Centromera: kaj je, struktura in vloga pri mitozi

Centromera: pojasnilo strukture, molekularne sestave in ključne vloge pri mitozi — kako veže vreteno, usmerja ločitev sestrskih kromatid in preprečuje napake delitve.

Centromera je posebno območje kromosoma, običajno blizu sredine kromosoma, kjer se držita skupaj dve enaki sestrski kromatidi, predvsem med delitvijo celice. Med mitozi se centromera pritrdi na vreteno celice preko posebne strukture, imenovane kinetohor. Območje centromere vsebuje posebne vrste DNK, pogosto tandemno ponavljajoča se zaporedja (t. i. satelitska DNK), ter številne specifične beljakovine. Te beljakovine (med njimi posebna histonska varianta CENP‑A in druge centromerne beljakovine, pogosto označene kot CENP) oblikujejo osnovo za pritrditev kinetohora in pravilno razdelitev kromosomov.

Struktura centromere

Centromera ni določena le z enovrstičnim zaporedjem DNK, temveč z združevanjem DNK strukture in epigenetskih oznak. Glavne sestavine so:

• Cenromerna DNK – v mnogih vrstah so to ponovitve (npr. alfa‑sateliti pri ljudeh), vendar zaporedje ni edini dejavnik določanja centromere.
• CENP‑A – posebna varianta histona H3, ki označuje mesto centromere in omogoča sestavljanje kinetohora.
• Kinetohor – kompleksen protein‑strukturni sklop, ki se sestavi na centromeri in omogoča vezavo mikrotubulov vretena.
• Pericentromerna heterokromatin – okoli centromere pogosto najdemo gosto zapakirano, tiho DNK regijo, pomembno za stabilnost in regulacijo centromere.
• Kohezijski proteini (cohesin) in zaščitne beljakovine (npr. shugoshin) – držijo sestrske kromatide skupaj do pravega trenutka.

Vrste centromer

• Regionalne centromere – velike regije centromerne DNK, značilne za večino evkariontov (vključno z ljudmi).
• Point centromere – zelo kratke, specifične sekvence (npr. pri kvasu Saccharomyces cerevisiae), kjer en mikrotubul pritrdi kromosom.
• Holocentrične kromosome – pri nekaterih vrstah (npr. pri Caenorhabditis elegans) se kinetohor pojavlja vzdolž celotne dolžine kromosoma, ne le na enem mestu.

Vloga pri mitozi

Med mitozo je funkcija centromere ključna za pravilno razporeditev dednega materiala v hčerinske celice:

• V metafazi centromere pogosto opazimo kot zožitev na kromosomu; sestrski kromatidi so povezani pri tej zožitvi in usmerjeni proti nasprotnima polovoma celice.
• Kinetohor, ki se tvori na centromeri, omogoča pritrditev mikrotubulov iz mitotskega vretena; ti mikrotubuli vlečejo kromosome tako, da se v anafazi sestrske kromatide ločijo in potujejo proti poloma celice.
• Kohezinski kompleks drži sestrske kromatide skupaj do začetka anafaze; ob aktivaciji separaze se kohezini razgradijo in kromatidi se ločijo.
• Pravilno delovanje centromere in kinetohora zagotavlja, da vsaka hčerinska celica prejme natančno eno kopijo vsakega kromosoma. Napake v tem procesu lahko povzročijo anevploidijo (nepravilno število kromosomov), kar je povezano z razvojem tumorjev in nekaterimi genetskimi motnjami.

Kratek pomen in klinična opomba

Centromere so bistvene za celistvenost genoma. Napake pri tvorbi kinetohorja, pri delovanju kohezina ali pri pritrditvi mikrotubulov lahko vodijo v napačno segregacijo kromosomov. Zato raziskave centromer in povezanih beljakovin prispevajo k razumevanju raka, neplodnosti in določenih prirojenih nepravilnosti ter so pomembne za razvoj terapevtskih pristopov, ki ciljajo na celično delitev.

Vprašanja in odgovori

V: Kaj je centromera?

V: Katera vrsta DNK je v centromeri?

V: Kako se imenujejo beljakovine, ki se vežejo na posebna zaporedja DNK v centromeri?

V: Kdaj lahko med mitozo opazimo centromere?

V: Kaj se dogaja v centromeri med metafazo?

V: Zakaj je centromera pomembna pri mitozi?

V: Katera vrsta DNK se nahaja v centromeri?

Išči po črki