צנטרומרים: מושגים, מאפיינים, מיקום, פונקציה - ביולוגיה - 2025

צנטרומר הם מבנים כרומוזומליות היסוד אשר מחזיקים יחד את כרומטידה אחות בעת חלוקת התא. בנוסף, זה המקום אליו מצטרפות המיקרו-צינורות של הציר להפרדת הכרומוזומים בסוף חלוקת התא.

הצנטרומרים תוארו לראשונה בשנת 1882 על ידי הרופא והחוקר וולטר פלמינג (1843-1905), כאשר ביצע אפיון מפורט של חלוקת התא.

מבנה בסיסי של כרומוזום, במרכזו המרכז. מקור: lifeder.com

צנטרומרים ידועים גם בשם "אזורי הדבקה" או "קינטוכוריות". עם זאת, ידוע כעת שאלו אתרי הכריכה של קומפלקס ה- DNA והחלבונים המהווים את הקינטוקור.

מושגים

תפקוד הצנטרומרים בכל היצורים החיים זהה, אך כל מין מציג מאפיינים ייחודיים וייתכנו הבדלים בין-ספציפיים מבחינת מבנה, גודל ומורכבות.

ייצוג גרפי של צנטרומרים אנושיים (מקור: Silvia3 דרך Wikimedia Commons) ה- DNA המהווה חלק מהצנטרומרים עוברים שינויים מתמידים (מתפתחים), מה שמרמז כי נמצאים הבדלים משמעותיים בין המינים, גם כאשר אלה קרובים מאוד מבחינה אבולוציונית.

עבור מדענים, המחקר של הסנטרומרים אינו משימה קלה, שכן בצמחים ובעלי חיים "מבנה" או "אזורים" אלה נמצאים בחלקים מגנום דמוי הלוויין (שחוזרים על עצמם מאוד), ומקשים על מיפוי בטכניקות של רצף קונבנציונאלי.

למוטציות באזור המרכזיות השלכות פיזיולוגיות קשות אצל בני אדם. חריגות במבנה ובתפקודיו הינן קטלניות או קשורות למחלות מולדות ונרכשות, עם סרטן, עקרות והפרעות לידה.

מאפייני צנטרומרים

צנטרומרים הם חלקים מכרומוזומים המכילים אזורים חוזרים ונשנים של DNA בצורה של הטרוכרומטין. אזורים אלה מתמחים בהתקשרות והפרדה של כרומטידים אחים במהלך חלוקת תאים.

באופן כללי, צנטרומרים מכילים את רצפי ה- DNA העתיקים ביותר, המסודרים ברצף וקרוב לגבול בין הטרוכרומטין לאאוקראומטין, כלומר צנטרומרים הם אזורים הטרוכרומטיים מאוד.

רצפים צנטרומרים מסווגים באופן קבוע לשני סוגים: DNA לווייני ואלמנטים הניתנים להעתקה. שני סוגי הרצפים מייצגים את רוב ה- DNA הכלול בצנטרומרים.

ארגון ה- DNA באזורים המרכזיים של מינים שונים (מקור: Gouttegd באמצעות Wikimedia Commons) נכון לעכשיו, צנטרומרים נחשבים למבנים מורכבים המורכבים מ- DNA גנומי, הנתון לתהליכים אפגנטיים שונים.

מכיוון שהצנטרומרים הם חלק כרומטין של הכרומוזומים, הם נוצרים על ידי קומפלקס של חלבוני DNA והיסטון המעדיפים את "אריזתם".

עם זאת, הנוקלאוזומים של האזורים המרכזיים אינם בעלי חלבון H3 היסטון; במקום זאת יש להם וריאציה שמיומנים בתחום זיהו אותה, שהיא ספציפית במרכז.

חלבון דמוי היסטון זה משתנה במידה ניכרת בין מינים שונים. אצל יונקים זה מכונה CENP-A, אצל פרוקי רגליים זה נקרא CID ובפטריות ובשמרים הוא נקרא Cse4.

בזכות ההבדלים הספציפיים של חלבון CENH3 בצנטרומרים, מאפייניו ותכונותיו משמשים לזיהוי מינים, במיוחד האזור הצנטרומרי בכרומוזומים.

עמדה

מיקומם של הסנטרומרים על כרומוזומים דמיינו בקריוטיפים כ"היצרות ", המכונה בדרך כלל" היצרות ראשונית ".

בחלק מהאורגניזמים הצנטרומרים אינם נמצאים באזור אחד, אלא הם "מפוזרים", כך שהסיבים של הציר יכולים להצטרף לאורך הכרומוזום כולו. כרומוזומים אלה מכונים צנטרומרים מפוזרים.

תרשים של כרומוזום מרכזי הולוצנטרי או מפוזר וכרומוזום מטצנטרי אחר (הידוע גם בשם "מונוצנטרי", מכיוון שיש להם רק צנטרום אחד) (מקור: Mandrioli & Manicardi באמצעות Wikimedia Commons) מיקום הצנטרומר מציין את הצורה שבה הכרומוזום ייקח במהלך חלוקת הגרעין. אם הצנטרומטר נמצא בנקודת האמצע של כרומוזום, הוא ייקח צורה של "V" כשהוא מופרד לכיוון הקטבים הנגדים של התא המפריד.

נהפוך הוא, אם הצנטרומטר קרוב לאחד מקצות הכרומוזום, זה, כשהוא מופרד מכרומטיד אחותו, יהיה בצורת "J" במהלך ההפרדה. כמו כן, אם הצנטרומטר ממוקם בקצות הכרומוזום, ההפרדה תעניק לו מראה "מוט נוקשה".

חשוב להזכיר כי מיקום הצנטרומרים על כרומוזום מעיד על הקשר בין אורכי שתי זרועותיו (הקצר או "p" והארוך או "q"). קשר זה די ספציפי לכל סוג הכרומוזום.

על פי מיקום הצנטרומר מוכרים שלושה סוגים של כרומוזומים:

סוגי כרומוזומים ומיקומם של המרכזיות. ת: זרוע קצרה (p). B: צנטרומרים. ג. זרוע ארוכה (ש '). ד: כרומטיד אחות. אני-טלוצנטרי: הצנטרומר קרוב לפסגה. הידיים גלויות במקצת. II-Acrocentric: זרועות q ארוכות יותר מזרועות p, אך אלה ארוכות יותר מאשר בטלוצנטריות. III-Submetacentric: הזרועות p ו- q דומות באורך אך אינן שוות. IV-Metacentric: זרועות q ו- p שוות באורך. Fockey003

כרומוזומים טלוצנטריים

בכרומוזומים אלה יש את המרכזיות בסוף אחת משתי "זרועות" הכרומטין. הם כאלו שזזים בצורה של מוטות נוקשים בזמן הפרדה לכיוון הקטבים המחולקים בתאים.

כרומוזומים אקרוצנטריים

בסוג זה של כרומוזומים, נראה שהצנטרומר מועבר יותר לכיוון אחד הקצוות מאשר לכיוון השני. כאשר התא מתחלק והכרומוזומים נפרדים, הכרומוזומים האקרוצנטריים הם אלו הרוכשים צורה של "J".

כרומוזומים מטצנטריים

בכרומוזומים מטצנטריים יש צנטרומרים הממוקמים בכל מרכז הכרומוזום, ומפרידים בין שתי זרועות באורך שווה. בשל מיקומם של הסנטרומרים שלהם, הכרומוזומים המטצנטריים מפרישים בצורה V במהלך אנאפאזה של חלוקת התא.

פוּנקצִיָה

צנטרומרים הם האמצעים האוניברסאליים להפרשה יעילה של כרומוזומים בכל האורגניזמים האוקריוטים. הם אתרי ההתקשרות של מיקרו-צינורות להפעלת הכוח המכני המדויק להפרדת כרומוזומים או כרומטידים במהלך מיוזה או מיטוזה.

התפקידים הספציפיים של הצנטרומרים הם הדבקה והפרדה של הכרומטידים האחות, קיבוע המיקרו-צינורות, תנועת הכרומוזומים במהלך ההפרדה לכיוון תאי הבת, הקמת הטרוכרומטין, ובנוסף, הם מייצגים נקודת בקרה של מיטוזה.

אצל יונקים, חלבונים דמויי CENP נמצאים בהטרוכרומטין המרכזי. אלה יכולים להיות משלושה סוגים CENP-A, CENP-B ו- CENP-C, כולם משתתפים בהרכבה של הקינטוקור.

היעדר חלבון CENP-C יכול לגרום לשגיאות חמורות בהפרדה של הכרומוזומים, מכיוון שמדובר בחלבון שיש לו תכונות קשירות ל- DNA ו"התאגדות עצמית "וקשור ישירות להפרדה של תפקוד של כרומוזומים ותפקוד kinetochore.

כיום ידוע כי אזורים מסוימים של הסנטרומרים פעילים לתמלול. אלה מקודדים ל- RNA של הפרעות קטנות, המשתתפים בהשתקת התמלול של אזורים מסוימים בגנום.

תמלילי RNA קטנים-פסיים קטנים מהאזורים pericentromeric חיוניים להרכבה של heterochromatin והם האזורים התמלוליים כדי להסדיר את הצעדים שקדמו לחלוקת תאים.

הפניות

1. צ'ו, KA (1997). הצנטרומים (כרך 320). אוקספורד: הוצאת אוניברסיטת אוקספורד.
2. Fincham, JRS (2001). צנטרומרים.
3. Fukagawa, T., & Earnshaw, WC (2014). הסנטרומרים: בסיס הכרומטין למכונות קינטוכור. תא התפתחותי, 30 (5), 496-508.
4. Henikoff, S., Ahmad, K., and Malik, HS (2001). פרדוקס הצנטרומרים: ירושה יציבה עם DNA המתפתח במהירות. מדע, 293 (5532), 1098-1102.
5. Plohl, M., Meštrović, N., and Mravinac, B. (2014). זהות צנטרומרית מנקודת מבט ה- DNA. כרומוזום, 123 (4), 313-325.
6. ווסטהורפ, FG, ו- Straight, AF (2015). הסנטרומרים: שליטה אפיגנטית בהפרדה כרומוזומית בזמן מיטוזה. פרספקטיבות של קפיץ ספרינג הארבור בביולוגיה, 7 (1), a015818.