CENTROMERAS: SĄVOKOS, CHARAKTERISTIKOS, PADĖTIS, FUNKCIJA - BIOLOGIJA - 2025

Į centromeras yra pagrindinis chromosomų struktūros, surengti kartu sesuo chromatidžių, ląstelės dalijimosi metu. Be to, tai yra vieta, kurioje jungiasi verpstės mikrotubulai, kad ląstelių dalijimosi pabaigoje būtų atskirtos chromosomos.

Pirmą kartą centromerus 1882 m. Aprašė gydytojas ir tyrėjas Waltheris Flemmingas (1843–1905), atlikdamas išsamų ląstelių dalijimosi apibūdinimą.

Pagrindinė chromosomos struktūra, kurios centre yra centromeras. Šaltinis: lifeder.com

Centromerai taip pat žinomi kaip „sukibimo sritys“ arba „kinetochoros“. Tačiau dabar žinoma, kad tai yra DNR ir baltymų komplekso, sudarančio kinetochorą, jungimosi vietos.

Sąvokos

Centromero funkcija visose gyvose būtybėse yra vienoda, tačiau kiekviena rūšis pasižymi unikaliomis savybėmis, todėl struktūros, dydžio ir sudėtingumo atžvilgiu gali būti įvairių specifinių skirtumų.

Grafinis žmogaus centromero vaizdas (Šaltinis: Silvia3 per „Wikimedia Commons“) DNR, kuri yra centromerų dalis, nuolat modifikuojasi (evoliucionuoja), o tai reiškia, kad tarp rūšių yra dideli skirtumai, net kai jie evoliuciškai yra labai artimi.

Mokslininkams centromero tyrimas nėra lengva užduotis, nes augaluose ir gyvūnuose šie „struktūros“ ar „regionai“ yra palydovo tipo genomo dalyse (labai pasikartojantys), todėl sudėtinga sudaryti žemėlapius naudojant įprastas sekos nustatymas.

Centromeriniame regione vykstančios mutacijos turi rimtų fiziologinių padarinių žmonėms. Jos struktūros ir funkcijų anomalijos yra mirtinos arba susijusios su įgimtomis ir įgytomis ligomis, vėžiu, nevaisingumu ir gimimo sutrikimais.

Centromerų charakteristikos

Centromerai yra chromosomų dalys, kuriose yra labai pasikartojančios DNR sritys heterochromatino pavidalu. Šie regionai yra specializuoti seserinių chromatidžių prijungimui ir atskyrimui ląstelių dalijimosi metu.

Paprastai centromeruose yra seniausios DNR sekos, išdėstytos paeiliui ir arti sienos tarp heterochromatino ir euchromatino, tai yra, centromerai yra labai heterochromatinės sritys.

Centromerinės sekos reguliariai skirstomos į dvi rūšis: palydovinė DNR ir perkeliami elementai. Abi sekos rūšys atspindi didžiąją dalį DNR, esančios centromeruose.

DNR organizavimas skirtingų rūšių centromerų regionuose (Šaltinis: „Gouttegd“ per „Wikimedia Commons“) Šiuo metu centromerai laikomi sudėtingomis struktūromis, sudarytomis iš genominės DNR, kuriai taikomi skirtingi epigenetiniai procesai.

Kadangi centromerai yra chromatinų dalis iš chromosomų, juos sudaro DNR ir histono baltymų kompleksas, kuris palaiko jų „pakavimą“.

Tačiau centromerinių sričių nukleosomos neturi H3 baltymo histono; vietoj to jie turi variantą, kurį nustato šios srities specialistai ir kuris yra specifinis centromerams.

Šis į histoną panašus baltymas labai skiriasi skirtingoms rūšims. Žinduoliuose tai vadinama CENP-A, nariuotakojuose ji vadinama CID, o grybuose ir mielėse - Cse4.

Dėl specifinių CENH3 baltymo skirtumų centromeruose, jo savybės ir savybės yra naudojami rūšims, ypač centromeriniam regionui, chromosomoms identifikuoti.

Padėtis

Centromero vieta ant chromosomų kariotipuose vaizduojama kaip „susiaurėjimas“, kuris paprastai vadinamas „pirminiu susiaurėjimu“.

Kai kuriuose organizmuose centromerai nerandami viename regione, o yra „difuziniai“, todėl verpstės pluoštai gali jungtis išilgai visos chromosomos. Šios chromosomos yra žinomos kaip difuzinė centromera.

Holocentrinės arba difuzinės centromerų chromosomos ir kitos metacentrinės chromosomos (dar vadinamos „monocentrinėmis“, nes jos turi tik vieną centromerą) diagrama (Šaltinis: „Mandrioli & Manicardi“ per „Wikimedia Commons“) Centromero padėtis rodo formą, kurią įgaus chromosoma. branduolio dalijimosi metu. Jei centromeras yra chromosomos viduryje, jis įgis „V“ formą, nes jis yra atskirtas priešais dalijančiosios ląstelės polius.

Priešingai, jei centromeras yra šalia vieno iš chromosomos galų, tai, atsiskirdamas nuo savo sesers chromatidų, segregacijos metu bus „J“ formos. Panašiai, jei centromeras yra chromosomos galuose, atskyrimas suteikia jai „tvirtą lazdelę“.

Svarbu paminėti, kad centromero padėtis ant chromosomos rodo ryšį tarp abiejų jo rankų ilgio (trumposios arba „p“ ir ilgosios arba „q“). Šis ryšys yra gana specifinis kiekvienai chromosomos rūšiai.

Pagal centromero padėtį atpažįstamos trys chromosomų rūšys:

Chromosomų tipai ir centromero vieta. A: trumpa ranka (p). B: centromeras. C. Ilga ranka (q). D: sesuo chromatid. „I-Telocentric“: centromeras yra netoli viršaus. Ginklai p šiek tiek matomi. II akrocentrinis: q rankos yra ilgesnės nei p rankos, tačiau jos yra ilgesnės nei telocentrikose. III-Submetacentrinis: p ir q pjūviai yra panašaus ilgio, bet ne vienodi. IV-metacentrinis: q ir p ginklai yra vienodo ilgio. „Fockey003“

Telocentrinės chromosomos

Šių chromosomų centre yra vienas iš dviejų chromatino „ginklų“. Jie yra tie, kurie juda kaip standūs strypai, segreguodamiesi link ląstelių dalijimosi polių.

Akrocentrinės chromosomos

Šio tipo chromosomose parodyta, kad centromeras pasislenka labiau į vieną galą, o ne į kitą. Kai ląstelė dalijasi ir chromosomos atsiskiria, akrocentrinės chromosomos įgyja „J“ formą.

Metacentrinės chromosomos

Metacentrinėse chromosomose yra centromerai, esantys visame chromosomos centre, atskiriantys du vienodo ilgio ginklus. Dėl jų centromero išsidėstymo metacentrinės chromosomos išsiskiria V forma per ląstelės dalijimąsi.

Funkcija

Centromerai yra universali efektyvaus chromosomų sekrecijos iš visų eukariotų organizmų priemonė. Tai yra mikrotubulų tvirtinimo vietos, kurios daro tikslią mechaninę jėgą atskirti chromosomas ar chromatides mejozės ar mitozės metu.

Konkrečios centromero funkcijos yra seserinių chromatidžių adhezija ir atskyrimas, mikrotubulų fiksavimas, chromosomų judėjimas atskyrimo link dukterinių ląstelių metu, heterochromatino nustatymas ir, be to, tai kontrolinis taškas. mitozė.

Žinduoliuose į CENP panašūs baltymai randami centromeriniame heterochromatine. Tai gali būti trijų tipų CENP-A, CENP-B ir CENP-C, visi jie dalyvauja montuojant kinetochorą.

CENP-C baltymo nebuvimas gali sukelti rimtų chromosomų atskyrimo klaidų, nes tai yra baltymas, pasižymintis DNR ir „susiejimo savybėmis“ ir tiesiogiai susijęs su chromosomų atskyrimu. chromosomos ir kinetochorinės funkcijos sutrikimas.

Šiuo metu žinoma, kad kai kurie centromerų regionai yra transkripciniu požiūriu aktyvūs. Jie koduoja mažas trukdžių RNR, kurios dalyvauja transkripciniame kai kurių genomo regionų nutildyme.

Šie maži dvigubų juostų RNR nuorašai iš pericentromerinių sričių yra būtini heterochromatino surinkimui ir yra transkripcijos sritys, reguliuojančios veiksmus prieš ląstelių dalijimąsi.

Nuorodos

1. Choo, KA (1997). Centromeras (320 tomas). Oksfordas: Oxford University Press.
2. Finchamas, JRS (2001). Centromeras.
3. T. Fukagawa ir „Earnshaw“, WC (2014 m.). Centromeras: chromatino pagrindas kinetochorinei mašinai. Vystymosi ląstelė, 30 (5), 496–508.
4. Henikoff, S., Ahmad, K., ir Malik, HS (2001). Centromerų paradoksas: stabilus paveldėjimas su greitai besivystančia DNR. Science, 293 (5532), 1098-1102.
5. Plohl, M., Meštrović, N., & Mravinac, B. (2014). Centromerų tapatumas DNR požiūriu. Chromosoma, 123 (4), 313–325.
6. „Westhorpe“, FG ir „Straight“, AF (2015). Centromeras: epigenetinė chromosomų segregacijos kontrolė mitozės metu. Šaltojo pavasario uosto biologinės perspektyvos, 7 (1), a015818.