CENTROMĒRS: JĒDZIENI, RAKSTURLIELUMI, NOVIETOJUMS, FUNKCIJA - BIOLOĢIJA - 2025

Par centromēras Ir būtiski hromosomu struktūras, kas tur kopā māshromatīdas šūnu dalīšanās laikā. Turklāt šīs ir vieta, kur vārpstas mikrotubulas pievienojas, lai šūnu dalīšanas beigās atdalītu hromosomas.

Centromeres pirmo reizi aprakstīja 1882. gadā ārsts un pētnieks Valters Flemmings (1843–1905), kad viņš veica detalizētu šūnu dalīšanās raksturojumu.

Hromosomas pamatbūve, kuras centrā ir centromērs. Avots: lifeder.com

Centromērus sauc arī par "saķeres reģioniem" vai "kinetochoriem". Tomēr tagad ir zināms, ka šīs ir DNS un olbaltumvielu kompleksa, kas veido kinetohoru, saistošās vietas.

Koncepcijas

Centromēra funkcija visām dzīvajām būtnēm ir vienāda, taču katrai sugai piemīt unikālas īpašības, un struktūras, lieluma un sarežģītības ziņā var būt atšķirīgas atšķirības.

Cilvēka centromēra grafiskais attēlojums (Avots: Silvia3, izmantojot Wikimedia Commons) DNS, kas ir daļa no centromēriem, tiek nepārtraukti modificēti (attīstās), kas nozīmē, ka starp sugām pastāv būtiskas atšķirības, pat ja tās evolucionāri ir ļoti tuvu.

Zinātniekiem centromēra izpēte nav viegls uzdevums, jo augos un dzīvniekos šie "uzbūves" vai "reģioni" ir ietverti satelītam līdzīga genoma daļās (ļoti atkārtojas), padarot to grūti kartējamu, izmantojot parasto sekvencēšanu.

Centromerālā reģiona mutācijām ir nopietna fizioloģiska ietekme uz cilvēkiem. Tās struktūras un funkciju novirzes ir letālas vai saistītas ar iedzimtām un iegūtām slimībām, ar vēzi, neauglību un dzimšanas traucējumiem.

Centromēra raksturojums

Centromēri ir hromosomu daļas, kas satur ļoti atkārtotus DNS reģionus heterohromatīna formā. Šie reģioni ir specializēti māsu hromatīdu piestiprināšanai un atdalīšanai šūnu dalīšanas laikā.

Parasti centromēros ir vecākās DNS sekvences, kas sakārtotas pēc kārtas un tuvu robežai starp heterochromatīnu un euchromatin, tas ir, centromēri ir izteikti heterohromatiski reģioni.

Centromēriskās sekvences regulāri klasificē divos veidos: satelīta DNS un transponējamie elementi. Abi sekvences veidi pārstāv lielāko daļu DNS, kas atrodas centromēros.

DNS organizēšana dažādu sugu centromēros reģionos (Avots: Gouttegd, izmantojot Wikimedia Commons) Pašlaik centromērus uzskata par sarežģītām struktūrām, kas sastāv no genoma DNS, kurai tiek pakļauti dažādi epiģenētiski procesi.

Tā kā centromēri ir hromosomu hromatīna daļa, tos veido DNS un histonu olbaltumvielu komplekss, kas veicina to "iesaiņošanu".

Centromerālo reģionu nukleosomās tomēr nav histona H3 olbaltumvielu; tā vietā viņiem ir variants, kuru speciālisti ir identificējuši un kurš ir specifisks centromēram.

Šis histonam līdzīgais proteīns dažādās sugās ievērojami atšķiras. Zīdītājiem to sauc par CENP-A, posmkājos to sauc par CID, sēnītēs un raugos to sauc par Cse4.

Pateicoties īpašajām CENH3 olbaltumvielu atšķirībām centromēros, to īpašības un īpašības izmanto sugu identificēšanai, it īpaši centromēra apgabala hromosomās.

Pozīcija

Centromēra atrašanās vieta uz hromosomām kariotipos tiek vizualizēta kā "sašaurināšanās", ko parasti sauc par "primāro sašaurinājumu".

Dažos organismos centromēri neatrodas vienā reģionā, bet ir diezgan "izkliedēti", lai vārpstas šķiedras varētu pievienoties visā hromosomā. Šīs hromosomas sauc par difūzo centromēru.

Holocentriskas vai difūzas centromēru hromosomas un citas metacentriskas hromosomas (pazīstamas arī kā “monocentriskas”, jo tām ir tikai viens centromērs) diagramma (Avots: Mandrioli & Manicardi, izmantojot Wikimedia Commons) Centromēra atrašanās vieta norāda hromosomas formu kodola dalīšanas laikā. Ja centromērs atrodas hromosomas viduspunktā, tam būs “V” forma, jo tas ir atdalīts pret dalāmās šūnas pretējiem poliem.

Tieši pretēji, ja centromērs atrodas netālu no viena hromosomas gala, tad, atdaloties no māsas hromatīda, segregācijas laikā būs “J” forma. Tāpat, ja centromērs atrodas hromosomas galos, atdalīšana tam piešķir “stingru stieni”.

Svarīgi pieminēt, ka centromēra atrašanās vieta uz hromosomas norāda uz saistību starp tā abu roku garumu (īso vai "p" un garo vai "q"). Šīs attiecības ir diezgan specifiskas katram hromosomu tipam.

Atbilstoši centromēra stāvoklim tiek atzīti trīs hromosomu veidi:

Hromosomu tipi un centromēra atrašanās vieta. A: īsa roka (p). B: centromērs. C. Garā roka (q). D: māsa hromatid. I-Telocentrisks: centromērs atrodas augšpusē. Ieroči p nedaudz redzami. II-akrocentriski: q ieroči ir garāki nekā p, bet tie ir garāki nekā telocentriskos. III-submetacentriski: p un q ir līdzīgi, bet nav vienādi. IV-metacentriski: q un p rokas vienāda garuma. Fockey003

Telocentriskas hromosomas

Šīm hromosomām ir centromērs vienas no divām hromatīna “ieročiem” galā. Tie ir tie, kas pārvietojas stingru stieņu veidā, veicot segregāciju pret poliem šūnu dalīšanas laikā.

Akrocentriskas hromosomas

Šāda veida hromosomās tiek parādīts, ka centromērs ir vairāk novirzīts uz vienu no galiem, nevis uz otru. Kad šūna dalās un hromosomas atdalās, akrocentriskās hromosomas iegūst "J" formu.

Metacentriskas hromosomas

Metacentriskām hromosomām ir centromēri, kas izvietoti visā hromosomas centrā, atdalot divas vienāda garuma rokas. Sakarā ar to centromēru atrašanās vietu, metacentriskās hromosomas izdalās V formā šūnu dalīšanās anafāzes laikā.

Funkcija

Centromēri ir universāli līdzekļi efektīvai hromosomu sekrēcijai visos eikariotu organismos. Tās ir mikrotubulu piestiprināšanas vietas, lai meiozes vai mitozes laikā izdarītu precīzu mehānisku spēku, lai atdalītu hromosomas vai hromatīdus.

Konkrētās centromēra funkcijas ir māsu hromatīdu adhēzija un atdalīšana, mikrotubulu fiksēšana, hromosomu kustība segregācijas laikā pret meitas šūnām, heterohromatīna izveidošanās, un turklāt tās ir mitoze.

Zīdītājiem CENP līdzīgi proteīni ir atrodami centromēra heterohromatīnā. Tie var būt trīs veidu CENP-A, CENP-B un CENP-C, visi tie piedalās kinetochore montāžā.

CENP-C olbaltumvielu neesamība var izraisīt nopietnas kļūdas hromosomu segregācijā, jo tas ir proteīns, kam piemīt DNS saistošas ​​un “pašsavienojošas” īpašības, un tas ir tieši saistīts ar hromosomas un kinetohooru darbības traucējumi.

Pašlaik ir zināms, ka daži centromēru reģioni ir transkripcijā aktīvi. Šie kodē mazas traucējumu RNS, kas piedalās dažu genoma reģionu transkripcijas klusināšanā.

Šie mazie dubultjoslu RNS transkripti no pericentromēriskajiem reģioniem ir nepieciešami heterohromatīna samontēšanai un ir transkripcijas reģioni, lai regulētu darbības pirms šūnu dalīšanas.

Atsauces

1. Choo, KA (1997). Centrometrs (Vol. 320). Oksforda: Oxford University Press.
2. Fincham, JRS (2001). Centromere.
3. Fukagawa, T., un Earnshaw, WC (2014). Centromērs: hromatīna pamats kinetochore mašīnām. Attīstības šūna, 30 (5), 496-508.
4. Henikoff, S., Ahmad, K., and Malik, HS (2001). Centromēra paradokss: stabila mantošana ar strauji augošu DNS. Zinātne, 293 (5532), 1098-1102.
5. Plohl, M., Meštrović, N., & Mravinac, B. (2014). Centromēra identitāte no DNS viedokļa. Hromosoma, 123 (4), 313-325.
6. Westhorpe, FG, & Straight, AF (2015). Centrometrs: hromosomu segregācijas epigenētiskā kontrole mitozes laikā. Cold Spring Harbor perspektīvas bioloģijā, 7 (1), a015818.