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Resumen

El centrómero es esencial en el proceso de división celular. Este complejísimo sistema de proteico define la estructura del cromosoma y es a la vez responsable de regular el reparto exacto de la información genética durante la mitosis.

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De todas las estructuras características de la célula eucariota, probablemente no haya una más representativa que el cromosoma. Entiéndase que hablamos del cromosoma metafásico, es decir, cada una de las estructuras organizadas  que forman el material genético condensado durante la división celular. Si está usted viendo cromosomas en una imagen, una cosa es segura: la célula que está observando es eucariota y se divide mediante mitosis.

Pero… ¿por qué tenemos cromosomas? Quizá la respuesta esté en la necesidad de resolver un problema importante: el material genético eucariota es grande comparado con el de los procariotas. Por ejemplo en el caso de nosotros, los humanos, todo nuestro material genético se compone de algo más de 3 millones de pares de bases. De poder estirase completamente, alcanzaría casi dos metros de longitud. Así que, en primer lugar, tiene que caber dentro de la célula (de un diámetro medio de 50 micras). Más aún: deben caber dos copias idénticas de esa información. Pero lo que hace marvillosamentecomplejo este reto molecular es el hecho de que hay que repartir esas dos copias exactamente y sin errores durante la división celular.  

La respuesta evolutiva a este problema tomó la forma de los cromosomas, resolviendo con una sola estructura el problema de la compactación y el reparto.  Sobre la compactación del material genético pasaremos rápidamente en esta ocasión. Sólo comentaremos que el material genético se enrolla densamente alredededor de las histonas, unas proteínas especializadas en este menester, las cuales a su vez se compactan con la ayuda de otras proteínas para formar los familiares cromosomas metafásicos.

Los cromosomas compactan así al máximo la información genética en fragmentos discretos y finamente definidos. Pero además, proporcionan un armazón idóneo para resolver el problema del reparto de información entre dos células hijas.

Los centrómeros definen la estructura de los cromosomas.

La estructura del cromosoma es parecida en la mayoría de los casos a una X, aunque el lugar donde se cruzan las dos aspas de la X puede variar. Este lugar de cruce tiene un nombre, por supuesto (un biólogo jamás pierde la ocasión de poner nombre a algo): el centrómero. Lejos de ser simplemente el lugar donde se unen las dos cromátidas que forman el cromosoma metafásico, los centrómeros juegan un papel fundamental en nuestro problema del reparto. Sin centrómeros, las células no se pueden dividir adecuadamente y la mitosis falla.

Los centrómeros están definidos en realidad por regiones concretas del ADN denominadas satélite alfa, a las que se unen específicamente proteínas propias del centrómero. Una única unidad de ADN satélite mide 171 pares de bases de longitud. Estas regiones de ADN centromérico forman parte de la heterocromatina, es decir, son regiones no activas desde el punto de vista genético. La longitud de los centrómeros es muy variable y puede esta formadas por cientos o incluso miles de copias de ADN satélite.

La primera proteína identificada como formadora del centrómero fue CENP-A (del inglés CENtromere Protein  A), una variante especial de la histona H3 (una de esas proteínas que se encargan de condensar el ADN) que se une específicamente al centrómero. Por así decirlo, los nucleosomas del centrómero usan CENP-A, mientras que el resto de nucleosomas usan histona H3 para condensarse.

La segunda proteína identificada fue CENP-B, la cual se une al ADN satélite. Cada unidad de ADN satélite tiene un sitio de unión de 17 pares de bases llamado caja CENP-B, porque a él se unen unidades de la proteína CENP-B. La proteína CENP-B forma funcionalmente dímeros.

Tanto CENP-A como CENP-B  son proteínas  del centrómero interno que interaccionan directamente con el ADN. Actualmente se han identificado más de 20 CENPs que contribuyen a formar todo el complejo centromérico.

Para qué sirven los centrómeros

A esta alturas todos estarán pensando: "bueno, muy bien, pero no entiendo qué tiene esto que ver con el reparto cromosómico". Pues bien, resulta que la principal función del centrómero es proporcionar la base para el ensamblaje de uno de los complejos proteínicos más complicados de la célula: el cinetocoro.

El cinetocoro es esencial para la segregación cromosómica durante la división celular. Desde el cinetocoro se produce el "tirón" necesario para separar limpiamente las cromátidas de cada cromosoma durante la anafase mitótica y llevarlos, ayudados por los microtúbulos del huso mitótico, a lo que más tarde consitutirán las dos células hijas. Los cinetocoros son estructuras enormemente complejas; de hecho están formadas por ¡más de 80 proteínas!.

A vista de pájaro (bueno, en realidad a vista de pájaro subcelular) tienen forma de dos placas enfrentadas (una a cada lado del centrómero) compuestas por varias capas, orientadas cada una hacia uno de los polos  del huso mitótico. La biología molecular del cinetocoro es por sí misma un extensísimo campo de estudio. Aquí sólo comentaremos que entre las funciones del cinetocoro están por un lado, el ensamblaje de los microtúbulos que constituyen el motor del "tirón" del que hablábamos antes y por otro, formar parte de los sistemas de control de la división celular, ya que el ensamblaje de algunas de las proteínas que forman el cinetocoro define el paso de metafase a anafase durante la división celular.

Hay otra función de los centrómeros esencial para el devenir de la vida celular: los centrómeros son el lugar donde se unen las cromátidas hermanas que constituyen un cromosoma.  Esta unión es especialmente importante durante la división celular, ya que debe ser a  la vez lo suficientemente específica como para mantener la unión de las cromátidas gemelas, pero a la vez debe poder destruirse con facilidad cuando el proceso mitótico entra en anafase. De hecho, la unión de cromátidas en el centrómero, que dicho sea de paso, ocurre en lugares opuestos al cinetocoro, está mediada por unas proteínas denominadas cohesinas, que son rápidamente degradada a efectuarse ese paso a anafase, permitiendo la separación de las cromátidas.