เทโลเมียร์และเซนโทรเมียร์
เทโลเมียร์และเซนโทรเมียร์เป็นโครงสร้างดีเอ็นเอ-โปรตีนที่จำเพาะ ซึ่งช่วยให้โครโมโซมยูคาริโอตแบบเส้นตรงสามารถถูกคัดลอกได้อย่างสมบูรณ์และแยกตัวออกจากกันได้อย่างแม่นยำ เทโลเมียร์ทำหน้าที่หุ้มและปกป้องปลายโครโมโซม รวมถึงแก้ไขปัญหาการจำลองตัวเองของปลายโครโมโซม ในขณะที่เซนโทรเมียร์ทำหน้าที่จัดระเบียบการยึดเกาะของโครโมโซมเข้ากับเส้นใยสปินเดิลระหว่างการแบ่งเซลล์
Definition
เทโลเมียร์คือโครงสร้างนิวคลีโอโปรตีนที่ซ้ำกันซึ่งหุ้มปลายโครโมโซมแบบเส้นตรงและได้รับการบำรุงรักษาโดยเอนไซม์เทโลเมอเรส ในขณะที่เซนโทรเมียร์คือบริเวณโครโมโซมที่จำเพาะซึ่งประกอบกันเป็นไคเนโตคอร์ที่ไมโครทิวบูลของเส้นใยสปินเดิลจะยึดเกาะระหว่างการแบ่งเซลล์
Scope
บทความนี้ครอบคลุมโครงสร้างและหน้าที่ของเทโลเมียร์ (ปัญหาการจำลองปลายโครโมโซม, ลำดับซ้ำของเทโลเมียร์ และเอนไซม์เทโลเมอเรส) และของเซนโทรเมียร์ (บริเวณโครโมโซมที่สร้างไคเนโตคอร์สำหรับการยึดเกาะกับเส้นใยสปินเดิล) เป็นหัวข้ออ้างอิงทางชีววิทยาของโครโมโซมและไม่ได้ให้คำแนะนำทางคลินิก
Key concepts
- เทโลเมียร์ (ส่วนหุ้มปลายโครโมโซม)
- ปัญหาการจำลองปลายโครโมโซม
- เทโลเมอเรสและแม่แบบอาร์เอ็นเอของมัน
- ลำดับซ้ำของเทโลเมียร์
- เซนโทรเมียร์
- ไคเนโตคอร์และการยึดเกาะกับเส้นใยสปินเดิล
- การแยกโครโมโซม
Mechanisms
เนื่องจากดีเอ็นเอพอลิเมอเรสทั่วไปไม่สามารถจำลองปลายสุดของดีเอ็นเอแบบเส้นตรงได้อย่างสมบูรณ์ (ปัญหาการจำลองปลายโครโมโซม) ปลายโครโมโซมจึงมีแนวโน้มที่จะสั้นลงในการแบ่งเซลล์แต่ละครั้ง เทโลเมียร์ซึ่งประกอบด้วยลำดับซ้ำแบบต่อเนื่องที่จับกับโปรตีนป้องกัน จะช่วยลดการสูญเสียนี้ และเอนไซม์เทโลเมอเรส ซึ่งเป็นรีเวิร์สทรานสคริปเทสที่มียีนอาร์เอ็นเอเป็นแม่แบบของตัวเอง สามารถขยายลำดับซ้ำของเทโลเมียร์ได้ เกรเดอร์และแบล็กเบิร์นได้ระบุกิจกรรมเทโลเมียร์เทอร์มินัลทรานสเฟอเรสนี้ และส่วนประกอบอาร์เอ็นเอของเทโลเมอเรสในมนุษย์ก็ได้รับการระบุลักษณะในภายหลัง เซนโทรเมียร์คือบริเวณโครโมโซม ซึ่งในสิ่งมีชีวิตหลายชนิดถูกกำหนดโดยสถานะโครมาตินที่จำเพาะ ซึ่งเป็นที่ที่ไคเนโตคอร์ประกอบขึ้น ไคเนโตคอร์คือกลไกโปรตีนที่เชื่อมโยงโครโมโซมแต่ละตัวเข้ากับไมโครทิวบูลของเส้นใยสปินเดิล เพื่อให้ซิสเตอร์โครมาทิดถูกดึงไปยังขั้วตรงข้าม ทำให้มั่นใจได้ถึงการแยกตัวที่แม่นยำ เมื่อรวมกันแล้ว เทโลเมียร์และเซนโทรเมียร์ทำให้การจำลองแบบสมบูรณ์และการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรมของโครโมโซมแบบเส้นตรงเป็นไปได้
Clinical relevance
การบำรุงรักษาเทโลเมียร์เชื่อมโยงกับความสามารถในการจำลองตัวเองของเซลล์และความเสถียรของจีโนม และการทำงานของเซนโทรเมียร์มีความสำคัญต่อการแยกโครโมโซมที่ถูกต้อง ทั้งสองเป็นประเด็นที่เกิดขึ้นซ้ำๆ ในชีววิทยาของโรคมะเร็งและการวิจัยเรื่องความชรา บทความนี้อธิบายโครงสร้างเหล่านี้เพื่อการอ้างอิงและไม่ใช่พื้นฐานสำหรับการตัดสินใจทางคลินิกส่วนบุคคล
History
พฤติกรรมของปลายโครโมโซมและปัญหาการจำลองปลายโครโมโซมได้รับการยอมรับในช่วงต้นทศวรรษ 1970 ในปี 1985 เกรเดอร์และแบล็กเบิร์นได้ระบุเทโลเมอเรสว่าเป็นกิจกรรมที่เพิ่มลำดับซ้ำของเทโลเมียร์ และส่วนประกอบอาร์เอ็นเอของเทโลเมอเรสในมนุษย์ได้รับการระบุลักษณะในปี 1995 งานวิจัยเกี่ยวกับเซนโทรเมียร์ ซึ่งต่อยอดจากเซลล์พันธุศาสตร์แบบดั้งเดิม ได้กำหนดให้ไคเนโตคอร์เป็นส่วนเชื่อมต่อที่ได้รับการอนุรักษ์ระหว่างโครโมโซมและเส้นใยสปินเดิล
Key figures
- Elizabeth Blackburn
- Carol Greider
- Jack Szostak
- Iain Cheeseman
Related topics
Seminal works
- greider-blackburn-1985
- feng-1995
- cheeseman-2014
Frequently asked questions
- ปัญหาการจำลองปลายโครโมโซมคืออะไร?
- การจำลองดีเอ็นเอแบบมาตรฐานไม่สามารถคัดลอกปลายสุดของโครโมโซมแบบเส้นตรงได้ ดังนั้นปลายโครโมโซมจึงมีแนวโน้มที่จะสั้นลงเรื่อยๆ ในการแบ่งเซลล์แต่ละครั้ง เทโลเมียร์และเอนไซม์เทโลเมอเรสทำงานร่วมกันเพื่อชดเชยการสูญเสียนี้
- เทโลเมียร์แตกต่างจากเซนโทรเมียร์อย่างไร?
- เทโลเมียร์อยู่ที่ปลายสุดของโครโมโซมและทำหน้าที่ปกป้องและบำรุงรักษาปลายโครโมโซม ในขณะที่เซนโทรเมียร์เป็นบริเวณภายในที่สร้างไคเนโตคอร์สำหรับการยึดเกาะกับเส้นใยสปินเดิล เพื่อให้โครโมโซมถูกแยกออกจากกันอย่างถูกต้องระหว่างการแบ่งเซลล์