Pojmy, charakteristiky, poloha, funkce centromery

The centromery jsou to základní chromozomální struktury, které drží buněčné chromatidy pohromadě během dělení buněk. Kromě toho se jedná o místo, kde se spojují mikrotubuly vřetena a oddělují chromozomy na konci dělení buněk..

Centromery poprvé popsal v roce 1882 lékař a výzkumník Walther Flemming (1843-1905), když provedl podrobnou charakteristiku buněčného dělení..

Centromery jsou také známé jako „adhezní oblasti“ nebo „kinetochore“. Nyní je však známo, že se jedná o vazebná místa komplexu DNA a proteinů, které tvoří kinetochore..

Koncepty

Funkce centromery u všech živých bytostí je stejná, ale každý druh vykazuje jedinečné vlastnosti a mohou existovat mezidruhové rozdíly, pokud jde o strukturu, velikost a složitost..

DNA, která je součástí centromer, prochází neustálými modifikacemi (vyvíjí se), což znamená, že mezi druhy jsou nalezeny významné rozdíly, i když jsou evolučně velmi blízké.

Pro vědce není studium centromery snadným úkolem, protože u rostlin a živočichů jsou tyto „struktury“ nebo „oblasti“ obsaženy v částech satelitního genomu (vysoce se opakujících), což ztěžuje mapování pomocí technik konvenční řazení.

Mutace v centromerické oblasti mají vážné fyziologické důsledky pro člověka. Abnormality v jeho struktuře a funkcích jsou smrtelné nebo spojené s vrozenými a získanými chorobami, s rakovinou, neplodností a porodními poruchami..

Vlastnosti centromery

Centromery jsou části chromozomů, které obsahují vysoce repetitivní oblasti DNA ve formě heterochromatinu. Tyto oblasti se specializují na spojení a segregaci sesterských chromatidů během dělení buněk..

Centromery obecně obsahují nejvíce „nejstarších“ sekvencí DNA, seřazených postupně a blízko hranice nebo hranice mezi heterochromatinem a euchromatinem, tj. Centromery jsou vysoce heterochromatické oblasti.

Centromerické sekvence jsou pravidelně klasifikovány do dvou typů: satelitní DNA a transponovatelné prvky. Oba typy sekvencí představují většinu DNA obsažené v centromerech..

V současné době jsou centromery považovány za komplexní struktury složené z genomové DNA, která je vystavena různým epigenetickým procesům.

Protože centromery jsou částí chromatinu chromozomů, jsou tvořeny komplexem DNA a histonových proteinů, které upřednostňují jejich „obal“.

Nukleosomy centromerických oblastí však nemají protein histonu H3; místo toho mají variantu, kterou odborníci v oboru identifikovali, která je specifická pro centromeru.

Tento protein podobný histonu se u různých druhů značně liší. U savců je to známé jako CENP-A, u členovců se to nazývá CID a u hub a kvasinek se to nazývá Cse4.

Díky specifickým rozdílům proteinu CENH3 v centromerech se jeho vlastnosti a vlastnosti používají k identifikaci druhů, zejména centromerické oblasti v chromozomech..

Pozice

Umístění centromery na chromozomech je v karyotypech zobrazeno jako „zúžení“, které se obecně říká „primární zúžení“.

U některých organismů se centromery nenacházejí v jedné oblasti, ale jsou spíše „difúzní“, takže vlákna vřetena se mohou spojit podél celého chromozomu. Tyto chromozomy jsou známé jako difúzní centroméra.

Poloha centromery naznačuje tvar, který bude mít chromozom během dělení jádra. Pokud je centromera ve středu chromozomu, bude mít tvar „V“, protože je oddělena k opačným pólům dělící se buňky..

Naopak, pokud je centromera blízko jednoho z konců chromozomu, bude mít tento při separaci od svého sesterského chromatidu tvar „J“. Podobně, pokud je centromera umístěna na koncích chromozomu, separace mu dá vzhled „tuhé tyčinky“..

Je důležité zmínit, že poloha centromery na chromozomu naznačuje vztah mezi délkami jeho dvou ramen (krátká nebo „p“ a dlouhá nebo „q“). Tento vztah je zcela specifický pro každý typ chromozomu..

Podle polohy centromery jsou rozeznávány tři typy chromozomů:

Telocentrické chromozomy

Tyto chromozomy mají centromeru na konci jednoho ze dvou chromatinových „ramen“. Jsou to ty, které se pohybují ve formě tuhých tyčí během segregace směrem k pólům v dělení buněk.

Akrocentrické chromozomy

U tohoto typu chromozomů je centromera posunuta více na jeden z konců než na druhý. Když se buňka rozdělí a chromozomy se oddělí, jsou akrocentrické chromozomy ty, které získají tvar „J“..

Metacentrické chromozomy

Metacentrické chromozomy mají centromery umístěné ve středu chromozomu, oddělující dvě ramena stejné délky. Vzhledem k umístění jejich centromery vylučují metacentrické chromozomy ve tvaru V během anafáze buněčného dělení.

Funkce

Centromery jsou univerzální prostředky pro efektivní sekreci chromozomů ve všech eukaryotických organismech. Jsou to vazebná místa pro mikrotubuly, které vyvíjejí přesnou mechanickou sílu k oddělení chromozomů nebo chromatidů během meiózy nebo mitózy..

Specifickými funkcemi centromery jsou adheze a separace sesterských chromatid, fixace mikrotubulů, pohyb chromozomů během segregace směrem k dceřiným buňkám, tvorba heterochromatinu a navíc představují kontrolní bod mitózy.

U savců se proteiny podobné CENP nacházejí v centromérním heterochromatinu. Mohou to být tři typy CENP-A, CENP-B a CENP-C, které se všechny účastní montáže kinetochoru.

Absence proteinu CENP-C může způsobit vážné chyby v segregaci chromozomů, protože se jedná o protein, který má vlastnosti vázající DNA a „samo-asociační“ a přímo souvisí se segregací chromozomů a selháním kinetochore..

V současné době je známo, že některé oblasti centromer jsou transkripčně aktivní. Ty kódují malé interferující RNA, které se účastní transkripčního umlčování některých oblastí genomu..

Tyto malé dvoupásmové transkripty RNA z pericentromerických oblastí jsou nezbytné pro sestavení heterochromatinu a jsou transkripčními oblastmi pro regulaci kroků před buněčným dělením..

Reference

1. Choo, K. A. (1997). Centroméra (svazek 320). Oxford: Oxford University Press.
2. Fincham, J. R. S. (2001). Centroméra.
3. Fukagawa, T. a Earnshaw, W. C. (2014). Základna centromery: chromatin pro strojní zařízení kinetochore. Vývojová buňka, 30 (5), 496-508.
4. Henikoff, S., Ahmad, K., & Malik, H. S. (2001). Paradox centromér: stabilní dědičnost s rychle se rozvíjející DNA. Science, 293 (5532), 1098-1102.
5. Plohl, M., Meštrović, N., & Mravinac, B. (2014). Identita centromery z pohledu DNA. Chromozom, 123 (4), 313-325.
6. Westhorpe, F. G. a Straight, A. F. (2015). Centromera: epigenetická kontrola segregace chromozomů během mitózy. Perspektivy Cold Spring Harbor v biologii, 7 (1), a015818.