviziunii celulare..

Structura de bază a unui cromozom, cu centromerul în centrul acestuia. Sursa: lifeder.com

Centromerii sunt, de asemenea, cunoscuți ca „regiuni de aderență” sau „kinetochore”. Cu toate acestea, se știe acum că acestea sunt locurile de legare ale complexului de ADN și proteine ​​care formează kinetocorul..

Concepte

Funcția centromerului la toate ființele vii este aceeași, dar fiecare specie prezintă caracteristici unice și pot exista diferențe interspecifice în ceea ce privește structura, dimensiunea și complexitatea..

Reprezentarea grafică a unui centromer uman (Sursa: Silvia3 [CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)] prin Wikimedia Commons)
ADN-ul care face parte din centromeri suferă modificări constante (evoluează), ceea ce implică faptul că se găsesc diferențe semnificative între specii, chiar și atunci când acestea sunt evolutive foarte apropiate.

Pentru oamenii de știință, studiul centromerului nu este o sarcină ușoară, deoarece la plante și animale aceste „structuri” sau „regiuni” sunt conținute în porțiuni ale genomului asemănător unui satelit (foarte repetitiv), ceea ce face dificilă cartografierea utilizând tehnici secvențierea convențională.

Mutațiile din regiunea centromerică au implicații fiziologice grave la om. Anomaliile în structura și funcțiile sale sunt letale sau asociate cu boli congenitale și dobândite, cu cancer, infertilitate și tulburări de naștere..

Caracteristicile centromerului

Centromerii sunt porțiuni de cromozomi care conțin regiuni de ADN foarte repetitive sub formă de heterocromatină. Aceste regiuni sunt specializate în unirea și segregarea cromatidelor surori în timpul diviziunii celulare..

În general, centromerii conțin cele mai „vechi” secvențe de ADN, ordonate succesiv și aproape de limita sau granița dintre heterocromatină și euchromatin, adică centromerii sunt regiuni foarte heterocromatice.

Secvențele centromerice sunt clasificate în mod regulat în două tipuri: ADN satelit și elemente transpozabile. Ambele tipuri de secvențe reprezintă cea mai mare parte a ADN-ului conținut în centromeri..

Organizarea ADN-ului în regiunile centromerice ale diferitelor specii (Sursa: Gouttegd [CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)] prin Wikimedia Commons)
În prezent, centromeri sunt considerați ca structuri complexe compuse din ADN genomic, care este supus diferitelor procese epigenetice.

Deoarece centromerii sunt o porțiune a cromatinei cromozomilor, acestea sunt formate dintr-un complex de proteine ​​ADN și histone care le favorizează „ambalarea”..

Cu toate acestea, nucleosomii regiunilor centromerice nu posedă proteina histonică H3; în schimb, au o variantă pe care specialiștii în domeniu au identificat-o, care este specifică centromerului.

Această proteină asemănătoare histonelor variază considerabil între diferite specii. La mamifere aceasta este cunoscută sub numele de CENP-A, la artropode se numește CID, iar la ciuperci și drojdii a fost numită Cse4.

Datorită diferențelor specifice ale proteinei CENH3 în centromeri, caracteristicile și proprietățile sale sunt utilizate pentru identificarea speciilor, în special a regiunii centromerice din cromozomi..

Poziţie

Localizarea centromerului pe cromozomi este vizualizată în cariotipuri ca o „îngustare”, care este în general numită „constricție primară”.

La unele organisme centromerii nu se găsesc într-o regiune, ci sunt mai degrabă „difuze”, astfel încât fibrele fusului se pot uni de-a lungul întregului cromozom. Acești cromozomi sunt cunoscuți sub numele de centromer difuz.

Diagrama unui cromozom holocentric sau centromer difuz și a unui alt cromozom metacentric (cunoscut și sub numele de „monocentric”, deoarece au un singur centromer) (Sursa: Mandrioli & Manicardi [CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses / by -sa / 2.5)] prin Wikimedia Commons)
Poziția centromerului indică forma pe care cromozomul o va lua în timpul diviziunii nucleului. Dacă centromerul se află în punctul de mijloc al unui cromozom, acesta va lua forma unui „V” deoarece este segregat către polii opuși ai celulei de divizare..

Dimpotrivă, dacă centromerul se află în apropierea unuia dintre capetele unui cromozom, acesta, atunci când se separă de cromatida soră, va avea o formă „J” în timpul segregării. La fel, dacă centromerul este situat la capetele unui cromozom, separarea îi va oferi un aspect de „tijă rigidă”..

Este important de menționat că poziția centromerului pe un cromozom indică relația dintre lungimile celor două brațe ale sale (scurtul sau „p” și lungul sau „q”). Această relație este destul de specifică pentru fiecare tip de cromozom..

În funcție de poziția centromerului, sunt recunoscute trei tipuri de cromozomi:

Tipuri de cromozomi și localizarea centromerului. A: braț scurt (p). B: centromer. C. Braț lung (q). D: cromatida soră. I-Telocentric: centromerul este aproape de vârf. Brațele p oarecum vizibile. II-Acrocentric: brațele q sunt mai lungi decât brațele p, dar acestea sunt mai lungi decât în ​​telocentric. III-Submetacentric: brațele p și q au o lungime similară, dar nu egală. IV-Metacentric: brațele q și p sunt egale în lungime. Fockey003 [CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)]

Cromozomi telocentrici

Acești cromozomi au centromerul la capătul unuia dintre cele două „brațe” ale cromatinei. Acestea sunt cele care se mișcă sub formă de tije rigide în timpul segregării către poli în diviziunea celulară.

Cromozomi acrocentrici

În acest tip de cromozomi, centromerul este deplasat mai mult spre unul dintre capete decât spre celălalt. Când celula se divide și cromozomii se separă, cromozomii acrocentrici sunt cei care dobândesc o formă „J”..

Cromozomi metacentrici

Cromozomii metacentrici au centromeri situați în centrul cromozomului, separând două brațe de lungime egală. Datorită localizării centromerului lor, cromozomii metacentrici secretă în formă de V în timpul anafazei diviziunii celulare.

Funcţie

Centromerii sunt mijloacele universale pentru secreția eficientă a cromozomilor în toate organismele eucariote. Acestea sunt locurile de legare pentru microtubuli pentru a exercita forța mecanică precisă pentru a separa cromozomii sau cromatidele în timpul meiozei sau mitozei..

Funcțiile specifice centromerului sunt aderența și separarea cromatidelor surori, fixarea microtubulilor, mișcarea cromozomilor în timpul segregării către celulele fiice, stabilirea heterocromatinei și, în plus, reprezintă un punct de control al mitozei.

La mamifere, proteinele asemănătoare CENP se găsesc în heterocromatina centromerică. Acestea pot fi de trei tipuri CENP-A, CENP-B și CENP-C, toate participând la asamblarea kinetochore.

Absența proteinei CENP-C poate provoca erori grave în segregarea cromozomilor, deoarece aceasta este o proteină care posedă proprietăți de legare a ADN-ului și de „auto-asociere” și este direct legată de segregarea cromozomilor și a defecțiunii kinetocorei..

În prezent se știe că unele regiuni ale centromerelor sunt active transcripțional. Acestea codifică pentru ARN-urile mici care interferează, care participă la mutarea transcripțională a unor regiuni ale genomului..

Aceste transcripții mici de ARN cu bandă dublă din regiunile pericentromerice sunt esențiale pentru asamblarea heterocromatinei și sunt regiunile transcripționale pentru a regla etapele anterioare diviziunii celulare..

Referințe

  1. Choo, K. A. (1997). Centromerul (Vol. 320). Oxford: Oxford University Press.
  2. Fincham, J. R. S. (2001). Centromer.
  3. Fukagawa, T. și Earnshaw, W. C. (2014). Centromerul: fundația cromatinei pentru mașinile kinetochore. Celula de dezvoltare, 30 (5), 496-508.
  4. Henikoff, S., Ahmad, K. și Malik, H. S. (2001). Paradoxul centromerului: moștenire stabilă cu ADN în evoluție rapidă. Știință, 293 (5532), 1098-1102.
  5. Plohl, M., Meštrović, N. și Mravinac, B. (2014). Identitate de centromer din punct de vedere ADN. Cromozom, 123 (4), 313-325.
  6. Westhorpe, F. G. și Straight, A. F. (2015). Centromerul: controlul epigenetic al segregării cromozomiale în timpul mitozei. Perspectivele Cold Spring Harbor în biologie, 7 (1), a015818.

Nimeni nu a comentat acest articol încă.