CENTROMERE: BEGREBER, EGENSKABER, POSITION, FUNKTION - BIOLOGI - 2025

De centromerer er et grundlæggende kromosomale strukturer, der holder sammen søsterchromatider under celledeling. Derudover er dette stedet, hvor mikrotubulierne i spindlen går sammen for at adskille kromosomerne ved slutningen af ​​celledelingen.

Centromerer blev først beskrevet i 1882 af lægen og forskeren Walther Flemming (1843-1905), da han udførte en detaljeret karakterisering af celledelingen.

Grundlæggende struktur af et kromosom med centromeren i midten af ​​det. Kilde: lifeder.com

Centromerer er også kendt som "adhæsionsregioner" eller "kinetochores." Det er imidlertid nu kendt, at dette er bindingsstederne for komplekset af DNA og proteiner, der danner kinetochoren.

Begreber

Centromerens funktion i alle levende væsener er den samme, men hver art viser unikke egenskaber, og der kan være interspecifikke forskelle med hensyn til struktur, størrelse og kompleksitet.

Grafisk repræsentation af en menneskelig centromere (Kilde: Silvia3 via Wikimedia Commons) DNA'et, der er en del af centromererne, gennemgår konstante ændringer (udvikler sig), hvilket indebærer, at der er betydelige forskelle mellem arter, selv når disse evolutionært er meget tæt.

For forskere er undersøgelsen af ​​centromer ikke en let opgave, da hos planter og dyr er disse "struktur" eller "regioner" indeholdt i dele af satellittypegenomet (meget gentagne), hvilket gør det vanskeligt at kortlægge ved hjælp af teknikker til konventionel sekventering.

Mutationer i den centromere region har alvorlige fysiologiske implikationer hos mennesker. Unormaliteter i dens struktur og funktioner er dødelige eller forbundet med medfødte og erhvervede sygdomme, med kræft, infertilitet og fødselsforstyrrelser.

Centromereegenskaber

Centromerer er dele af kromosomer, der indeholder meget gentagne regioner af DNA i form af heterochromatin. Disse regioner er specialiserede til tilknytning og segregering af søsterchromatider under celledeling.

Generelt indeholder centromerer de ældste DNA-sekvenser, der er ordnet i rækkefølge og tæt på grænsen mellem heterochromatin og euchromatin, det vil sige centromerer er stærkt heterochromatiske regioner.

Centromere sekvenser klassificeres regelmæssigt i to typer: satellit-DNA og transponerbare elementer. Begge typer sekvens repræsenterer det meste af DNA'et indeholdt i centromererne.

Organisering af DNA i de centromere regioner af forskellige arter (Kilde: Gouttegd via Wikimedia Commons) I øjeblikket betragtes centromerer som komplekse strukturer sammensat af genomisk DNA, der udsættes for forskellige epigenetiske processer.

Da centromererne er en kromatinedel af kromosomerne, dannes de af et kompleks af DNA og histonproteiner, der favoriserer deres "emballering".

Nukleosomerne i de centromere regioner besidder imidlertid ikke histon-H3-proteinet; i stedet har de en variant, som fagmanden har identificeret som, som er centromerspecifik.

Dette histonlignende protein varierer betydeligt mellem forskellige arter. Hos pattedyr kaldes dette CENP-A, i leddyr kaldes det CID og i svampe og gær kaldes det Cse4.

Takket være de specifikke forskelle i CENH3-proteinet i centromererne bruges dets egenskaber og egenskaber til identifikation af arter, især af det centromere område i kromosomerne.

Position

Placeringen af ​​centromererne på kromosomerne visualiseres i karyotyper som en "indsnævring", der generelt kaldes en "primær indsnævring."

I nogle organismer findes centromererne ikke i et område, men er snarere "diffuse", så fibrene i spindlen kan samles langs hele kromosomet. Disse kromosomer er kendt som diffus centromer.

Diagram over et holocentrisk eller diffus centromere-kromosom og et andet metacentrisk kromosom (også kendt som "monocentrisk", da de kun har en centromere) (Kilde: Mandrioli & Manicardi via Wikimedia Commons) Centromerens placering indikerer den form, som kromosomet vil have under opdelingen af ​​kernen. Hvis centromeren er i midtpunktet for et kromosom, vil den have formen af ​​en "V", når den er adskilt mod modsatte poler i den delende celle.

Tværtimod, hvis centromeren er nær en af ​​enderne af et kromosom, vil dette, når det adskilles fra dets søsterchromatid, have en "J" -form under segregering. Ligeledes, hvis centromeren er placeret i enderne af et kromosom, vil adskillelsen give den et "stift stang" -udseende.

Det er vigtigt at nævne, at centromerernes placering på et kromosom indikerer forholdet mellem længden af ​​dets to arme (den korte eller "p" og den lange eller "q"). Dette forhold er ganske specifikt for hver type kromosom.

I henhold til centromererens position genkendes tre typer kromosomer:

Kromosomtyper og placering af centromeren. A: kort arm (p). B: centromere. C. Lang arm (q). D: søsterchromatid. I-Telocentric: Centromeren er nær toppen. Arme p noget synligt. II-acrocentric: q arme er længere end p arme, men disse er længere end i telocentriske. III-submetacentrisk: armene p og q er ens i længden, men ikke ens. IV-metacentrisk: q og p arme lige lange. Fockey003

Telocentriske kromosomer

Disse kromosomer har centromeren i slutningen af ​​en af ​​de to kromatin "arme". Det er dem, der bevæger sig i form af stive stænger under segregering mod polerne i celledeling.

Akrocentriske kromosomer

I denne type kromosomer vises centromeren at være forskudt mere mod den ene ende end mod den anden. Når cellen deler sig, og kromosomerne adskilles, er de akrocentriske kromosomer dem, der får en "J" -form.

Metacentriske kromosomer

Metacentriske kromosomer har centromerer placeret i hele midten af ​​kromosomet, der adskiller to arme af samme længde. På grund af placeringen af ​​deres centromer, udskilles metacentriske kromosomer i en V-form under anafase af celledeling.

Fungere

Centromerer er de universelle midler til effektiv udskillelse af kromosomer i alle eukaryote organismer. De er fastgørelsesstederne for mikrotubuli til at udøve den nøjagtige mekaniske kraft til at adskille kromosomer eller kromatider under meiose eller mitose.

De specifikke funktioner i centromer er adhæsion og adskillelse af søsterchromatider, fixering af mikrotubuli, bevægelse af kromosomer under segregering mod datterceller, etablering af heterochromatin og derudover repræsenterer et kontrolpunkt for mitose.

Hos pattedyr findes CENP-lignende proteiner i centromere heterochromatin. Disse kan være af tre typer CENP-A, CENP-B og CENP-C, som alle deltager i samlingen af ​​kinetochore.

Fraværet af CENP-C-protein kan forårsage alvorlige fejl i segregeringen af ​​kromosomer, da dette er et protein, der har DNA-bindende og "selvassocierende" egenskaber og er direkte relateret til segregeringen af kromosomer og kinetokorefunktion.

Det er i øjeblikket kendt, at nogle regioner i centromererne er transkriptionelt aktive. Disse koder for små interferens-RNA'er, der deltager i transkriptionel lyddæmpning af nogle områder af genomet.

Disse små RNA-transkripter med dobbeltbånd fra de pericentromere regioner er essentielle til samlingen af ​​heterochromatin og er de transkriptionelle regioner til at regulere trinnene før celledeling.

Referencer

1. Choo, KA (1997). Centromeren (bind 320). Oxford: Oxford University Press.
2. Fincham, JRS (2001). Centromer.
3. Fukagawa, T., & Earnshaw, WC (2014). Centromeren: kromatinfundament til kinetochore-maskineriet. Udviklingscelle, 30 (5), 496-508.
4. Henikoff, S., Ahmad, K., & Malik, HS (2001). Centromereparadokset: stabil arv med hurtigt udviklende DNA. Science, 293 (5532), 1098-1102.
5. Plohl, M., Meštrović, N., & Mravinac, B. (2014). Centromer identitet fra DNA synspunkt. Kromosom, 123 (4), 313-325.
6. Westhorpe, FG, & Straight, AF (2015). Centromeren: epigenetisk kontrol af kromosomsegregering under mitose. Cold Spring Harbour-perspektiver i biologi, 7 (1), a015818.