CENTROMERO: CONCETTI, CARATTERISTICHE, POSIZIONE, FUNZIONE - BIOLOGIA - 2025

I centromeri sono una struttura cromosomica fondamentale che tiene insieme i cromatidi fratelli durante la divisione cellulare. Inoltre, questi sono il punto in cui i microtubuli del fuso si uniscono per separare i cromosomi alla fine della divisione cellulare.

I centromeri furono descritti per la prima volta nel 1882 dal medico e ricercatore Walther Flemming (1843-1905), quando eseguì una caratterizzazione dettagliata della divisione cellulare.

Struttura di base di un cromosoma, con il centromero al centro. Fonte: lifeder.com

I centromeri sono noti anche come "regioni di adesione" o "cinetocori". Tuttavia, è ormai noto che questi sono i siti di legame del complesso di DNA e proteine ​​che formano il cinetocore.

concetti

La funzione del centromero in tutti gli esseri viventi è la stessa, ma ogni specie mostra caratteristiche uniche e possono esserci differenze interspecifiche in termini di struttura, dimensione e complessità.

Rappresentazione grafica di un centromero umano (Fonte: Silvia3 via Wikimedia Commons) Il DNA che fa parte dei centromeri subisce costanti modifiche (evolve), il che implica che ci sono differenze significative tra le specie, anche quando queste sono evolutivamente molto vicine.

Per gli scienziati, lo studio del centromero non è un compito facile, poiché nelle piante e negli animali queste "strutture" o "regioni" sono contenute in porzioni del genoma simile a un satellite (altamente ripetitive), rendendo difficile la mappatura utilizzando tecniche di sequenziamento convenzionale.

Le mutazioni nella regione centromerica hanno serie implicazioni fisiologiche nell'uomo. Le anomalie nella sua struttura e funzione sono letali o associate a malattie congenite e acquisite, cancro, infertilità e disturbi della nascita.

Caratteristiche del centromero

I centromeri sono porzioni di cromosomi che contengono regioni di DNA altamente ripetitive sotto forma di eterocromatina. Queste regioni sono specializzate per l'attaccamento e la segregazione dei cromatidi fratelli durante la divisione cellulare.

Generalmente, i centromeri contengono le sequenze di DNA più antiche, ordinate in successione e vicine al confine tra eterocromatina ed eucromatina, cioè i centromeri sono regioni altamente eterocromatiche.

Le sequenze centromeriche sono regolarmente classificate in due tipi: DNA satellite ed elementi trasponibili. Entrambi i tipi di sequenza rappresentano la maggior parte del DNA contenuto nei centromeri.

Organizzazione del DNA nelle regioni centromeriche di specie diverse (Fonte: Gouttegd tramite Wikimedia Commons) Attualmente i centromeri sono considerati strutture complesse composte da DNA genomico, che è sottoposto a diversi processi epigenetici.

Poiché i centromeri sono una porzione di cromatina dei cromosomi, sono formati da un complesso di DNA e proteine ​​istoniche che ne favoriscono il "confezionamento".

I nucleosomi delle regioni centromeriche, invece, non possiedono la proteina istonica H3; invece hanno una variante identificata dagli esperti del ramo, che è specifica del centromero.

Questa proteina simile all'istone varia notevolmente tra le diverse specie. Nei mammiferi questo è noto come CENP-A, negli artropodi è chiamato CID e nei funghi e lieviti è stato chiamato Cse4.

Grazie alle differenze specifiche della proteina CENH3 nei centromeri, le sue caratteristiche e proprietà vengono utilizzate per l'identificazione delle specie, in particolare della regione centromerica nei cromosomi.

Posizione

La posizione del centromero sui cromosomi viene visualizzata nei cariotipi come un "restringimento", che è generalmente chiamato "costrizione primaria".

In alcuni organismi i centromeri non si trovano in una regione, ma sono piuttosto "diffusi", in modo che le fibre del fuso possano unirsi lungo l'intero cromosoma. Questi cromosomi sono noti come centromeri diffusi.

Schema di un cromosoma centromero olocentrico o diffuso e di un altro cromosoma metacentrico (noto anche come “monocentrico”, poiché hanno un solo centromero) (Fonte: Mandrioli & Manicardi via Wikimedia Commons) La posizione del centromero indica la forma che assumerà il cromosoma durante la divisione del nucleo. Se il centromero si trova nel punto medio di un cromosoma, assumerà la forma di una "V" poiché è segregato verso i poli opposti della cellula in divisione.

Al contrario, se il centromero è vicino ad una delle estremità di un cromosoma, questo, quando si separa dal suo cromatide fratello, avrà una forma a "J" durante la segregazione. Allo stesso modo, se il centromero si trova alle estremità di un cromosoma, la separazione gli conferirà un aspetto a "bacchetta rigida".

È importante ricordare che la posizione del centromero su un cromosoma indica la relazione tra le lunghezze dei suoi due bracci (il corto o "p" e il lungo o "q"). Questa relazione è abbastanza specifica per ogni tipo di cromosoma.

In base alla posizione del centromero, vengono riconosciuti tre tipi di cromosomi:

Tipi di cromosomi e posizione del centromero. A: braccio corto (p). B: centromero. C. Braccio lungo (q). D: sorella cromatide. I-Telocentric: il centromero è vicino alla sommità. Braccia p un po 'visibili. II-Acrocentrico: le braccia q sono più lunghe delle braccia p, ma sono più lunghe che nei telocentrici. III-Submetacentric: i bracci peq sono simili in lunghezza ma non uguali. IV-metacentrico: q e p bracci di uguale lunghezza. Fockey003

Cromosomi telocentrici

Questi cromosomi hanno il centromero all'estremità di uno dei due “bracci” della cromatina. Sono quelli che si muovono sotto forma di bacchette rigide durante la segregazione verso i poli nella divisione cellulare.

Cromosomi acrocentrici

In questo tipo di cromosomi, il centromero si mostra spostato più verso una delle estremità che verso l'altra. Quando la cellula si divide ei cromosomi si separano, i cromosomi acrocentrici sono quelli che acquisiscono una forma a "J".

Cromosomi metacentrici

I cromosomi metacentrici hanno centromeri situati in tutto il centro del cromosoma, separando due bracci di uguale lunghezza. A causa della posizione del loro centromero, i cromosomi metacentrici secernono a forma di V durante l'anafase della divisione cellulare.

Funzione

I centromeri sono i mezzi universali per l'efficace secrezione dei cromosomi in tutti gli organismi eucarioti. Sono i siti di legame per i microtubuli per esercitare la forza meccanica precisa per separare cromosomi o cromatidi durante la meiosi o la mitosi.

Le funzioni specifiche del centromero sono l'adesione e la separazione dei cromatidi fratelli, la fissazione dei microtubuli, il movimento dei cromosomi durante la segregazione verso le cellule figlie, l'instaurarsi dell'eterocromatina e, inoltre, rappresentano un punto di controllo del mitosi.

Nei mammiferi, le proteine ​​CENP-simili si trovano nell'eterocromatina centromera. Questi possono essere di tre tipi CENP-A, CENP-B e CENP-C, tutti partecipanti all'assemblaggio del cinetocore.

L'assenza della proteina CENP-C può causare gravi errori nella segregazione dei cromosomi, poiché questa è una proteina che ha proprietà di legame al DNA e di "autoassociazione" ed è direttamente correlata alla segregazione di cromosomi e malfunzionamento del cinetocore.

Attualmente è noto che alcune regioni dei centromeri sono trascrizionalmente attive. Questi codificano per piccoli RNA di interferenza, che partecipano al silenziamento trascrizionale di alcune regioni del genoma.

Questi piccoli trascritti di RNA a doppia banda dalle regioni pericentromeriche sono essenziali per l'assemblaggio dell'eterocromatina e sono le regioni trascrizionali per regolare i passaggi prima della divisione cellulare.

Riferimenti

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