Primarno suženje

Dioba ćelije čovjeka: vidljive su mikrotubule (zeleno), hromosomi (plavo) i centromere (pink).

Preko centromere (kinetohora), tokom ćelijskih dioba, hromosomi se kače za diobeno vreteno, tako da svaka od dvije sestrinske hromatide biva vezana sa suprotni pol, čime se određuju njihova orijentacija i smjer kretanja tokom mitoze i mejoze.

Definicija i funkcija

Primarno suženje, centromera ili kinetohor (grč. κίνησις - kinesis = kretati, kretanje + ”χῶρος - khōros = mjesto, prostor), obavezan je element građe svakog (normalnog) hromosoma. Bez njega se hromosom negdje "zagubi" tokom ćelijskih dioba. Naime, u primarnom suženju nalazi se centromera (kinetohor) - glavni determinator kinetike hromosoma tokom ćelijskih dioba, osobito u anafazama, budući da ih "vuče" ka polovima diobenog vretena.

Prema broju kinetohora, hromosomi mogu biti:

monocentrični,
policentrični, i
holocentrični

Monocentrični organizmi, uključujući i kičmenjake, gljivice i većinu biljaka, imaju jednu centromernu regiju na svakom hromosomu koja uključuje jedan kinetohor.

Policentrični organizmi su rijetkost, a njihove hromosome odlikuje prisustvo većeg broja kinetohora. Jedan od takvih primjera je konjska glista (Parascaris equorum), čiji je (jedan) hromosom ustvari složeni kompleks, sastavljen od više linijski spojenih hromosoma, koji se tokom ćelijskih dioba ponašaju nezavisno jedan od drugog.

Holocentrični organizami, kao što su nematode, mnogi člankonošci, biljne uši i neke biljke, funkciju kinetohora imaju duž cijelog hromosoma.

Kinetohor sadrži dvije regije:

unutrašnji kinetohor, koji je usko povezan sa centromernom DNK, sadžan u specijaliziranom obliku hromatina koji opstaje u cijelom ćelijskom ciklusu;
drugi je vanjski kinetohor, koji je povezan sa mikrotubulama. Ova struktura je vrlo dinamična, sa mnogim identičnim komponentama, koje su formirane i funkcionalne samo u toku ćelijske diobe.

Od položaja centromere zavisi i oblik hromosoma. Po om kriteriju, hromosomi mogu biti jednokraki (s terminalnom centromerom) ili dvokraki (sa centromerom u ostalim dijelovima regionima). Hromosomski kraci mogu biti jednake dužine ili ih centomera dijeli na dugi i kratki krak. Savremana klasifikacija hromosoma primarno respektira relativnu dužinu hromosomskih krakova, tj. numerički odnos njihovih dužina. Na osnovu tog kriterija razlikuju se metacentrični, submetacentrični, subtelocentrični, akrocentrični i telocentrični hromosomi.^[1]^[2]^[3]^[4]

Struktura kinetohora u životinjskim ćelijama

Kinetohor je sastavljen iz nekoliko slojeva, što je najprije zabilježeno pod elektronskim mikroskopom, nakon uobičajenog fiksiranja i bojenja preparata.^[5] Najdublji sloj u kinetohoru je unutrašnja ploča , koja sadrži hromatinsku strukturu sa nukleosomima predstavljenim specijaliziranim histonom (pod nazivom CENP-A), pomoćnim proteinom i DNK. CENP-A u ovoj regiji zamenjuje histon H3. Organizacija DNK u centromeri (satelitska DNK) je jedan od najmanje poznatih aspekata u kinetohoru kičmenjaka. Tokom ćelijskog ciklusa, unutrašnji ploča se pojavljuje kao diskretna heterohromatinska domena. Na spoljnoj strani unutrašnje ploče nalazi se vanjska ploča, sastavljena uglavnom od proteina. Kada se jedrova ovojnica razgradi, ova struktura je na površini hromosoma. Vanjska ploča u kičmenjačkim kinetohorima sadrži po oko 20 mjesta za kačenje tzv. MTs (+) krajeva (zvanih kMTs, nakon kinetohorskog označavanja MTS), dok vanjska ploča kinetohora kvasca (Saccharomyces cerevisiae) sadrži samo jednu mjesto za kačenje. Spoljašnja domena kinetochora formira vlaknastu koronu, koji se može vizualizirati konvencionalnim mikroskopom, ali samo u odsustvu MTS. Ova korona formira dinamičnu mrežu rezidentnih i privremenih proteina upletenih u vrhu diobenog vretena, u MTS i sidrenje u regulaciji ponašanja hromozoma.

Tokom mitoze, svaka sestrinska hromatida, kao i cijeli hromosom, formira svoj kompletan kinetohor. U kulturama ćelija, jasni sestrinski kinetohori se mogu najprije uočiti na kraju ćelijskog ciklusa sisara (u fazi G2).

Kinetohorski proteini mogu biti grupirani prema njihovim koncentracijama na kinetohoru tokom mitoze: neki proteini ostaju vezani cijelim tokom ćelijske diobe, dok neki drugi promijene koncentraciju. Osim toga, oni se mogu reciklirati na svojim obavezujućim mjestima na kinetohorima – sporo (oni su prilično stabilni) ili brzo (dinamično).

Proteini čiji je nivo ostao stabilan – od profazedo kraja anafaze, uključuju konstitutivne komponente unutarnje ploče i stabilne komponente vanjskog kinetohora, kao što je NDC80/ Ndc80 kompleks.

Izgleda da, zajedno sa konstitutivnim komponentama, ovi proteini organiziraju srž unutarnje i vanjske strukture u kinetohoru.

Dinamične komponente čija koncentracija varira u kinetohoru tokom mitoze uključuju molekulske motore CENPE/CENP-E i dinein (kao i njihove ciljne komponente ZW10 i ROD, te checkpoint proteine diobenog vretena (kao MAD1/Mad1, MAD2/Mad2, BUB1B/BubR1 i CDC20/Cdc20). U odsustvu mikrotubule, ovi proteini ostaju na kinetohoru u visokoj koncentraciji. Međutim, što je veći broj MTS prikačen na kinetohor, manja je koncentracija tih proteina.

Reference

^ Kapur Pojskić L., Ed. (2014): Uvod u genetičko inženjerstvo i biotehnologiju, 2. izdanje. Institut za genetičko inženjerstvo i biotehnologiju (INGEB), Sarajevo, ISBN 978-9958-9344-8-3.
^ Bajrović K, Jevrić-Čaušević A., Hadžiselimović R., Ed. (2005): Uvod u genetičko inženjerstvo i biotehnologiju. Institut za genetičko inženjerstvo i biotehnologiju (INGEB), Sarajevo, ISBN 9958-9344-1-8.
^ Sofradžija A., Šoljan D., Hadžiselimović R. (1996): Biologija 1, Svjetlost, Sarajevo, ISBN 9958-10-686-8.
^ Ibrulj S., Haverić S., Haverić A. (2008): Citogenetičke metode – Primjena u medicini . Institut za genetičko inženjerstvo i biotehnologiju (INGEB), Sarajevo,ISBN 978-9958-9344-5-2.
^ Rieder C. L. (1982): The formation, structure, and composition of the mammalian kinetochore and kinetochore fiber. Int. Rev. Cytol., International Review of Cytology, ISBN 978-0-12-364479-4.

Također pogledajte

[1] Kapur Pojskić L., Ed. (2014): Uvod u genetičko inženjerstvo i biotehnologiju, 2. izdanje. Institut za genetičko inženjerstvo i biotehnologiju (INGEB), Sarajevo, ISBN 978-9958-9344-8-3.

[2] Bajrović K, Jevrić-Čaušević A., Hadžiselimović R., Ed. (2005): Uvod u genetičko inženjerstvo i biotehnologiju. Institut za genetičko inženjerstvo i biotehnologiju (INGEB), Sarajevo, ISBN 9958-9344-1-8.

[3] Sofradžija A., Šoljan D., Hadžiselimović R. (1996): Biologija 1, Svjetlost, Sarajevo, ISBN 9958-10-686-8.

[4] Ibrulj S., Haverić S., Haverić A. (2008): Citogenetičke metode – Primjena u medicini . Institut za genetičko inženjerstvo i biotehnologiju (INGEB), Sarajevo,ISBN 978-9958-9344-5-2.

[5] Rieder C. L. (1982): The formation, structure, and composition of the mammalian kinetochore and kinetochore fiber. Int. Rev. Cytol., International Review of Cytology, ISBN 978-0-12-364479-4.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]