- koncepty
- Charakteristiky centromér
- pozície
- Telocentrické chromozómy
- Acrocentrické chromozómy
- Metacentrické chromozómy
- funkcie
- Referencie
Tieto centromér sú základným chromozomálne štruktúry, ktoré držia pokope sesterské chromatidu počas bunkového delenia. Ďalej sú to miesta, kde sa mikrotubuly vretena spájajú na oddelenie chromozómov na konci delenia buniek.
Centroméry prvýkrát opísal v roku 1882 lekár a výskumník Walther Flemming (1843-1905), keď vykonal podrobnú charakterizáciu bunkového delenia.
Základná štruktúra chromozómu s centromérou v strede. Zdroj: lifeder.com
Centroméry sú známe aj ako „adhézne oblasti“ alebo „kinetochory“. Teraz je však známe, že ide o väzbové miesta komplexu DNA a proteínov, ktoré tvoria kinetochore.
koncepty
Funkcia centroméry u všetkých živých bytostí je rovnaká, ale každý druh vykazuje jedinečné vlastnosti a môžu existovať interšpecifické rozdiely, pokiaľ ide o štruktúru, veľkosť a zložitosť.
Grafické znázornenie ľudskej centroméry (Zdroj: Silvia3 prostredníctvom Wikimedia Commons) DNA, ktorá je súčasťou centromér, prechádza neustálymi zmenami (vyvíja sa), čo znamená, že medzi druhmi existujú významné rozdiely, aj keď sú evolučne veľmi blízko.
Pre vedcov nie je štúdium centroméry ľahkou úlohou, pretože v rastlinách a zvieratách sú tieto „štruktúry“ alebo „regióny“ obsiahnuté v častiach satelitného genómu (vysoko sa opakujúce), čo sťažuje mapovanie pomocou techník konvenčné sekvenovanie.
Mutácie v centromerickej oblasti majú na človeka vážne fyziologické dôsledky. Abnormality v jeho štruktúre a funkciách sú smrtiace alebo sa spájajú s vrodenými a získanými chorobami, s rakovinou, neplodnosťou a poruchami narodenia.
Charakteristiky centromér
Centroméry sú časti chromozómov, ktoré obsahujú vysoko sa opakujúce oblasti DNA vo forme heterochromatínu. Tieto oblasti sa špecializujú na prichytenie a segregáciu sesterských chromatidov počas delenia buniek.
Vo všeobecnosti centroméry obsahujú najstaršie sekvencie DNA usporiadané postupne a blízko hranice medzi heterochromatínom a euchromatínom, to znamená, že centroméry sú vysoko heterochromatické oblasti.
Centromerické sekvencie sa pravidelne delia na dva typy: satelitná DNA a transponovateľné prvky. Oba typy sekvencií predstavujú väčšinu DNA obsiahnutej v centromerách.
Organizácia DNA v centromerických oblastiach rôznych druhov (Zdroj: Gouttegd prostredníctvom Wikimedia Commons) V súčasnosti sa centroméry považujú za komplexné štruktúry zložené z genomickej DNA, ktorá je podrobená rôznym epigenetickým procesom.
Pretože centroméry sú chromatínovou časťou chromozómov, sú tvorené komplexom proteínov DNA a histónov, ktoré uprednostňujú ich „balenie“.
Nukleozómy centromerických oblastí však neobsahujú proteín histónu H3; namiesto toho majú variant, ktorý odborníci v odbore identifikovali, čo je špecifická pre centroméru.
Tento proteín podobný histónu sa medzi rôznymi druhmi výrazne líši. U cicavcov sa to nazýva CENP-A, v článkonožcoch sa nazýva CID a v hubách a kvasinkách sa nazýva Cse4.
Vďaka špecifickým rozdielom proteínu CENH3 v centromerách sa jeho vlastnosti a vlastnosti používajú na identifikáciu druhov, najmä centromerickej oblasti v chromozómoch.
pozície
Poloha centroméry na chromozómoch je v karyotypoch vizualizovaná ako „zúženie“, ktoré sa všeobecne označuje ako „primárne zúženie“.
U niektorých organizmov sa centroméry nenachádzajú v jednej oblasti, ale sú skôr „rozptýlené“, takže vlákna vretena sa môžu spájať pozdĺž celého chromozómu. Tieto chromozómy sú známe ako difúzna centroméra.
Schéma holocentrického alebo difúzneho chromozómu centroméry a iného metacentrického chromozómu (známeho aj ako „monocentrické“, pretože majú iba jednu centroméru) (Zdroj: Mandrioli a Manicardi prostredníctvom Wikimedia Commons) Poloha centroméry naznačuje tvar, ktorý chromozóm bude mať počas delenia jadra. Ak je centroméra v strede chromozómu, bude mať tvar písmena „V“, keď je segregovaná smerom k opačným pólom deliacej bunky.
Naopak, ak je centroméra blízko jedného z koncov chromozómu, bude mať pri oddelení od svojho sesterského chromatidu tvar „J“ počas segregácie. Podobne, ak je centroméra umiestnená na koncoch chromozómu, oddelenie poskytne jej vzhľad „tuhá tyč“.
Je dôležité spomenúť, že poloha centroméry na chromozóme naznačuje vzťah medzi dĺžkami jej dvoch ramien (krátke alebo „p“ a dlhé alebo „q“). Tento vzťah je celkom špecifický pre každý typ chromozómu.
Podľa polohy centroméry sa rozpoznávajú tri typy chromozómov:
Typy chromozómov a umiestnenie centroméry. A: krátke rameno (p). B: centroméra. C. Dlhé rameno (q). D: sestra chromatid. I-Telocentrický: centroméra je blízko vrcholu. Ramená p sú trochu viditeľné. II-Acrocentrický: q ramená sú dlhšie ako ramená p, ale tie sú dlhšie ako u telocentrikov. III - submetacentrické: ramená p a q majú podobnú dĺžku, ale nie sú rovnaké. IV-metacentrické: ramená q a pa majú rovnakú dĺžku. Fockey003
Telocentrické chromozómy
Tieto chromozómy majú centroméru na konci jedného z dvoch chromatínových „ramien“. Sú to tie, ktoré sa pohybujú vo forme tuhých tyčí počas segregácie smerom k pólom pri delení buniek.
Acrocentrické chromozómy
V tomto type chromozómov sa ukazuje, že centroméra je posunutá viac smerom k jednému z koncov ako k druhému. Keď sa bunka delí a chromozómy sa oddeľujú, acrocentrické chromozómy sú tie, ktoré získajú tvar „J“.
Metacentrické chromozómy
Metacentrické chromozómy majú centroméry umiestnené v strede chromozómu, oddeľujúce dve ramená rovnakej dĺžky. Metacentrické chromozómy sa vďaka umiestneniu ich centroméry vylučujú do tvaru V počas anafázy bunkového delenia.
funkcie
Centroméry sú univerzálnym prostriedkom na účinnú sekréciu chromozómov vo všetkých eukaryotických organizmoch. Sú pripájacími miestami pre mikrotubuly, aby vyvíjali presnú mechanickú silu na oddelenie chromozómov alebo chromatidov počas meiózy alebo mitózy.
Špecifické funkcie centroméry sú adhézia a separácia sesterských chromatidov, fixácia mikrotubulov, pohyb chromozómov počas segregácie smerom k dcérskym bunkám, vytvorenie heterochromatínu a okrem toho predstavujú kontrolný bod mitosis.
U cicavcov sa proteíny podobné CENP nachádzajú v heterochromatíne v centromere. Môžu to byť tri typy CENP-A, CENP-B a CENP-C, pričom všetky sa zúčastňujú na zostavení kinetochore.
Neprítomnosť proteínu CENP-C môže spôsobiť vážne chyby v segregácii chromozómov, pretože ide o proteín, ktorý má vlastnosti väzby na DNA a „samo-asociácie“ a je priamo spojený so segregáciou chromozómov. chromozómy a kinetické poruchy.
V súčasnosti je známe, že niektoré oblasti centromér sú transkripčne aktívne. Tieto kódujú malé interferenčné RNA, ktoré sa podieľajú na transkripčnom umlčaní niektorých oblastí genómu.
Tieto malé dvojpásmové RNA transkripty z pericentromérnych oblastí sú nevyhnutné na zostavenie heterochromatínu a sú transkripčnými oblasťami na reguláciu krokov pred delením buniek.
Referencie
- Choo, KA (1997). Centroméra (zväzok 320). Oxford: Oxford University Press.
- Fincham, JRS (2001). Centromera.
- Fukagawa, T. a Earnshaw, WC (2014). Nadácia centroméra: chromatín pre strojové vybavenie kinetochore. Vývojová bunka, 30 (5), 496-508.
- Henikoff, S., Ahmad, K., & Malik, HS (2001). Paradox centroméry: stabilné dedičstvo s rýchlo sa rozvíjajúcou DNA. Science, 293 (5532), 1098-1102.
- Plohl, M., Meštrović, N., & Mravinac, B. (2014). Identita centromérov z hľadiska DNA. Chromosome, 123 (4), 313-325.
- Westhorpe, FG a Straight, AF (2015). Centroméra: epigenetická kontrola segregácie chromozómov počas mitózy. Perspektívy Cold Spring Harbor v biológii, 7 (1), a015818.