Центромера — дефиниция, структура и роля при митоза

Центромерата е специален участък от хромозомата, обикновено близо до средата. Това е мястото, където двете идентични сестрински хроматиди остават в контакт, когато хромозомата се прикрепя към вретеното при митоза. Районът съдържа специфични видове ДНК, които са тандемни повтарящи се последователности (сателитна ДНК). Тези последователности свързват специфични протеини, наречени "цен"-протеини.

Дефиниция и локализация

Центромерата представлява „първична стесняване“ на хромозомата и е критично важна за правилното разделяне на генетичния материал при делене на клетката. Позицията ѝ определя вида на хромозомата като метацентрична, субмецентрична, акроцентрична или телоцентрична.

Структура и молекули

Центромерната област включва:

• Повтарящи се ДНК последователности — при човека това са главно алфа-сателитни повтори; при други организми могат да са различни видове тандемни повтаряния.
• Специализирани нуклеозоми — в центромерната хроматинова структура хистонният вариант CENP-A (заместващ H3) маркира центромерата и е ключов за нейния епигенетичен статус.
• Протеинов комплекс — кинетохор — върху центромера се сглобява многокомпонентен протеинов комплекс (кинетохор), който осъществява свързването с микронишките на клетъчното вретено. Част от протеините, които локализират към центромера, се наричат CENP (centromere proteins).
• Кохезинов комплекс — държи сестринските хроматиди заедно до началото на анафазата.

Роля при митоза

По време на митоза центромерата изпълнява няколко основни функции:

• Сглобява кинетохора — мястото за прикрепване на микротубулите на делителното вретено.
• Осигурява правилното ориентиране и напрежение между сестринските хроматиди, което позволява равномерното им раздвижване към противоположните полюси.
• Контролира момента на разделяне — при начало на анафазата ензимът сепараза разгражда кохезина и сестринските хроматиди се отделят, докато центромерната структура и кинетохорът гарантират, че всяка дъщерна клетка получава по една копие от хромозомата.

Клетъчен цикъл и регулация

Центромерната функция е строго регулирана: включително чрез поставяне и поддържане на CENP-A в специфични нуклеозоми, чрез контрола на кохезина и чрез сигнали за напрежение от кинетохора. Ако прикрепянето на микротубулите е неправилно, активира се спайндъл-райс (spindle assembly checkpoint) — механизъм, който блокира напредъка към анафаза до корекция на грешките.

Видове центромери и еволюция

Има различни видове центромери:

• Точкови центромери (point centromeres) — кратки и добре дефинирани последователности (напр. при дрожди).
• Регионални центромери (regional centromeres) — по-големи области с многократни повтори (напр. при хората и много други висши организми).
• Неоцентромери — новообразувани центромери, които могат да възникнат на места без типична сателитна ДНК; показват, че идентичността на центромера е в голяма степен епигенетична.

Клинично значение

Нарушения в центромерната функция водят до неправилно разпределение на хромозомите (нондисюнкция), което предизвиква анеуплоидия — състояние свързано с вродени синдроми и с раково развитие. Центромерите и свързаните с тях протеини са обект на активно изследване в клетъчната биология и онкология.

Как се вижда центромерата

На етапа метафаза центромерите се визуализират като ясно изразено стеснение (първична констрикция) на хромозомите; именно там сестринските хроматиди са найблизо една до друга. Тази видима конформация се използва и в цитогенетиката за класификация и диагностика.

Въпроси и отговори

В: Какво представлява центромерът?

В: Какъв тип ДНК се съдържа в центромера?

В: Как се наричат протеините, които се свързват със специфичните ДНК последователности в центромера?

В: Кога могат да се видят центромери по време на митозата?

В: Какво се случва в центромерното стеснение по време на метафазата?

В: Защо центромерът е важен за митозата?

В: Какъв тип ДНК се намира в центромера?

Търсене по буква