- Концепции
- Характеристики центромеры
- Позиция
- Телоцентрические хромосомы
- Акроцентрические хромосомы
- Метацентрические хромосомы
- функция
- Ссылки
В центромеры являются фундаментальными хромосомными структурами , которые держат вместе сестринский хроматид во время клеточного деления. Кроме того, это место, где микротрубочки веретена соединяются, чтобы разделить хромосомы в конце деления клетки.
Центромеры были впервые описаны в 1882 году врачом и исследователем Вальтером Флеммингом (1843–1905), когда он провел подробную характеристику клеточного деления.
Основная структура хромосомы с центромерой в центре. Источник: lifeder.com
Центромеры также известны как «области адгезии» или «кинетохоры». Однако теперь известно, что это сайты связывания комплекса ДНК и белков, образующих кинетохоры.
Концепции
Функция центромеры у всех живых существ одинакова, но каждый вид демонстрирует уникальные характеристики, и могут быть межвидовые различия с точки зрения структуры, размера и сложности.
Графическое изображение центромеры человека (Источник: Silvia3 через Wikimedia Commons) ДНК, которая является частью центромеры, претерпевает постоянные модификации (эволюционирует), что означает, что существуют значительные различия между видами, даже если они эволюционно очень близки.
Для ученых изучение центромеры - непростая задача, поскольку у растений и животных эти «структуры» или «области» содержатся в частях спутникового генома (очень повторяющиеся), что затрудняет картирование с использованием методов обычное секвенирование.
Мутации в центромерной области имеют серьезные физиологические последствия для человека. Нарушения его структуры и функций смертельны или связаны с врожденными и приобретенными заболеваниями, с раком, бесплодием и врожденными нарушениями.
Характеристики центромеры
Центромеры - это участки хромосом, которые содержат очень повторяющиеся участки ДНК в форме гетерохроматина. Эти области специализируются на прикреплении и сегрегации сестринских хроматид во время деления клеток.
Как правило, центромеры содержат самые старые последовательности ДНК, упорядоченные последовательно и близко к границе между гетерохроматином и эухроматином, то есть центромеры представляют собой сильно гетерохроматиновые области.
Центромерные последовательности обычно делятся на два типа: сателлитная ДНК и мобильные элементы. Оба типа последовательности представляют большую часть ДНК, содержащейся в центромерах.
Организация ДНК в центромерных регионах разных видов (Источник: Gouttegd через Wikimedia Commons) В настоящее время центромеры рассматриваются как сложные структуры, состоящие из геномной ДНК, которая подвергается различным эпигенетическим процессам.
Поскольку центромеры являются хроматиновой частью хромосом, они образованы комплексом ДНК и гистоновых белков, которые способствуют их «упаковке».
Нуклеосомы центромерных областей, однако, не обладают белком гистона H3; вместо этого у них есть вариант, который специалисты в данной области определили как специфичный для центромеры.
Этот гистоноподобный белок значительно различается у разных видов. У млекопитающих он известен как CENP-A, у членистоногих - CID, а у грибов и дрожжей - Cse4.
Благодаря специфическим различиям белка CENH3 в центромерах, его характеристики и свойства используются для идентификации видов, особенно центромерной области в хромосомах.
Позиция
Расположение центромеры на хромосомах визуализируется в кариотипах как «сужение», которое обычно называют «первичным сужением».
У некоторых организмов центромеры находятся не в одной области, а скорее «диффузны», так что волокна веретена могут соединяться вдоль всей хромосомы. Эти хромосомы известны как диффузные центромеры.
Схема голоцентрической или диффузной центромерной хромосомы и другой метацентрической хромосомы (также известной как «моноцентрическая», поскольку они имеют только одну центромеру) (Источник: Mandrioli & Manicardi через Wikimedia Commons) Положение центромеры указывает на форму, которую примет хромосома во время деления ядра. Если центромера находится в середине хромосомы, она примет форму буквы «V», поскольку она сегрегирована по направлению к противоположным полюсам делящейся клетки.
Напротив, если центромера находится около одного из концов хромосомы, она при отделении от сестринской хроматиды будет иметь J-образную форму во время сегрегации. Точно так же, если центромера расположена на концах хромосомы, разделение придаст ей вид «жесткого стержня».
Важно отметить, что положение центромеры на хромосоме указывает на соотношение между длинами двух ее плеч (короткого или «p» и длинного или «q»). Эта связь довольно специфична для каждого типа хромосомы.
По положению центромеры различают три типа хромосом:
Типы хромосом и расположение центромеры. A: короткое плечо (p). B: центромера. C. Длинная рука (q). D: сестринская хроматида. I-Telocentric: центромера находится ближе к вершине. Руки р несколько видны. II-Акроцентрический: q-рукава длиннее, чем p-рукава, но они длиннее, чем у телецентрических. III-Субметацентрическая: рукава p и q одинаковой длины, но не равны. IV-Метацентрический: q и p рукава равной длины. Fockey003
Телоцентрические хромосомы
Эти хромосомы имеют центромеру на конце одного из двух «плеч» хроматина. Это те, которые перемещаются в форме жестких стержней во время сегрегации к полюсам при делении клеток.
Акроцентрические хромосомы
Показано, что в этом типе хромосом центромера смещена больше к одному из концов, чем к другому. Когда клетка делится и хромосомы разделяются, акроцентрические хромосомы приобретают J-образную форму.
Метацентрические хромосомы
Метацентрические хромосомы имеют центромеры, расположенные по всему центру хромосомы, разделяя два плеча равной длины. Благодаря расположению центромеры метацентрические хромосомы секретируются в форме буквы V во время анафазы деления клеток.
функция
Центромеры - универсальные средства для эффективной секреции хромосом у всех эукариотических организмов. Они являются местами прикрепления микротрубочек для приложения точной механической силы к разделению хромосом или хроматид во время мейоза или митоза.
Специфические функции центромеры - это адгезия и разделение сестринских хроматид, фиксация микротрубочек, движение хромосом во время сегрегации к дочерним клеткам, создание гетерохроматина и, кроме того, они представляют собой контрольную точку митоз.
У млекопитающих CENP-подобные белки обнаруживаются в центромерном гетерохроматине. Они могут быть трех типов CENP-A, CENP-B и CENP-C, все они участвуют в сборке кинетохор.
Отсутствие белка CENP-C может вызвать серьезные ошибки в сегрегации хромосом, поскольку это белок, который обладает свойствами связывания ДНК и «самоассоциации» и напрямую связан с сегрегацией хромосом. хромосомы и нарушение работы кинетохор.
В настоящее время известно, что некоторые участки центромер транскрипционно активны. Они кодируют небольшие интерференционные РНК, которые участвуют в подавлении транскрипции некоторых областей генома.
Эти небольшие двухполосные транскрипты РНК из перицентромерных областей важны для сборки гетерохроматина и являются транскрипционными областями, чтобы регулировать этапы, предшествующие делению клетки.
Ссылки
- Чу, К.А. (1997). Центромера (т. 320). Оксфорд: Издательство Оксфордского университета.
- Финчем, JRS (2001). Центромера.
- Фукагава, Т., и Эрншоу, WC (2014). Центрера: хроматин, основа кинетохорного механизма. Клетка развития, 30 (5), 496-508.
- Хеникофф С., Ахмад К. и Малик Х.С. (2001). Парадокс центромеры: стабильное наследование с быстро эволюционирующей ДНК. Наука, 293 (5532), 1098-1102.
- Плохль, М., Мештрович, Н., и Мравинац, Б. (2014). Идентичность центромеры с точки зрения ДНК. Хромосома, 123 (4), 313-325.
- Весторп, Ф. Г., и Стрейт, А. Ф. (2015). Центрера: эпигенетический контроль сегрегации хромосом во время митоза. Перспективы Колд-Спринг-Харбор в биологии, 7 (1), a015818.