CENTROMERE: KHÁI NIỆM, ĐẶC ĐIỂM, VỊ TRÍ, CHỨC NĂNG - SINH HỌC - 2026

Các tâm động là một cấu trúc nhiễm sắc thể cơ bản mà giữ cùng các nhiễm sắc tử chị em trong phân chia tế bào. Ngoài ra, đây còn là nơi tham gia các vi ống của thoi phân bào để phân li các nhiễm sắc thể khi kết thúc quá trình phân bào.

Centromeres lần đầu tiên được mô tả vào năm 1882 bởi bác sĩ và nhà nghiên cứu Walther Flemming (1843-1905), khi ông tiến hành mô tả chi tiết đặc điểm phân chia tế bào.

Cấu trúc cơ bản của nhiễm sắc thể, với tâm động ở trung tâm của nó. Nguồn: lifeeder.com

Centromeres còn được gọi là "vùng kết dính" hoặc "kinetochores." Tuy nhiên, hiện nay người ta biết rằng đây là những vị trí liên kết của phức hợp DNA và protein tạo nên kinetochore.

Các khái niệm

Chức năng của tâm động ở mọi sinh vật đều giống nhau, nhưng mỗi loài thể hiện những đặc điểm riêng biệt và có thể có những khác biệt giữa các đặc điểm về cấu trúc, kích thước và độ phức tạp.

Biểu diễn đồ họa của tâm động người (Nguồn: Silvia3 qua Wikimedia Commons) DNA là một phần của tâm động trải qua những sửa đổi liên tục (tiến hóa), ngụ ý rằng sự khác biệt đáng kể được tìm thấy giữa các loài, ngay cả khi chúng tiến hóa rất gần.

Đối với các nhà khoa học, việc nghiên cứu tâm động không phải là một nhiệm vụ dễ dàng, vì ở thực vật và động vật, “cấu trúc” hoặc “vùng” này được chứa trong các phần của bộ gen giống như vệ tinh (có tính lặp lại cao), gây khó khăn cho việc lập bản đồ bằng các kỹ thuật của giải trình tự thông thường.

Các đột biến trong vùng tâm động có ý nghĩa sinh lý nghiêm trọng ở người. Những bất thường trong cấu trúc và chức năng của nó có thể gây chết người hoặc liên quan đến các bệnh bẩm sinh và mắc phải, với ung thư, vô sinh và rối loạn sinh đẻ.

Đặc điểm tâm động

Tâm động là các phần của nhiễm sắc thể chứa các vùng lặp lại cao của DNA ở dạng dị nhiễm sắc. Những vùng này chuyên biệt để gắn và phân tách các cromatid chị em trong quá trình phân chia tế bào.

Nói chung, tâm động chứa các trình tự DNA lâu đời nhất, được sắp xếp theo thứ tự liên tiếp và gần ranh giới giữa dị nhiễm sắc và euchromatin, tức là tâm động là những vùng có tính dị nhiễm sắc cao.

Trình tự tâm động thường xuyên được phân loại thành hai loại: DNA vệ tinh và các phần tử chuyển vị. Cả hai loại trình tự này đại diện cho hầu hết DNA có trong tâm động.

Tổ chức của DNA trong vùng tâm động của các loài khác nhau (Nguồn: Gouttegd qua Wikimedia Commons) Hiện tại, tâm động được coi là cấu trúc phức tạp bao gồm DNA bộ gen, chịu các quá trình biểu sinh khác nhau.

Vì tâm động là một phần nhiễm sắc thể của nhiễm sắc thể, chúng được hình thành bởi một phức hợp gồm DNA và protein histone có lợi cho "sự đóng gói" của chúng.

Tuy nhiên, các thể nhân của vùng tâm động không sở hữu protein histone H3; thay vào đó, chúng có một biến thể mà những người có kỹ năng trong lĩnh vực nghệ thuật này đã xác định là, đặc trưng cho tâm động.

Protein giống như histone này khác nhau đáng kể giữa các loài khác nhau. Ở động vật có vú, nó được gọi là CENP-A, ở động vật chân đốt, nó được gọi là CID và ở nấm và nấm men, nó được gọi là Cse4.

Nhờ sự khác biệt cụ thể của protein CENH3 trong tâm động, các đặc điểm và tính chất của nó được sử dụng để xác định các loài, đặc biệt là vùng tâm động trong nhiễm sắc thể.

Chức vụ

Vị trí của tâm động trên nhiễm sắc thể được hình dung trong karyotype như một "sự thu hẹp", thường được gọi là "sự co thắt sơ cấp".

Ở một số sinh vật, tâm động không được tìm thấy trong một vùng, mà là "khuếch tán", do đó các sợi của trục quay có thể liên kết dọc theo toàn bộ nhiễm sắc thể. Những nhiễm sắc thể này được gọi là tâm động khuếch tán.

Sơ đồ của một nhiễm sắc thể tâm động ba chiều hoặc tâm động khuếch tán và một nhiễm sắc thể tâm động khác (còn được gọi là “đơn tâm”, vì chúng chỉ có một tâm động) (Nguồn: Mandrioli & Manicardi qua Wikimedia Commons) Vị trí của tâm động cho biết hình dạng mà nhiễm sắc thể sẽ có trong quá trình phân chia hạt nhân. Nếu tâm động nằm ở điểm giữa của nhiễm sắc thể, nó sẽ có hình dạng chữ “V” vì nó được phân tách về các cực đối diện của tế bào đang phân chia.

Ngược lại, nếu tâm động ở gần một trong các đầu của nhiễm sắc thể, thì tâm động này, khi tách khỏi nhiễm sắc thể chị em của nó, sẽ có hình dạng "J" trong quá trình phân li. Tương tự như vậy, nếu tâm động nằm ở các đầu của nhiễm sắc thể, sự phân tách sẽ khiến nó có hình dạng "thanh cứng".

Điều quan trọng cần đề cập là vị trí của tâm động trên nhiễm sắc thể biểu thị mối quan hệ giữa độ dài của hai nhánh của nó (ngắn hoặc "p" và dài hoặc "q"). Mối quan hệ này khá đặc trưng cho từng loại nhiễm sắc thể.

Theo vị trí của tâm động, ba loại nhiễm sắc thể được nhận biết:

Các loại nhiễm sắc thể và vị trí của tâm động. A: cánh tay ngắn (p). B: tâm động. C. Cánh tay dài (q). D: chị chromatid. I-Telocentric: tâm động ở gần đỉnh. Cánh tay p phần nào có thể nhìn thấy được. II-Acrocentric: nhánh q dài hơn nhánh p, nhưng chúng dài hơn trong telocentric. III-Submetacentric: nhánh p và q có độ dài tương tự nhau nhưng không bằng nhau. IV-Metacentric: các nhánh q và p có độ dài bằng nhau. Fockey003

Nhiễm sắc thể tâm tâm

Những nhiễm sắc thể này có tâm động ở phần cuối của một trong hai “nhánh” nhiễm sắc thể. Chúng là những chất di chuyển dưới dạng thanh cứng trong quá trình phân li về các cực trong quá trình phân bào.

Nhiễm sắc thể trung tâm

Trong loại nhiễm sắc thể này, tâm động được cho thấy là dịch chuyển về phía một trong các đầu mút hơn là về phía đầu kia. Khi tế bào phân chia và các nhiễm sắc thể tách ra, các nhiễm sắc thể hướng tâm là những nhiễm sắc thể có hình dạng "J".

Nhiễm sắc thể trung gian

Các nhiễm sắc thể kỳ tâm có tâm động nằm khắp trung tâm của nhiễm sắc thể, phân tách hai nhánh có chiều dài bằng nhau. Do vị trí của tâm động, các nhiễm sắc thể ở trung tâm tiết ra theo hình chữ V trong quá trình phân chia tế bào.

Chức năng

Centromeres là phương tiện phổ biến để bài tiết nhiễm sắc thể hiệu quả ở tất cả các sinh vật nhân thực. Chúng là các vị trí gắn kết cho các vi ống để tác động lực cơ học chính xác để tách nhiễm sắc thể hoặc nhiễm sắc thể trong quá trình nguyên phân hoặc nguyên phân.

Các chức năng cụ thể của tâm động là kết dính và phân tách các nhiễm sắc thể chị em, cố định các vi ống, sự di chuyển của các nhiễm sắc thể trong quá trình phân ly đối với các tế bào con, thành lập dị nhiễm sắc và ngoài ra, đại diện cho một điểm kiểm tra của nguyên phân.

Ở động vật có vú, các protein giống CENP được tìm thấy trong dị nhiễm sắc thể tâm động. Đây có thể là ba loại CENP-A, CENP-B và CENP-C, tất cả chúng đều tham gia vào quá trình lắp ráp kinetochore.

Sự vắng mặt của protein CENP-C có thể gây ra những sai sót nghiêm trọng trong sự phân ly của các nhiễm sắc thể, vì đây là một loại protein có đặc tính liên kết và “tự liên kết” với DNA và có liên quan trực tiếp đến sự phân ly của nhiễm sắc thể và trục trặc kinetochore.

Hiện đã biết rằng một số vùng của tâm động đang hoạt động theo kiểu phiên mã. Những RNA này mã hóa cho các RNA can thiệp nhỏ, tham gia vào quá trình im lặng phiên mã của một số vùng của bộ gen.

Những bản phiên mã RNA dải kép nhỏ này từ vùng màng ngoài tim rất cần thiết cho việc lắp ráp dị nhiễm sắc và là vùng phiên mã để điều chỉnh các bước trước khi phân chia tế bào.

Người giới thiệu

1. Choo, KA (1997). Tâm động (Quyển 320). Oxford: Nhà xuất bản Đại học Oxford.
2. Fincham, JRS (2001). Tâm động.
3. Fukagawa, T., & Earnshaw, WC (2014). Tâm động: nền tảng nhiễm sắc cho máy kinetochore. Tế bào phát triển, 30 (5), 496-508.
4. Henikoff, S., Ahmad, K., & Malik, HS (2001). Nghịch lý tâm động: sự kế thừa ổn định với DNA phát triển nhanh chóng. Khoa học, 293 (5532), 1098-1102.
5. Plohl, M., Meštrović, N., & Mravinac, B. (2014). Nhận dạng tâm theo quan điểm DNA. Nhiễm sắc thể, 123 (4), 313-325.
6. Westhorpe, FG, & Straight, AF (2015). Tâm động: kiểm soát biểu sinh đối với sự phân li của nhiễm sắc thể trong quá trình nguyên phân. Các quan điểm của Cold Spring Harbor trong sinh học, 7 (1), a015818.