Cromátidas hermanas

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Definición de cromátidas hermanas

Las cromátidas hermanas son dos copias idénticas del mismo cromosoma formadas por la replicación del ADN, unidas entre sí por una estructura llamada centrómero. Durante la división celular, se separan entre sí y cada célula hija recibe una copia del cromosoma.

Diferencias entre cromátidas hermanas y cromátidas homólogas no hermanas

Los organismos diploides tienen dos copias de cada cromosoma, una recibida de cada padre a través de sus gametos. Estos pares se denominan cromosomas homólogos y llevan información sobre los mismos genes, pero no son exactamente idénticos en su secuencia de ADN. Este sistema es el preferido entre los organismos que se reproducen sexualmente porque hace que la población sea variada y genéticamente robusta. Por ejemplo, algunas comunidades tienen una alta incidencia de una variante del gen de la hemoglobina que da lugar a la anemia de células falciformes. Cuando una persona tiene esta variante tanto en su homólogo cromosomas, desarrollan la enfermedad y sufren una serie de complicaciones. Sin embargo, las personas con un solo cromosoma homólogo que porta esta variante genética están protegidas de una infección palúdica grave. La presencia de dos variantes del gen de la hemoglobina en una sola persona les permite adaptarse a la presencia de parásitos letales de la malaria, sin sucumbir a la anemia falciforme. Ocasionalmente, los cromosomas homólogos también se utilizan para reparar mutaciones, especialmente cuando se rompen ambas cadenas de una molécula de ADN .

Durante la síntesis o fase ‘S’ del ciclo celular, todo el ADN de la célula se duplica, por lo que ahora cada cromosoma tiene una copia exacta, además de tener un par homólogo. Durante la mitosis, el ADN se condensa para formar cromosomas visibles, y estas dos copias idénticas, o cromátidas hermanas, se unen entre sí y forman una forma de ‘X’.

Mientras que las cromátidas hermanas son copias exactas entre sí, las cromátidas no hermanas provienen de cromosomas homólogos. Codifican los mismos genes, pero no son genéticamente idénticos. Ocasionalmente, el material genético se intercambia entre cromátidas no hermanas durante la meiosis, lo que permite que se transmitan nuevos arreglos de genes a la progenie. A esto se le llama cruzamiento o recombinación. Durante la metafase meiótica I, los cromosomas homólogos se alinean entre sí a lo largo del ecuador de la célula y en la anafase I, se separan y los dos miembros del par se mueven a polos opuestos.

recombinación en la meiosis — HR en la meiosis

Funciones de las cromátidas hermanas

La duplicación del ADN durante la fase S del ciclo celular permite que las células mantengan su contenido genético a lo largo de generaciones. La función principal de las cromátidas hermanas es transmitir un conjunto completo de cromosomas a todas las células hijas formadas como resultado de la división celular. Durante la mitosis, se unen entre sí a través del centrómero, un tramo de ADN que forma complejos de proteínas. Al final de la mitosis, una serie de reacciones separan las dos cromátidas hermanas, moviéndolas hacia los extremos opuestos de la célula en división, y se forma una nueva membrana celular entre ellas, creando dos células hijas. Ambas células son genéticamente idénticas a la célula madre.

Además de esta función básica, las cromátidas hermanas juegan un papel importante en el mantenimiento de la integridad del genoma al participar en la reparación del ADN. Por lo general, están espacialmente cerca uno del otro, en comparación con el par de cromosomas homólogos. Por lo tanto, se prefiere esta forma de corrección de pruebas en la fase G2 del ciclo celular, después de que se haya producido la duplicación cromosómica. Cuando las dos hebras de una molécula de ADN se rompen, no es posible reparar el ADN mediante el emparejamiento de bases, y muchos organismos parecen utilizar esta cromátida proximal para reparar la rotura. Esto se descubrió inicialmente como Sister Chromatid Exchange (SCE) y más tarde se descubrió que era incluso más eficaz en la reparación del ADN que los métodos que utilizan el par homólogo. Sin embargo, las tasas extremadamente altas de SCE (entre 15 y 100 por cada par de cromátidas) son indicativas de enfermedad y se han asociado con algunas formas hereditarias de cáncer, como el síndrome de Bloom.

Estructura de las cromátidas hermanas en metafase

Las cromátidas hermanas se unen entre sí desde el momento en que el ADN se duplica hasta la anafase, mediante la acción de proteínas llamadas cohesinas. Inicialmente, las cohesinas están presentes a lo largo de toda la longitud del cromosoma, especialmente alrededor de las regiones de heterocromatina . Por lo tanto, en la profase, las cromátidas hermanas se pegan entre sí a lo largo de toda su longitud. Sin embargo, en el momento en que se alinean en la placa de metafase, las cohesinas se ven solo a lo largo de una pequeña región del ADN que consiste en el centrómero.

La heterocromatina centromérica se puede formar mediante varios métodos dependiendo del organismo . Las células de levadura utilizan la interferencia de ARN, mientras que los gusanos redondos y algunos insectos permiten la formación de una estructura difusa a lo largo de todo el cromosoma. Los seres humanos tienen una histona especial llamada CENP que influye en la formación del centrómero y el reclutamiento de proteínas específicas.

La unión de los cromosomas al huso está mediada por un complejo proteico llamado cinetocoro. Los cinetocoros están formados por varias capas, y la capa más profunda interactúa con las histonas CENP. La capa exterior del cinetocoro se forma hacia el final de la profase y está hecha de proteínas que contienen sitios de anclaje para los microtúbulos. El dominio más externo contiene una disposición dinámica de proteínas que participan en los puntos de control mitóticos y reguladores del comportamiento cromosómico.

Los dos cinetocoros de las cromátidas hermanas se enfrentan en direcciones opuestas, lo que permite que los cromosomas se unan a los microtúbulos que emanan de diferentes polos. Un microtúbulo que emana de un polo de la célula experimenta períodos rápidos de crecimiento y encogimiento cuando parece estar «buscando» un cinetocoro. Una vez que se adhiere al cinetocoro, el microtúbulo se estabiliza y esta unión parece influir en la otra cromátida hermana para exponer su cinetocoro hacia el polo opuesto. Cuando se unen a microtúbulos que emanan de polos opuestos, la acción de los microtúbulos se opone a la propiedad adhesiva de las cohesinas, generando una especie de tensión a lo largo del centrómero. Esta tensión es reconocida por el punto de control del ensamblaje del huso y una vez que todos los cromosomas están alineados en la placa de metafase de la célula, con el ensamblaje y unión apropiados del huso mitótico, la célula progresa hacia la anafase.

Separación de cromátidas hermanas durante la anafase

Durante la congresión de los cromosomas en la placa de la metafase, cuando algunos cinetocoros no están unidos al huso, una señal activa inhibe el inicio de la anafase. Esto involucra al Complejo de Punto de Control Mitótico o MCC. El MCC contiene proteínas que inhiben principalmente la actividad del Complejo Promotor de Anafase (APC).

CINETOCORO INDEPENDIENTE → ACTIVA EL COMPLEJO DE PUNTO DE CONTROL MITÓTICO – | INHIBE EL COMPLEJO PROMOTOR DE LA ANAFASE

La función principal de la APC es unir un pequeño polipéptido regulador llamado ubiquitina a su proteína diana. Cuando una proteína se marca con una cadena de moléculas de ubiquitina, se ve como una señal para que la proteína sea degradada por el proteasoma.

Durante la transición de metafase a anafase, APC se dirige a la securina y la etiqueta para su degradación por parte del proteasoma. La ausencia de securina permite que otra enzima llamada separasa actúe sobre las moléculas de cohesina que mantienen unidas las dos cromátidas. Cuando las cohesinas ya no resisten la atracción de los microtúbulos en el huso, las cromátidas hermanas se separan y se mueven hacia polos opuestos. La invaginación de la membrana celular conduce a la formación de dos células hijas distintas, que tienen una cromátida de cada cromosoma y, por lo tanto, se convierten en copias genéticas de la célula madre. Así, una cascada de reacciones conduce a los dramáticos acontecimientos de la anafase y contribuye a convertirla en una de las fases más cortas del ciclo celular.

APC → DEGRADACIÓN DE SECURINA → ACTIVACIÓN DE SEPARASA → CROMÁTIDAS HERMANAS TIRADAS POR HUSILLO

Cualquier deficiencia en los niveles celulares de cohesina conduce a una segregación inadecuada y dificultades en la alineación de los cromosomas en la placa de metafase. Esto resulta en aneuploidía, donde las células hijas tienen un número irregular de cromosomas.

Centrosoma: orgánulo que se encuentra cerca del núcleo principalmente en células animales, involucrado en el ensamblaje de microtúbulos, especialmente durante la división celular.
Inestabilidad dinámica: una propiedad de los microtúbulos donde los períodos de polimerización rápida se alternan con eventos de contracción dramáticos. Esto es importante para su función en el huso mitótico.
Microtúbulos: polímeros tubulares microscópicos que forman parte integral del citoesqueleto .
Proteasoma: un gran complejo de múltiples proteínas que cataliza la hidrólisis de enlaces peptídicos en proteínas específicas que están etiquetadas para su degradación.

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