Centrómero

Qué es el centrómero

El centrómero designa la constricción primaria de un cromosoma, visible al microscopio como un estrechamiento que divide la estructura en dos segmentos denominados brazos: el brazo corto (p, del francés petit) y el brazo largo (q). El nombre procede del griego κέντρον (kéntron, "centro", "punto de punción") y μέρος (méros, "parte"), y fue acuñado en las primeras décadas del siglo XX conforme la citogenética identificó esta zona como punto de anclaje de las fibras del huso acromático. Ya en la década de 1880, Walther Flemming había observado que los cromosomas presentaban una región más estrecha durante la división celular, pero la denominación formal y la comprensión de su papel funcional tardaron todavía varias décadas en consolidarse.

Desde el punto de vista molecular, el centrómero no se define solo por una secuencia de ADN concreta. En los cromosomas humanos la región centromérica contiene largas repeticiones de ADN alfa-satélite, pero la identidad funcional del centrómero depende sobre todo de una marca epigenética: la incorporación de una variante especial de la histona H3 llamada CENP-A en los nucleosomas de esa zona. Sin CENP-A no se forma cinetocoro, y sin cinetocoro el cromosoma queda a la deriva.

Clasificación de los cromosomas según la posición del centrómero

La posición del centrómero a lo largo del cromosoma determina la proporción entre los brazos p y q, criterio con el que la citogenética clasifica los cromosomas humanos en tres tipos principales. Los metacéntricos tienen el centrómero situado aproximadamente en el centro, de modo que ambos brazos presentan longitudes similares; los pares 1, 3, 19 y 20 y el cromosoma X responden a este patrón. En los submetacéntricos la constricción se desplaza hacia uno de los extremos y genera un brazo notablemente más largo que el otro; la mayoría de los cromosomas humanos pertenecen a esta categoría.

Quedan, por último, los acrocéntricos: cromosomas 13, 14, 15, 21 y 22, en los que el centrómero se sitúa muy cerca de un extremo, lo que deja un brazo p diminuto que alberga los genes ribosómicos y que en la nomenclatura citogenética recibe el nombre de satélite cromosómico. Existe un cuarto tipo, el telocéntrico, con el centrómero en el extremo mismo del cromosoma; no se encuentra en la especie humana pero sí en algunos mamíferos y en numerosas plantas.

Función durante la división celular

En interfase las cromátidas hermanas permanecen unidas a lo largo de toda su longitud por unas proteínas denominadas cohesinas. Al comenzar la profase, la mayor parte de esas cohesinas se retiran de los brazos, pero la región centromérica las conserva: es el último punto de unión entre ambas copias. Durante la prometafase, los microtúbulos del huso mitótico se anclan al cinetocoro y generan tensión mecánica. Esa tensión es precisamente la señal que el mecanismo de vigilancia del huso (SAC, por sus siglas en inglés) necesita para autorizar el paso a anafase.

Cuando todas las uniones cinetocoro-microtúbulo son correctas, una enzima llamada separasa corta las cohesinas centroméricas residuales. Las cromátidas hermanas se separan y migran a polos opuestos de la célula. Si este proceso falla, la distribución del material genético resulta desigual y puede dar lugar a células con un número anómalo de cromosomas, lo que se conoce como trisomía o monosomía según se trate de ganancia o pérdida. No es un fenómeno infrecuente. La trisomía 21, causa del síndrome de Down, se origina en la mayoría de los casos por un error de no disyunción durante la meiosis materna.

Regulación epigenética de la identidad centromérica

Uno de los hallazgos más relevantes de las últimas décadas ha sido demostrar que la posición del centrómero no está dictada de forma rígida por la secuencia de ADN. Es posible crear neocentrómeros funcionales en regiones cromosómicas que carecen de secuencias alfa-satélite, siempre que se deposite CENP-A en los nucleosomas correspondientes. Sobre CENP-A se organiza una red estable de proteínas centroméricas constitutivas (el complejo denominado CCAN) que permanece en el centrómero durante todo el ciclo celular y sirve de plataforma para el ensamblaje transitorio del cinetocoro externo al inicio de la mitosis.

La recarga de CENP-A en los nucleosomas centroméricos ocurre en la fase G1, después de la mitosis, y requiere la participación de una chaperona específica llamada HJURP. Este mecanismo garantiza que la marca centromérica se transmita de generación celular en generación celular sin necesidad de alterar la secuencia de ADN subyacente.

Preguntas frecuentes

¿De dónde viene la palabra centrómero?

Del griego κέντρον (kéntron), "centro" o "punto central", y μέρος (méros), "parte". El término se acuñó a principios del siglo XX para designar la región del cromosoma visible como una constricción durante la división celular. En la misma época se fijó buena parte del vocabulario citogenético, incluidas voces como cromátida, cinetocoro o huso acromático.

¿Es lo mismo centrómero que cinetocoro?

No. El centrómero es la región del ADN cromosómico; el cinetocoro es la estructura proteica que se ensambla sobre él. Uno es secuencia y cromatina, el otro es andamiaje funcional. Sin centrómero no hay cinetocoro, pero el cinetocoro solo aparece durante la división celular, mientras que la región centromérica del ADN existe de forma permanente.

¿Puede un cromosoma tener más de un centrómero?

Sí, y se denomina cromosoma dicéntrico. Suele originarse por una translocación robertsoniana o por rotura y fusión anómala. En la práctica, los cromosomas dicéntricos son inestables porque las dos regiones centroméricas pueden anclarse a polos opuestos del huso y romperse durante la anafase. En la mayoría de los casos que sobreviven, uno de los dos centrómeros se inactiva epigenéticamente y el cromosoma se comporta como monocéntrico.

¿Qué relación tiene el centrómero con el cariotipo?

Directa. En un cariotipo convencional con bandeo G, la posición del centrómero es el primer criterio para identificar y clasificar cada par cromosómico. Tanto el índice centromérico (relación entre el brazo corto y la longitud total del cromosoma) como el patrón de bandas a ambos lados de la constricción permiten asignar un número a cada cromosoma y detectar anomalías estructurales como deleciones, inversiones o translocaciones.

Referencias

1. National Human Genome Research Institute (NHGRI). Centrómero. Glosario parlante de términos genómicos y genéticos.
2. Real Academia Española. Centrómero. Diccionario de la lengua española.
3. National Human Genome Research Institute (NHGRI). Anomalías cromosómicas.
4. Universidad de Vigo. Atlas de Histología Vegetal y Animal. Ciclo del centrosoma.