Estructura y Función de los Cromosomas: Centrómeros y Telómeros

Estructura de los cromosomas

Los centrómeros y su función en la división celular

Los centrómeros de los cromosomas se asocian con proteínas específicas que permiten su unión al huso acromático/mitótico, el cual separará los cromosomas a polos opuestos durante la mitosis o meiosis. En plantas, así como en otros eucariotas superiores, un centrómero típico tiene aproximadamente 1Mbp de regiones cortas de DNA altamente repetido (178pb en Arabidopsis).

No se sabe con certeza si las secuencias repetidas determinan la unión a la proteína o si es la estructura centromérica la que condiciona su unión. Sin embargo, la disposición de las secuencias repetidas en los centrómeros implica que son importantes para la función centromérica. No obstante, la existencia de variabilidad de secuencia, incluso entre especies muy relacionadas, sugiere que la secuencia en sí podría no ser relevante.

Desafíos en la secuenciación centromérica

En las plantas hay muchas secuencias repetidas, lo que complica la secuenciación de los centrómeros. La probabilidad de ensamblar secuencias cortas altamente repetidas es muy baja. Por ello, los centrómeros no se han estudiado tan a fondo como otras partes del cromosoma.

La histona CenH3 y la segregación

Una característica conservada de las repeticiones centroméricas es que están asociadas con un tipo especial de histona H3 (CenH3), que se encuentra solamente en los centrómeros. Esta proteína es esencial para la segregación correcta de los cromosomas durante la mitosis; su inexistencia compromete la segregación cromosómica en los procesos de división.

Retrotransposones y Heterocromatina

Los centrómeros, además de contener secuencias altamente repetidas, contienen numerosos elementos llamados retrotransposones. La abundancia de retrotransposones es característica de la heterocromatina, lo cual es lógico ya que, al ser secuencias móviles cuando están activas, podrían afectar a la integridad del genoma y provocar numerosos defectos al introducirse en genes básicos para la supervivencia.

Como se ha mencionado, las regiones centroméricas son heterocromatina y tienen una baja densidad de genes activos. En plantas, estas regiones sí contienen genes activos, pero la densidad es una décima parte de la que se puede encontrar en la eucromatina.

Regiones "Knobs" y Neocentrómeros

Las regiones "knobs" son regiones heterocromatínicas que se pueden asociar al huso cromático, lo que podría explicar el cambio en el número de cromosomas a lo largo de la evolución, dando lugar a la gran variabilidad en el número de cromosomas en las plantas. Tienen funciones neocentroméricas y se encuentran en zonas distintas a los centrómeros. Gracias a estas regiones, se intenta determinar a qué se debe la unión de las proteínas específicas al centrómero.

Telómeros

Los telómeros son secuencias de DNA localizadas en el final de los cromosomas, esenciales para mantener un juego estable de cromosomas durante las consecutivas divisiones celulares. El DNA de los telómeros está formado por cientos de miles de secuencias cortas (en Arabidopsis es TTTAGGG), mucho más repetidas que en los centrómeros. Los extremos del ADN se pliegan sobre el cromosoma para evitar su procesamiento por la maquinaria de reparación.

El proceso de replicación y el acortamiento terminal

La replicación en sentido 5’→3’ (hebra adelantada) se completa sin problema en el telómero. En el sentido contrario, los fragmentos de Okazaki se duplican siguiendo el molde de forma discontinua, partiendo siempre de un cebador de RNA hasta que se llega al siguiente fragmento ya sintetizado.

En el extremo terminal de un DNA lineal, puede no haber suficiente DNA que pueda ser extendido para reemplazar el primer de RNA y luego unirlo al fragmento de Okazaki anterior. De esta manera, en cada ronda de replicación, se acortarían los extremos de varias copias.