Centrómeros

¿Qué son los centrómeros?

Los centrómeros son unas estructuras cromosómicas fundamentales que mantienen unidas a la cromátidas hermanas durante la división celular. Además, son el lugar donde se unen los microtúbulos del huso para separar los cromosomas al terminar la división celular.

Los centrómeros fueron descritos por primera en 1882 por el médico e investigador Walther Flemming (1843-1905), cuando este realizó una caracterización detallada sobre la división celular.

Los centrómeros también se conocen como regiones de adherencia o cinetocoros. Sin embargo, en la actualidad se sabe que estos son los sitios de unión del complejo de ADN y proteínas que forman al cinetocoro.

Conceptos sobre los centrómeros

La función del centrómero en todos los seres vivos es la misma, pero cada especie muestra características únicas, pudiendo existir diferencias interespecíficas en cuanto a estructura, tamaño y complejidad.

El ADN que es parte de los centrómeros sufre modificaciones constantes (evoluciona), lo que implica que hay diferencias significativas entre especies, aun cuando estas sean evolutivamente muy cercanas.

Para los científicos, el estudio del centrómero no es tarea fácil, ya que en plantas y animales estas estructuras o regiones están contenidas en porciones del genoma tipo satélite (altamente repetitivo), por lo que es difícil de mapear mediante técnicas de secuenciación convencionales.

Las mutaciones en la región centromérica tienen graves implicaciones fisiológicas en los seres humanos. Las anormalidades en su estructura y sus funciones son letales o se asocian con enfermedades congénitas y adquiridas, con cáncer, infertilidad y trastornos de nacimiento.

Características de los centrómeros

– Ubicación. Se localizan en una región específica del cromosoma. Lo dividen en dos brazos, el brazo corto (p) y el brazo largo (q).

– Función principal. Permiten la correcta separación de los cromosomas durante la mitosis y la meiosis. Son el sitio donde se forma el cinetocoro, estructura que se une a los microtúbulos del huso mitótico y facilita el movimiento de los cromosomas hacia los polos celulares.

– Composición del ADN. Contienen ADN altamente repetitivo, generalmente en forma de secuencias satélite (como el ADN satélite alfa en humanos). No suelen codificar proteínas, y son regiones heterocromáticas (ADN muy condensado).

– Proteínas asociadas. Presentan una variante especial de histona H3 llamada CENP-A, fundamental para su identidad. Se asocian a proteínas específicas del cinetocoro (CENP-B, CENP-C, entre otras).

– Comportamiento durante la división celular. En la mitosis, permiten la separación de cromátidas hermanas. En la meiosis I, mantienen unidas las cromátidas mientras se separan los cromosomas homólogos.

Posición de los centrómeros

La ubicación del centrómero en los cromosomas es visualizada en los cariotipos como un estrechamiento que, por lo general, recibe el nombre de constricción primaria.

En algunos organismos, los centrómeros no se encuentran en una región, sino que están más bien difusos, por lo que las fibras del huso pueden unirse a lo largo de todo el cromosoma. Estos cromosomas son conocidos como de centrómero difuso.

La posición del centrómero indica la forma que adoptará el cromosoma durante la división del núcleo. Si el centrómero se encuentra en el punto medio de un cromosoma, este adoptará la forma de una “V” a medida que es segregado hacia los polos opuestos de la célula que se divide.

Por el contrario, si el centrómero se encuentra cerca de alguno de los extremos de un cromosoma, este, al separarse de su cromátida hermana, tendrá una forma de “J” durante la segregación. Asimismo, si el centrómero se ubica en los extremos de un cromosoma, la separación le conferirá un aspecto de bastón rígido.

Es importante mencionar que la posición del centrómero en un cromosoma indica la relación entre las longitudes de sus dos brazos (el corto, o p, y el largo, o q). Esta relación es bastante específica para cada tipo de cromosoma.

Según la posición del centrómero se reconocen tres tipos de cromosomas:

• Cromosomas telocéntricos. Estos cromosomas poseen el centrómero en el extremo de alguno de los dos brazos de cromatina. Son los que se desplazan en forma de bastones rígidos durante la segregación hacia los polos en la división celular.
• Cromosomas acrocéntricos. En este tipo de cromosomas el centrómero se evidencia desplazado más hacia alguno de los extremos que hacia otro. Cuando la célula se divide y los cromosomas se separan, los cromosomas acrocéntricos son los que adquieren una forma de “J”.
• Cromosomas metacéntricos. Los cromosomas metacéntricos poseen centrómeros ubicados en todo el centro del cromosoma, separando dos brazos de igual longitud. Debido a la ubicación de su centrómero, los cromosomas metacéntricos segregan en forma de V durante la anafase de la división celular.

Funciones de los centrómeros

• Formación del cinetocoro. El centrómero es el sitio donde se ensambla el cinetocoro, un complejo proteico que permite la unión de los cromosomas a los microtúbulos del huso mitótico y hace posible el movimiento de los cromosomas durante la división celular.
• Separación correcta de los cromosomas. Garantizan que las cromátidas hermanas se separen adecuadamente en la mitosis. En la meiosis, aseguran la correcta separación de cromosomas homólogos (meiosis I) y cromátidas (meiosis II). Previenen errores como la no disyunción, que puede causar anomalías cromosómicas.
• Mantenimiento de la cohesión. Mantienen unidas las cromátidas hermanas hasta el momento adecuado de la separación. Permiten que la separación ocurra de manera sincronizada.
• Organización estructural del cromosoma. Contribuyen a la estabilidad y estructura del cromosoma. Participan en la correcta condensación y orientación de los cromosomas durante la división.
• Garantía de estabilidad genética. Evitan la pérdida o ganancia de cromosomas. Aseguran que cada célula hija reciba la información genética completa.

Referencias

1. Choo, K.A. The centromere (Vol. 320). Oxford University Press.
2. Fincham, J.R.S. Centromere.
3. Fukagawa, T., Earnshaw, W.C. The centromere: chromatin foundation for the kinetochore machinery. Developmental cell.
4. Plohl, M., Meštrović, N., Mravinac, B. Centromere identity from the DNA point of view. Chromosome.
5. Westhorpe, F.G., Straight, A.F. The centromere: epigenetic control of chromosome segregation during mitosis. Cold Spring Harbor perspectives in biology.