CENTROMERE: KÄSITTEET, OMINAISUUDET, SIJAINTI, TOIMINTA - BIOLOGIA - 2026

Sentromeerien ovat olennaisen kromosomaalisen rakenteita, jotka pitävät yhdessä sisarkromatideja solunjakautumisen aikana. Lisäksi nämä ovat paikka, jossa karan mikrotubulukset liittyvät kromosomien erottamiseen solunjaon lopussa.

Lääkäri ja tutkija Walther Flemming (1843-1905) kuvasi sentromeerejä ensimmäisen kerran vuonna 1882, kun hän suoritti yksityiskohtaisen karakterisoinnin solujakautumiselle.

Kromosomin perusrakenne sen keskustassa sentromeerin kanssa. Lähde: lifeder.com

Centromeereja tunnetaan myös nimellä "adheesioalueet" tai "kinetochores". Nyt kuitenkin tiedetään, että nämä ovat DNA-proteiinien ja proteiinien kompleksi- sidoskohtia, jotka muodostavat kinetokorin.

käsitteet

Sentromeerin toiminta kaikissa elävissä olennoissa on sama, mutta jokaisella lajilla on ainutlaatuiset piirteet, ja rakenteessa, koosta ja monimutkaisuudessa voi olla erityisiä eroja.

Ihmisen sentromeerin graafinen esitys (Lähde: Silvia3 Wikimedia Commonsin kautta) Sentromeereihin kuuluvaan DNA: hon tehdään jatkuvia modifikaatioita (kehittyy), mikä tarkoittaa, että lajien välillä on merkittäviä eroja, jopa silloin, kun ne ovat evoluutiossa hyvin läheisiä.

Tutkijoille sentromeerin tutkiminen ei ole helppo tehtävä, koska kasveissa ja eläimissä nämä "rakenteet" tai "alueet" sisältyvät satelliittimaisen genomin osiin (erittäin toistuvat), mikä vaikeuttaa karttaa karttojen avulla tavanomainen sekvensointi.

Centromeerisen alueen mutaatioilla on vakavia fysiologisia vaikutuksia ihmisiin. Sen rakenteen ja toiminnan poikkeavuudet ovat tappavia tai liittyvät synnynnäisiin ja hankittuihin sairauksiin, syöpään, hedelmättömyyteen ja syntymähäiriöihin.

Centromeerin ominaisuudet

Centromeerit ovat osia kromosomeja, jotka sisältävät erittäin toistuvat DNA-alueet heterokromatiinin muodossa. Nämä alueet ovat erikoistuneet sisarkromatidien kiinnittymiseen ja erotteluun solunjakautumisen aikana.

Yleensä sentromeerit sisältävät vanhimmat DNA-sekvenssit, jotka on järjestetty peräkkäin ja lähellä heterokromatiinin ja euchromatiinin välistä rajaa, ts. Sentromeerit ovat erittäin heterokromaattisia alueita.

Centromeeriset sekvenssit luokitellaan säännöllisesti kahteen tyyppiin: satelliitti-DNA ja siirrettävät elementit. Molemmat sekvenssityypit edustavat suurinta osaa sentromeereissä olevasta DNA: sta.

DNA: n organisointi eri lajien sentromeerisillä alueilla (Lähde: Gouttegd Wikimedia Commonsin kautta) Tällä hetkellä sentromeerejä pidetään monimutkaisina rakenteina, jotka koostuvat genomisesta DNA: sta, jolle tehdään erilaisia ​​epigeneettisiä prosesseja.

Koska sentromeerit ovat kromatiomien kromatiiniosa, ne muodostuvat DNA: n ja histoniproteiinien kompleksista, joka suosii niiden "pakkaamista".

Sentromeeristen alueiden nukleosomeilla ei kuitenkaan ole histoni H3 -proteiinia; sen sijaan heillä on variantti, jonka alan ammattilaiset ovat tunnistaneet, joka on sentromeerispesifinen.

Tämä histonin kaltainen proteiini vaihtelee huomattavasti eri lajien välillä. Nisäkkäissä tämä tunnetaan nimellä CENP-A, niveljalkaisissa sitä kutsutaan CID: ksi ja sienissä ja hiivoissa sitä kutsutaan Cse4: ksi.

CENH3-proteiinin spesifisten erojen ansiosta sentromeereissä sen ominaisuuksia ja ominaisuuksia käytetään lajien, etenkin kromosomien sentromeerisen alueen, tunnistamiseen.

asento

Sentromeerin sijainti kromosomeissa esitetään karyotyypeissä "kapenevana", jota yleisesti kutsutaan "primaariseksi supistukseksi".

Joissakin organismeissa sentromeerejä ei löydy yhdeltä alueelta, vaan ne ovat pikemminkin "hajaantuneita", niin että karan kuidut voivat liittyä koko kromosomiin. Nämä kromosomit tunnetaan diffuusiona sentromeerinä.

Kaavio holokeskeisestä tai hajaantuneesta sentromeerikromosomista ja toisesta metakeskeisestä kromosomista (tunnetaan myös nimellä “monokeskeinen”, koska niissä on vain yksi sentromeeri) (Lähde: Mandrioli & Manicardi Wikimedia Commonsin kautta) Sentromeerin sijainti osoittaa kromosomin muodon ytimen jakautumisen aikana. Jos sentromeeri on kromosomin keskipisteessä, sen muoto on ”V”, koska se on erotettu jakautuvan solun vastakkaisia ​​napoja kohti.

Päinvastoin, jos sentromeeri on lähellä kromosomin yhtä päätä, tällä, erotettuna sisarkromatidistaan, on "J" -muoto segregaation aikana. Samoin, jos sentromeeri sijaitsee kromosomin päissä, erottelu antaa sille “jäykän sauvan” ulkonäön.

On tärkeää mainita, että sentromeerin sijainti kromosomissa osoittaa sen kahden varren (lyhyen tai "p": n ja pitkän tai "q: n") välisen suhteen. Tämä suhde on melko spesifinen jokaiselle kromosomityypille.

Sentromeerin sijainnin perusteella tunnistetaan kolmen tyyppiset kromosomit:

Kromosomityypit ja sentromeerin sijainti. A: lyhyt varsi (p). B: sentromeeri. C. Pitkä käsivarsi (q). D: sisarkromatidi. I-Telocentric: sentromeeri on lähellä yläosaa. Aseet p hieman näkyvissä. II-Acrocentric: q harat ovat pidempiä kuin p varret, mutta nämä ovat pidempiä kuin telokeskeissä. III-Submetacentric: varret p ja q ovat samanlaisia, mutta eivät yhtä suuret. IV-metakeskinen: q- ja p-varret ovat yhtä pitkät. Fockey003

Telokestriset kromosomit

Näissä kromosomeissa on sentromeeri kahden kromatiinin “varren” päässä. Ne liikkuvat jäykien sauvojen muodossa segregoitumisen aikana kohti solunjakautumisen napoja.

Akrosentriset kromosomit

Tämän tyyppisissä kromosomeissa sentromeerin on osoitettu siirtyvän enemmän kohti yhtä päätä kuin toista kohti. Kun solu jakautuu ja kromosomit erottuvat, acrosentriset kromosomit saavat "J" -muodon.

Metakeskeiset kromosomit

Metakeskeisissä kromosomeissa on sentromeerejä, jotka sijaitsevat koko kromosomin keskustassa ja erottavat kaksi samanpituista haaraa. Sen vuoksi, että niiden keskuksessa on sijainti, metakeskeiset kromosomit erittyvät V-muotoon solunjakautumisen anafaasin aikana.

toiminto

Centromeerit ovat universaali keino kromosomien tehokkaaseen eritykseen kaikissa eukaryoottisissa organismeissa. Ne ovat mikrotubulusten kiinnityskohtia tarkan mekaanisen voiman aikaansaamiseksi kromosomien tai kromatidien erottamiseksi meioosin tai mitoosin aikana.

Sentromeerin spesifiset toiminnot ovat sisarkromatidien kiinnittyminen ja erottelu, mikrotubulusten kiinnittäminen, kromosomien liikkuminen erotuksen aikana tytärsoluja kohti, heterokromatiinin muodostuminen ja lisäksi ne edustavat mitoosin.

Nisäkkäissä CENP: n kaltaisia ​​proteiineja löytyy sentromeer heterokromatiinista. Näitä voi olla kolmen tyyppisiä CENP-A, CENP-B ja CENP-C, jotka kaikki osallistuvat kinetohorin kokoonpanoon.

CENP-C-proteiinin puuttuminen voi aiheuttaa vakavia virheitä kromosomien segregaatiossa, koska tämä on proteiini, jolla on DNA: ta sitovat ja ”itseyhdistysominaisuudet” ja joka liittyy suoraan kromosomit ja kinetokorin toimintahäiriöt.

Tällä hetkellä tiedetään, että jotkut sentromeerien alueet ovat transkriptionaalisesti aktiivisia. Nämä koodaavat pieniä häiriöitä aiheuttavia RNA: ita, jotka osallistuvat genomin joidenkin alueiden transkriptionaaliseen hiljentämiseen.

Nämä pienet kaksikaistaiset RNA-transkriptit pericentromeerisistä alueista ovat välttämättömiä heterokromatiinin kokoonpanolle ja ovat transkriptionaalisia alueita vaiheiden säätelemiseksi ennen solunjakoa.

Viitteet

1. Choo, KA (1997). Sentromeeri (osa 320). Oxford: Oxford University Press.
2. Fincham, JRS (2001). Sentromeeri.
3. Fukagawa, T., ja Earnshaw, WC (2014). Sentromeeri: kromatiinialusta kinetochore-koneille. Kehityssolu, 30 (5), 496-508.
4. Henikoff, S., Ahmad, K., ja Malik, HS (2001). Sentromeeriparadoksi: vakaa perintö nopeasti kehittyvällä DNA: lla. Science, 293 (5532), 1098 - 1102.
5. Plohl, M., Meštrović, N., ja Mravinac, B. (2014). Centromeerin identiteetti DNA: n näkökulmasta. Kromosomi, 123 (4), 313-325.
6. Westhorpe, FG, ja suora, AF (2015). Sentromeeri: kromosomien eristyksen epigeneettinen hallinta mitoosin aikana. Cold Spring Harbor -perspektiivit biologiassa, 7 (1), a015818.