Histone Varianten am Zentromer

Das Zentromer ist eine verengte Region auf jedem Chromosom, in der sich das Kinetochor und die Mikrotubuli ansammeln, um eine originalgetreue Trennung der Chromatiden während der Anaphase der Zellteilung zu gewährleisten.

In den meisten Eukaryoten ist das Zentromer in zwei Chromatindomänen unterteilt - den Zentromerkern und die perizentrische Heterochromatinregion.

Der Zentromerkern enthält in allen Eukaryoten eine Variante des Kernhistons H3, die als Centromere Protein A oder CENP-A bezeichnet wird. Zusammen mit den drei anderen Kernhistonen H2A, H2B und H4 bildet das CENP-A das Zentromer-spezifische Nukleosom.

Die funktionelle C-terminale Faltungsdomäne des CENP-A ist bei Eukaryoten hoch konserviert. Der N-terminale Schwanz des Proteins weist jedoch signifikante Unterschiede sowohl in der Größe als auch in der Sequenz auf.

Die Zentromerkerne in der Hefe Saccharomyces cerevisiae enthalten ein einzelnes CENP-A-Nukleosom, das an eine einzelne mitotische Spindel gebunden ist; daher werden diese als Punktzentromere bezeichnet.

Diese Kernzentromerregion wird von etwa 125 bps AT-reichen perizentrischen DNA-Sequenzen flankiert. Diese Region ist durch Nukleosomen gekennzeichnet, die methyliertes Histon H3 enthalten.

Das Zentromer-Chromatin bildet eine dreidimensionale Struktur, um CENP-A-haltige Nukleosomen für die Interaktion mit dem Kinetochor und den Mikrotubuli freizulegen.

Im Gegensatz dazu weist der Zentromerkern menschlicher Chromosomen abwechselnd CENP-A-Nukleosomen und reguläre H3-Nukleosomen auf. Diese regulären H3-Nukleosomen sind dimethyliert.

Diese alternierenden Blöcke können bis zu 5 Mbs lang sein und enthalten größtenteils kurze, sich wiederholende AT-reiche DNA-Sequenzen, die als Alpha-Satelliten-DNA bezeichnet werden, flankiert von perizentrischer Heterochromatin-DNA.

Der Zeitpunkt der CENP-A-Beladung der Nukleosomen unterscheidet sich ebenfalls zwischen den Spezies. Beim Menschen ist es beispielsweise zwischen der Anaphase- und der G1-Phase geladen; bei Pflanzen erfolgt die Belastung in der späten G2-Phase.