sentromer adalah struktur kromosom mendasar yang terus bersama-sama kromatid kakak selama pembelahan sel. Selain itu, ini adalah tempat di mana mikrotubulus gelendong bergabung untuk memisahkan kromosom pada akhir pembelahan sel.
Sentromer pertama kali dijelaskan pada tahun 1882 oleh dokter dan peneliti Walther Flemming (1843-1905), ketika ia melakukan karakterisasi rinci pembelahan sel.
Struktur dasar kromosom, dengan sentromer di tengahnya. Sumber: lifeder.com
Sentromer juga dikenal sebagai “daerah adhesi” atau “kinetokor.” Namun, sekarang diketahui bahwa ini adalah situs pengikatan kompleks DNA dan protein yang membentuk kinetokor.
Konsep
Fungsi sentromer pada semua makhluk hidup adalah sama, tetapi setiap spesies menunjukkan karakteristik yang unik, dan mungkin ada perbedaan antarspesies dalam hal struktur, ukuran, dan kompleksitas.
Representasi grafis dari sentromer manusia (Sumber: Silvia3 [CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)] melalui Wikimedia Commons)
DNA yang merupakan bagian dari sentromer mengalami modifikasi konstan (berkembang), yang menyiratkan bahwa perbedaan signifikan ditemukan di antara spesies, bahkan ketika ini secara evolusi sangat dekat.
Bagi para ilmuwan, mempelajari sentromer bukanlah tugas yang mudah, karena pada tumbuhan dan hewan “struktur” atau “wilayah” ini terkandung dalam bagian genom tipe satelit (sangat berulang), sehingga sulit untuk dipetakan menggunakan teknik pengurutan konvensional.
Mutasi di wilayah sentromer memiliki implikasi fisiologis yang serius pada manusia. Kelainan struktur dan fungsinya bersifat mematikan atau berhubungan dengan penyakit bawaan dan didapat, kanker, infertilitas, dan kelainan bawaan.
Karakteristik sentromer
Sentromer adalah bagian dari kromosom yang mengandung daerah DNA yang sangat berulang dalam bentuk heterokromatin. Daerah ini khusus untuk perlekatan dan pemisahan kromatid saudara selama pembelahan sel.
Umumnya, sentromer mengandung sekuens DNA paling “tertua”, tersusun berurutan dan mendekati batas atau batas antara heterokromatin dan eukromatin, yaitu, sentromer adalah daerah yang sangat heterokromatik.
Urutan sentromer secara teratur diklasifikasikan menjadi dua jenis: DNA satelit dan unsur transposable. Kedua jenis urutan mewakili sebagian besar DNA yang terkandung dalam sentromer.
Organisasi DNA di wilayah sentromer spesies yang berbeda (Sumber: Gouttegd [CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)] melalui Wikimedia Commons)
Saat ini, sentromer dianggap sebagai struktur kompleks yang terdiri dari DNA genom, yang mengalami proses epigenetik yang berbeda.
Karena sentromer adalah bagian kromatin dari kromosom, sentromer terdiri dari kompleks DNA dan protein histon yang mendukung “pengemasan” mereka.
Nukleosom daerah sentromer, bagaimanapun, tidak memiliki protein histon H3; sebaliknya mereka memiliki varian yang oleh mereka yang ahli dalam bidang ini telah diidentifikasi sebagai yang khusus untuk sentromer.
Protein seperti histon ini sangat bervariasi di antara spesies yang berbeda. Pada mamalia ini dikenal sebagai CENP-A, pada arthropoda disebut CID dan pada jamur dan ragi disebut Cse4.
Berkat perbedaan spesifik protein CENH3 dalam sentromer, karakteristik dan sifatnya digunakan untuk identifikasi spesies, terutama wilayah sentromer dalam kromosom.
Posisi
Lokasi sentromer pada kromosom divisualisasikan dalam kariotipe sebagai “penyempitan” yang umumnya disebut sebagai “penyempitan primer.”
Dalam beberapa organisme sentromer tidak ditemukan di satu wilayah, tetapi agak “difus”, sehingga serat-serat gelendong dapat bergabung di sepanjang seluruh kromosom. Kromosom ini dikenal sebagai sentromer difus.
Skema kromosom sentromer holosentrik atau difus dan kromosom metasentrik lainnya (juga dikenal sebagai “monosentrik”, karena mereka hanya memiliki satu sentromer) (Sumber: Mandrioli & Manicardi [CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses /by -sa/2.5)] melalui Wikimedia Commons)
Posisi sentromer menunjukkan bentuk yang akan diambil kromosom selama pembelahan nukleus. Jika sentromer berada di titik tengah kromosom, sentromer akan berbentuk “V” karena disekresikan ke kutub yang berlawanan dari sel yang membelah.
Sebaliknya, jika sentromer berada di dekat salah satu ujung kromosom, ini, ketika berpisah dari kromatid saudaranya, akan memiliki bentuk “J” selama pemisahan. Demikian juga, jika sentromer terletak di ujung kromosom, pemisahan akan memberikan penampilan “batang kaku”.
Penting untuk disebutkan bahwa posisi sentromer pada kromosom menunjukkan hubungan antara panjang kedua lengannya (pendek atau “p” dan panjang atau “q”). Hubungan ini cukup spesifik untuk setiap jenis kromosom.
Menurut posisi sentromer, tiga jenis kromosom dikenali:
Jenis kromosom dan lokasi sentromer. A: lengan pendek (p). B. sentromer. C. Lengan panjang (q). D: kromatid saudara. I-Telosentris: sentromer berada di dekat bagian atas. Lengan p agak terlihat. II-Akrosentrik: lengan q lebih panjang dari lengan p, tetapi ini lebih panjang daripada di telosentrik. III-Submetasentrik: lengan p dan q sama panjang tetapi tidak sama. IV-Metasentrik: lengan q dan p sama panjang. Fockey003 [CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)]
Kromosom telosentrik
Kromosom ini memiliki sentromer di ujung salah satu dari dua “lengan” kromatin. Mereka adalah mereka yang bergerak dalam bentuk batang kaku selama pemisahan menuju kutub dalam pembelahan sel.
Kromosom akrosentrik
Pada jenis kromosom ini, sentromer terlihat lebih bergeser ke salah satu ujung daripada ke ujung lainnya. Ketika sel membelah dan kromosom berpisah, kromosom akrosentrik adalah yang berbentuk “J”.
Kromosom metasentrik
Kromosom metasentrik memiliki sentromer yang terletak di seluruh pusat kromosom, memisahkan dua lengan dengan panjang yang sama. Karena lokasi sentromernya, kromosom metasentrik mengeluarkan dalam bentuk V selama anafase pembelahan sel.
Fungsi
Sentromer adalah sarana universal untuk sekresi efektif kromosom di semua organisme eukariotik. Mereka adalah situs pengikatan mikrotubulus untuk mengerahkan kekuatan mekanik yang tepat untuk memisahkan kromosom atau kromatid selama meiosis atau mitosis.
Fungsi spesifik sentromer adalah adhesi dan pemisahan kromatid saudara, fiksasi mikrotubulus, pergerakan kromosom selama pemisahan menuju sel anak, pembentukan heterokromatin dan, sebagai tambahan, mereka mewakili titik kontrol mitosis.
Pada mamalia, protein seperti CENP ditemukan dalam heterokromatin sentromer. Ini dapat terdiri dari tiga jenis CENP-A, CENP-B dan CENP-C, semuanya berpartisipasi dalam perakitan kinetokor.
Tidak adanya protein CENP-C dapat menyebabkan kesalahan serius dalam segregasi kromosom, karena ini adalah protein yang memiliki sifat pengikatan DNA dan “asosiasi-diri” dan secara langsung berhubungan dengan pemisahan kromosom dan malfungsi kinetokor.
Saat ini diketahui bahwa beberapa daerah sentromer aktif secara transkripsi. Ini mengkodekan RNA interferensi kecil, yang berpartisipasi dalam pembungkaman transkripsional dari beberapa wilayah genom.
Transkrip RNA pita ganda kecil dari daerah pericentromeric ini penting untuk perakitan heterokromatin dan merupakan daerah transkripsi untuk mengatur langkah-langkah sebelum pembelahan sel.
Referensi
- Cho, KA (1997). Sentromer (Vol. 320). Oxford: Pers Universitas Oxford.
- Fincham, JRS (2001). sentromer.
- Fukagawa, T., & Earnshaw, WC (2014). Sentromer: dasar kromatin untuk mesin kinetokor. Sel perkembangan, 30 (5), 496-508.
- Henikoff, S., Ahmad, K., & Malik, HS (2001). Paradoks sentromer: pewarisan stabil dengan DNA yang berkembang pesat. Sains, 293 (5532), 1098-1102.
- Plohl, M., Meštrovi, N., & Mravinac, B. (2014). Identitas sentromer dari sudut pandang DNA. Kromosom, 123 (4), 313-325.
- Westhorpe, FG, & Lurus, AF (2015). Sentromer: kontrol epigenetik pemisahan kromosom selama mitosis. Perspektif Cold Spring Harbor dalam biologi, 7 (1), a015818.
