Back to chapter

5.4:

Хромосомная структура

JoVE Core
Molecular Biology
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Molecular Biology
Chromosome Structure

Languages

Share

комплекс гистона ДНК содержится в ядре, называется хроматин и конденсируется, чтобы сформировать хромосомы, которые состоит из одного хроматида или сестринских хроматид в зависимости от этапа цикла клетки. Функциональная эукариотическая хромосома должна иметь центромер, последовательность ДНК которая связывает сестринские хроматиды. Центромер также место, где кинетошоры строятся после репликации хромосомы.Белковые комплексы посволяют микротрубочкам веретена двигаться вокруг хромосомы во время клеткочного деления. В зависимости от расположения центромера, хромосомы могут существовать в четырех основных конфигурациях. В метацентрическом конфигурации, центромер в центре, в результате чего хромосомные последовательности получаются одинаковой длины.В то время как в субметацентрической конфигурации, центромер не в центре, в результате последовательности хромосом будут разной длины. В телецентрической конфигурации, центромер находится в самом конце хромосомы, в результате этого будет всего одна длинная последовательность хромосом. В акроцентрической хромосоме, центромер находится рядом с концом хромосомы, давая изображение стебля и луковицы.Эти различные конфигурации происходят естественным образом, и полезны для идентификации специфических хромосом. Например, человеческая хромосома Y акроцентрична. Каждый хроматид должен также иметь теломеры, которые состоят из некодирующих повторяющихся нуклеотидных последовательностей и их концов.Теломеры защищают и стабилизируют концы хромосом. Если хромосома разрывается, она начнет деградировать на вновь созданном конце, у которого нет теломера. Наконец, хромосома должна иметь несколько исходных точек репликации, последовательности нуклеотидов, которые определяют Где начинается репликация ДНК.Хромосомы человека содержат приблизительно 30, 000 источников репликации, для ускорения процесса репликации. Если бы у хромосомы человека был только один источник реплкации, это заняло бы месяц на репликацию одной хромосомы. Когда каждая хромосом реплицируется, начиная в нескольких точках репликации, получившиеся сестринские хроматиды удерживаются вместе в центромере, с теломерами на их концах.Непосредственно перед клеточным делением, хромосомы находятся в их самом конденсированное состоянии. Вот почему во время обсервации хромосом часто делается именно в этой точке в цикла клетки.

5.4:

Хромосомная структура

Функциональная эукариотическая хромосома должна содержать три элемента: центромеру, теломеры и многочисленные точки начала репликации.

Центромера — это последовательность ДНК, которая связывает сестринские хроматиды. Это также место, где кинетохоры, белковые комплексы, к которым прикрепляются микротрубочки веретена, строятся после репликации хромосомы. Кинетохоры позволяют микротрубочкам веретена перемещать хромосомы внутри клетки во время клеточного деления.

Теломеры состоят из некодирующих повторяющихся нуклеотидных последовательностей на концах. Эти последовательности как правило похожи у разных видов. Обычно они состоят из повторяющихся единиц аденина или тимина, за которыми следует несколько гуаниновых нуклеотидов. Теломеры защищают и стабилизируют концы хромосом. Если бы хромосома сломалась, она бы начала разрушаться на вновь созданном конце, на котором отсутствует теломера.

Точки начала репликации и АРП

Эукариотические хромосомы также должны иметь многочисленные точки начала репликации, которые являются последовательностями нуклеотидов, определяющими, где начинается репликация ДНК. Хотя точное число точек начала репликации в геноме человека еще не определено количественно, для своевременной репликации потребуется не менее 30 000 точек. Например, если бы хромосомы человека содержали только одну такую исходную точку, то репликация одной хромосомы заняла бы больше месяца.

Несмотря на то, что важность точек старта репликации установлена, определение этих последовательностей оказалось затруднительным. Однако некоторые эксперименты с дрожжами выявили несколько кандидатов. При добавлении определенных хромосомных последовательностей к дрожжевой клетке в виде внеклеточной кольцевой молекулы ДНК, они реплицируются автономно. Это дало этим последовательностям их название – автономно реплицирующие последовательности (АРП). Некоторые АРП, скорее всего, соответствуют точкам начала репликации, которые функционируют в геноме дрожжей. Однако некоторые из них не расположены на участке ДНК, который показал сильную связь с инициацией репликации.

У млекопитающих, таких как люди, и другие более сложные эукариоты, последовательности точек начала репликации плохо определены. Это связано с тем, что они, скорее всего, определяются сочетанием нуклеотидной последовательности, связанных белков и хроматиновых структур.

Suggested Reading

  1. Leonard, Alan C, and Marcel Méchali. “DNA replication origins.” Cold Spring Harbor perspectives in biology vol. 5,10 a010116. 1 Oct. 2013, doi:10.1101/cshperspect.a010116
  2. Chan, Clarence S., and Bik-Kwoon Tye. "Autonomously replicating sequences in Saccharomyces cerevisiae." Proceedings of the National Academy of Sciences 77.11 (1980): 6329-6333.