Центромеры — участок в середине хромосомы, характеризуется специфической нуклеотидной последовательностью и структурой. Центромера играет важную роль в процессе разделения клеточного ядра и в контроле экспрессии генов. Обычно термин «центромера» используется только в отношении клеток эукариот, хотя бактерии и археи также имеют подобные центромер структуры.

Функции

Центромера участвует в соединении сестринских хроматид, формировании кинетохора, конъюгации гомологичных хромосом и вовлечена в контроль экспрессии генов.

Именно в области центромеры соединены сестринские хроматиды в профазе и метафазе митоза и гомологичные хромосомы в профазе и метафазе первого деления мейоза. На центромеру же происходит формирование кинетохор: белки, связывающиеся с центромеру формируют точку прикрепления для микротрубочек веретена деления в анафазе и телофазе митоза и мейоза.

Отклонение от нормального функционирования центромеры ведут к проблемам во взаимном расположении хромосом в ядре во время его разделения, и в результате — к нарушениям процесса сегрегации хромосом (распределения их между дочерними клетками). Эти нарушения приводят к анеуплоидии, которая может иметь тяжелые последствия (например, вызвать синдром Дауна у человека, связанный с анеуплоидии (трисомией) по двадцать первого хромосоме).

Расположение центромер

Каждая хромосома имеет два плеча, короткое (обозначается p, от фр. Pepite — «малый») и длинные (q). Они могут быть соединены с помощью метацентрическая (когда два плеча, равные по длине), субметацентричного (различные плечи), акроцентрицного (одно плечо значительно короче другого) или телоцентричного (одно плечо отсутствует) метода.

Например, акроцентрические есть 5 хромосом человека: 13, 14, 15, 21 и 22 (все они содержат гены, кодирующие рРНК). Телоцентричнимы есть все хромосомы мыши, тогда как люди их не имеют.

Центромерных последовательность

В большинстве эукариот центромера не имеет определенной, соответствующей ей нуклеотидной последовательности. Обычно она состоит из большого количества повторов ДНК (например, сателлитной ДНК), в которой последовательность внутри индивидуальных повторяющихся элементов, похожа, но не идентична. У человека основная последовательность, повторяется, называется α-сателлитом, однако в этом регионе есть несколько других типов последовательностей. Установлено, однако, что повторов α-сателлита недостаточно для образования кинетохора и известные функционирующие центромеры, которые не содержат α-сателлитной ДНК.

Наследование

В определении местоположения центромеры у большинства организмов значительную роль играют эпигенетические факторы. Дочерние хромосомы образуют центромеры в тех же местах, что и материнская хромосома, независимо от характера последовательности, расположенной в центромерных участке. Предполагается, что должен быть какой-то первичный способ определения местоположения центромеры, даже если впоследствии ее местоположение определяется эпигенетическими механизмами.

Строение

ДНК центромеры обычно представлена ​​гетерохроматином, что существенно для ее функционирования во время конъюгации и различии хроматид. В этом хроматина человека (и как минимум части других эукариот) нормальный гистона H3 замещен центромеру-специфическим гистонов CENP-A. Считается, что присутствие CENP-A необходима для сборки кинетохора на центромеру и может играть роль в эпигенетической наследовании местоположения центромеры.

В дрожжах Schizosaccharomyces pombe (и вероятно в других эукариотах) формирование гетерохроматина центромер связано с РНК и. В некоторых случаях, например в нематоды Caenorhabditis elegans, в чешуекрылых, а также в некоторых растений, хромосомы голоцентрични. Это означает, что на хромосоме нет характерной первичной перетяжки — специфического участка, к которой преимущественно прикрепляются микротрубочки веретена деления. В результате кинетохор имеет диффузный характер, и микротрубочки могут прикрепляться по всей длине хромосомы.

Аберрации центромер

В некоторых случаях у человека отмечено формирование дополнительных неоцентромер. Обычно это связано с инактивацией старой центромеры, поскольку дицентрични хромосомы (хромосомы с двумя активными центромерами) обычно разрушаются при митоза. В некоторых необычных случаях было отмечено спонтанное образование неоцентромер на фрагментах хромосом, распались. Некоторые из этих новых позиций сначала состояли из эухроматина и вовсе не содержали α-сателлитной ДНК.

Видео по теме

Изображения по теме

  • Центромера