Войти
На этой диаграмме дублированной хромосомы (2) определяет центромеру - область, которая соединяет две сестринские хроматиды, или каждая половина хромосомы. В профазе митоза специализированные области на центромерах, называемые кинетохорами, прикрепляют хромосомы к волокнам веретена. центромера - это специализированная последовательность ДНК хромосомы, которая связывает пара сестринских хроматид (диада). Во время митоза, волокна веретена прикрепляются к центромере через кинетохору. Первоначально считалось, что центромеры являются генетическими локусами, которые управляют поведением хромосом.
Физическая роль центромеры заключается в том, чтобы действовать как место сборки кинетохор - очень сложная мультипротеиновая структура, которая отвечает за фактические события хромосомной сегрегации - т.е. за связывание микротрубочек и передачу сигналов аппарату клеточного цикла, когда все хромосомы правильно прикреплены к веретено, так что для клеточного деления безопасно перейти к завершению, а для клеток - войти в анафазу.
. Вообще говоря, есть два типа центромер. «Точечные центромеры» связываются со специфическими белками, которые распознают определенные ДНК последовательности с высокой эффективностью. Любой фрагмент ДНК с точечной ДНК-последовательностью центромеры на нем обычно образует центромеру, если он присутствует у соответствующих видов. Лучше всего охарактеризованы точечные центромеры у почкующихся дрожжей Saccharomyces cerevisiae. «Региональные центромеры» - это термин, придуманный для описания большинства центромер, которые обычно образуются на участках предпочтительной последовательности ДНК, но могут образовываться и на других последовательностях ДНК. Сигнал для образования региональной центромеры оказывается эпигенетическим. Большинство организмов, от делящихся дрожжей Schizosaccharomyces pombe до людей, имеют региональные центромеры.
Что касается структуры митотической хромосомы, центромеры представляют собой суженный участок хромосомы (часто называемый первичным сужением), где две идентичные сестринские хроматиды находятся в наиболее тесном контакте. Когда клетки вступают в митоз, сестринские хроматиды (две копии каждой молекулы хромосомной ДНК, полученные в результате репликации ДНК в форме хроматина) связываются по своей длине под действием комплекса когезин. Сейчас считается, что этот комплекс в основном высвобождается из хромосомных плеч во время профазы, так что к тому времени, когда хромосомы выстраиваются в линию в средней плоскости митотического веретена (также известной как метафазная пластинка), последнее место, где они связаны. друг с другом находятся в хроматине внутри и вокруг центромеры.
.
Классификация хромосом . | I | Телоцентрический | Центромера расположена очень близко к верху, p-рукава едва видны, если видны вообще. |
| II | Акроцентрические | q-плечи по-прежнему намного длиннее, чем р-плечи, но р-плечи длиннее, чем в телецентрических. |
| III | Субметацентрические | рукава p и q очень близки по длине, но не равны. |
| IV | Метацентрические | руки p и q равны по длине. |
Каждая хромосома имеет два плеча, обозначенных p (более короткое из двух) и q (чем дольше). Многие помнят, что короткое плечо «p» названо в честь французского слова «petit», означающего «маленький», хотя это объяснение оказалось апокрифическим. Они могут быть соединены метацентрическим, субметацентрическим, акроцентрическим или телецентрическим образом.
| Категоризация хромосом в соответствии с относительной длиной плеч | ||||||
| Положение центромеры | Отношение длины рук | Знак | Описание | |||
| Медиальное sensu stricto | 1,0 - 1,6 | M | Метацентрическая | |||
| Медиальная область | 1,7 | m | Метацентрическая | |||
| Субмедиальная | 3,0 | sm | Субметацентрическая | |||
| Субтерминальная | 3,1 - 6,9 | st | Субтелоцентрический | |||
| Терминальный регион | 7.0 | t | Акроцентрический | |||
| Терминальный сенсустрикто | ∞ | T | Телоцентрический | |||
| Примечания | – | Метацентрический : M+m | Ателоцентрический : M+m+sm+st+t | |||
сформированные хромосомы с центромерой посередине, так что два плеча хромосом почти равны.
Хромосома является метацентрической, если ее два плеча примерно равны по длине. В нормальном кариотипе человека пять хромосом считаются метацентрическими: хромосомы 1, 3, 16, 19 и 20. В некоторых случаях метацентрическая хромосома формируется путем сбалансированной транслокации: слияния двух акроцентрические хромосомы с образованием одной метацентрической хромосомы.
Если длины плеч неравны, хромосома считается субметацентрической. Они имеют L-образную форму.
Если p (короткое) плечо настолько короткое, что его трудно наблюдать, но оно все еще присутствует, то хромосома акроцентрическая («acro- «в акроцентрическом языке относится к греческому слову« пик »). геном человека включает пять акроцентрических хромосом: 13, 14, 15, 21, 22. Y-хромосома также является акроцентрической.
В акроцентрической хромосоме плечо p содержит генетический материал, включая повторяющиеся последовательности, такие как ядрышковые организующие области, и может быть перемещен без значительного вреда, как в сбалансированном Робертсоновское перемещение. Геном домашней лошади включает одну метацентрическую хромосому, которая гомологична двум акроцентрическим хромосомам в конспецифической, но не одомашненной лошади Пржевальского. Это может отражать либо фиксацию сбалансированной робертсоновской транслокации у домашних лошадей, либо, наоборот, фиксацию деления одной метацентрической хромосомы на две акроцентрические хромосомы у лошадей Пржевальского. Похожая ситуация существует между геномами человека и великой обезьяны, с уменьшением двух акроцентрических хромосом у человекообразных обезьян до одной метацентрической хромосомы у человека (см. анеуплоидия и хромосома 2 человека ).
Поразительно, вредные транслокации в контексте заболевания, особенно несбалансированные транслокации при раке крови, чаще затрагивают акроцентрические хромосомы, чем неакроцентрические хромосомы. Хотя причина неизвестна, это, вероятно, связано с физическим расположением акроцентрических хромосом в ядре . Акроцентрические хромосомы обычно расположены внутри и вокруг ядрышка, то есть в центре ядра, где хромосомы, как правило, менее плотно упакованы, чем хромосомы на периферии ядра. Как правило, менее плотные области хромосом упакованные также более склонны к хромосомным транслокациям при раке.
Центромера телоцентрической хромосомы расположена на конечном конце хромосома. Следовательно, у телоцентрической хромосомы только одно плечо. Теломеры могут отходить от обоих концов хромосомы, их форма похожа на букву «i» в анафазе. Например, стандартный кариотип домовой мыши имеет только телецентрические хромосомы. У людей нет телецентрических хромосом.
Если центромера хромосомы расположена ближе к ее концу, чем к ее центру, она может быть описана как субтелоцентрическая.
.
Если в хромосоме отсутствует центромера, она называется ацентрической. макронуклеус из инфузорий, например, содержит сотни ацентрических хромосом. События разрушения хромосом также могут генерировать ацентрические хромосомы или ацентрические фрагменты.
A дицентрическая хромосома - аномальная хромосома с двумя центромерами. Он образуется в результате слияния двух сегментов хромосомы, каждый с центромерой, что приводит к потере ацентрических фрагментов (без центромеры) и образованию дицентрических фрагментов. Формирование дицентрических хромосом приписывается генетическим процессам, таким как робертсоновская транслокация и парацентрическая инверсия. Дицентрические хромосомы играют важную роль в митотической стабильности хромосом и формировании псевдодицентрических хромосом.
моноцентрическая хромосома - это хромосома, которая имеет только одну центромеру в хромосоме и образует узкую перетяжку.
Моноцентрические центромеры являются наиболее распространенной структурой в ДНК с большим числом повторений у растений и животных.
В отличие от моноцентрических хромосом в голоцентрических хромосомах действует вся длина хромосомы как центромера. В холоцентрических хромосомах нет одного первичного сужения, но центромера имеет множество локусов, распределенных по всей хромосоме. Примеры центромер этого типа можно найти во всех царствах растений и животных, наиболее известным примером является нематода Caenorhabditis elegans.
| Chromosome | Centromere. position (Mbp ) | Category | Chromosome. Size (Mbp) | Centromere. size ( Мбит / с) |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 125.0 | метацентрический | 247.2 | 7,4 |
| 2 | 93,3 | субметацентрический | 242,8 | 6.3 |
| 3 | 91.0 | метацентрический | 199.4 | 6.0 |
| 4 | 50.4 | субметацентрический | 191,3 | — |
| 5 | 48,4 | субметацентрический | 180,8 | — |
| 6 | 61,0 | субметацентрический | 170,9 | — |
| 7 | 59,9 | субметацентрический | 158,8 | — |
| 8 | 45,6 | субметацентрический | 146,3 | — |
| 9 | 49,0 | субметацентрический | 140,4 | — |
| 10 | 40,2 | субметацентрический | 135,4 | — |
| 11 | 53,7 | субметацентрический | 134,5 | — |
| 12 | 35,8 | субметацентрический | 132,3 | — |
| 13 | 17,9 | акроцентрический | 114.1 | — |
| 14 | 17.6 | акроцентрический | 106.3 | — |
| 15 | 19.0 | акроцентрический | 100,3 | — |
| 16 | 36,6 | метацентрический | 88.8 | — |
| 17 | 24.0 | субметацентрический | 78.7 | — |
| 18 | 17.2 | субметацентрический | 76,1 | — |
| 19 | 26,5 | метацентрический | 63,8 | — |
| 20 | 27,5 | метацентрический | 62,4 | — |
| 21 | 13,2 | акроцентрический | 46,9 | — |
| 22 | 14,7 | акроцентрический | 49,5 | — |
| X | 60,6 | субметацентрический | 154,9 | — |
| Y | 12,5 | акроцентрический | 57,7 | — |
Есть два типа центромер. В региональных центромерах последовательности ДНК вносят вклад в функцию, но не определяют ее. Регионарные центромеры содержат большое количество ДНК и часто упакованы в гетерохроматин. У большинства эукариот последовательность ДНК центромеры состоит из больших массивов повторяющейся ДНК (например, сателлитной ДНК ), где последовательность в отдельных повторяющихся элементах подобна, но не идентична. У человека первичная центромерная повторяющаяся единица называется α-сателлитом (или альфоидом), хотя в этой области обнаруживается ряд других типов последовательностей.
Точечные центромеры меньше и компактнее. Последовательности ДНК необходимы и достаточны для определения идентичности и функции центромеры у организмов с точечными центромерами. У почкующихся дрожжей участок центромеры относительно невелик (около 125 п.н. ДНК) и содержит две высококонсервативные последовательности ДНК, которые служат в качестве сайтов связывания для основных кинетохорных белков.
Поскольку центромерная последовательность ДНК не является ключевой детерминантой центромерной идентичности у многоклеточных животных, считается, что эпигенетическое наследование играет главную роль в определении центромеры. Дочерние хромосомы будут собирать центромеры в том же месте, что и родительская хромосома, независимо от последовательности. Было высказано предположение, что вариант гистона H3 CENP-A (Centromere Protein A) является эпигенетической меткой центромеры. Возникает вопрос, должен ли существовать какой-то оригинальный способ спецификации центромеры, даже если он впоследствии будет размножен эпигенетически. Если центромера наследуется эпигенетически от одного поколения к другому, проблема отодвигается назад к происхождению первых многоклеточных животных.
Центромерная ДНК обычно находится в состоянии гетерохроматина, что важно для рекрутирования комплекса когезин, который обеспечивает сцепление сестринских хроматид. после репликации ДНК, а также координирующего разделения сестринских хроматид во время анафазы. В этом хроматине нормальный гистон H3 заменен у человека центромер-специфическим вариантом CENP-A. Считается, что присутствие CENP-A важно для сборки кинетохоры на центромере. Было показано, что CENP-C локализуется почти исключительно в этих областях CENP-A-ассоциированного хроматина. Обнаружено, что в клетках человека гистоны наиболее обогащены H4K20me 3 и H3K9me3, которые являются известными гетерохроматическими модификациями. У Drosophila островки ретроэлементов являются основными компонентами центромер.
В дрожжах Schizosaccharomyces pombe (и, возможно, у других эукариот) образование центромерного гетерохроматина связано с РНКи. У нематод, таких как Caenorhabditis elegans, некоторых растений и отрядов насекомых Lepidoptera и Hemiptera, хромосомы являются «голоцентрическими», что указывает на отсутствие первичного участка прикрепления микротрубочек или первичного сужения, а «диффузное» «кинетохора собирается по всей длине хромосомы.
В редких случаях у людей неоцентромеры могут образовываться на новых участках хромосомы. В настоящее время известно более 90 неоцентромеров человека, идентифицированных на 20 различных хромосомах. Формирование неоцентромеры должно быть связано с инактивацией предыдущей центромеры, поскольку хромосомы с двумя функциональными центромерами (дицентрическая хромосома ) приведут к разрыву хромосом во время митоза. В некоторых необычных случаях неоцентромеры человека спонтанно образуются на фрагментированных хромосомах. Некоторые из этих новых позиций изначально были эухроматическими и вообще лишены альфа-сателлитной ДНК.
Центромерные белки также являются аутоантигенной мишенью для некоторых антиядерных антител, таких как антицентромерных антител.
Было установлено Известно, что неправильная регуляция центромеры способствует неправильной сегрегации хромосом, что сильно связано с раком и абортом. Примечательно, что сверхэкспрессия многих центромерных генов связана со злокачественными фенотипами рака. Сверхэкспрессия этих центромерных генов может увеличивать геномную нестабильность при раке. Повышенная геномная нестабильность, с одной стороны, связана со злокачественными фенотипами; с другой стороны, это делает опухолевые клетки более уязвимыми для специфических адъювантных методов лечения, таких как определенные виды химиотерапии и лучевая терапия. Нестабильность повторяющейся ДНК центромеры недавно была показана при раке и старении.
Слово центромера () использует комбинирующие формы из центро- и -мер, что дает «центральную часть», описывающую расположение центромеры в центре хромосомы.
 | На Викискладе есть материалы, связанные с Centromere. |
