Telomere và Centromere

Telomere và centromere là các cấu trúc DNA-protein chuyên biệt cho phép các nhiễm sắc thể eukaryote dạng thẳng được sao chép hoàn chỉnh và phân tách chính xác. Telomere bao bọc và bảo vệ các đầu nhiễm sắc thể, đồng thời giải quyết vấn đề sao chép chúng, trong khi centromere tổ chức sự gắn kết của nhiễm sắc thể với thoi phân bào trong quá trình phân chia.

Definition

Telomere là các cấu trúc nucleoprotein lặp lại bao bọc các đầu của nhiễm sắc thể dạng thẳng và được duy trì bởi enzyme telomerase, trong khi centromere là các vùng nhiễm sắc thể chuyên biệt lắp ráp kinetochore mà các vi ống thoi phân bào gắn vào trong quá trình phân chia tế bào.

Scope

Mục này bao gồm cấu trúc và chức năng của telomere (vấn đề sao chép đầu mút, trình tự lặp lại telomere và enzyme telomerase) và của centromere (các vùng nhiễm sắc thể xây dựng kinetochore để gắn vào thoi phân bào). Đây là một chủ đề tham khảo về sinh học nhiễm sắc thể và không đưa ra hướng dẫn lâm sàng.

Key concepts

• Telomere (đầu mút nhiễm sắc thể)
• Vấn đề sao chép đầu mút
• Telomerase và khuôn RNA của nó
• Trình tự lặp lại telomere
• Centromere
• Kinetochore và sự gắn kết với thoi phân bào
• Sự phân tách nhiễm sắc thể

Mechanisms

Vì các DNA polymerase thông thường không thể sao chép hoàn toàn các đầu tận cùng của DNA dạng thẳng (vấn đề sao chép đầu mút), các đầu nhiễm sắc thể sẽ ngắn lại sau mỗi lần phân chia. Telomere, bao gồm các trình tự lặp lại nối tiếp được liên kết bởi các protein bảo vệ, làm giảm sự mất mát này, và enzyme telomerase, một reverse transcriptase mang khuôn RNA của chính nó, có thể kéo dài các trình tự lặp lại telomere. Greider và Blackburn đã xác định hoạt động telomere terminal transferase này, và thành phần RNA telomerase ở người sau đó đã được mô tả. Centromere là các vùng nhiễm sắc thể, ở nhiều sinh vật được xác định bởi một trạng thái chromatin chuyên biệt, nơi kinetochore lắp ráp; kinetochore là bộ máy protein liên kết mỗi nhiễm sắc thể với các vi ống thoi phân bào để các chromatid chị em được kéo về các cực đối diện, đảm bảo sự phân tách chính xác. Cùng với nhau, telomere và centromere giúp cho việc sao chép hoàn chỉnh và sự di truyền trung thực của các nhiễm sắc thể dạng thẳng trở nên khả thi.

Clinical relevance

Việc duy trì telomere có liên quan đến khả năng sao chép của tế bào và sự ổn định bộ gen, và chức năng centromere là cần thiết cho sự phân tách nhiễm sắc thể chính xác; cả hai đều là những chủ đề thường xuyên trong sinh học ung thư và nghiên cứu lão hóa. Mục này mô tả các cấu trúc này để tham khảo và không phải là cơ sở cho các quyết định lâm sàng cá nhân.

History

Hành vi của các đầu nhiễm sắc thể và vấn đề sao chép đầu mút đã được nhận ra vào đầu những năm 1970. Năm 1985, Greider và Blackburn đã xác định telomerase là hoạt động bổ sung các trình tự lặp lại telomere, và thành phần RNA telomerase ở người đã được mô tả vào năm 1995. Công trình nghiên cứu về centromere, dựa trên di truyền học tế bào cổ điển, đã định nghĩa kinetochore là giao diện được bảo tồn giữa nhiễm sắc thể và thoi phân bào.

Key figures

• Elizabeth Blackburn
• Carol Greider
• Jack Szostak
• Iain Cheeseman

Seminal works

• greider-blackburn-1985
• feng-1995
• cheeseman-2014

Frequently asked questions

Vấn đề sao chép đầu mút là gì?

Quá trình sao chép DNA tiêu chuẩn không thể sao chép các đầu tận cùng của nhiễm sắc thể dạng thẳng, vì vậy các đầu sẽ dần ngắn lại sau mỗi lần phân chia. Telomere và enzyme telomerase cùng nhau bù đắp sự mất mát này.

Telomere khác với centromere như thế nào?

Telomere nằm ở các đầu của nhiễm sắc thể và bảo vệ, duy trì các đầu, trong khi centromere là một vùng bên trong xây dựng kinetochore để gắn vào thoi phân bào, nhờ đó các nhiễm sắc thể được phân tách chính xác trong quá trình phân chia.