Centrómero

Qué es el centrómero

El centrómero es la región especializada de un cromosoma donde se unen las dos cromátidas hermanas durante la mitosis y la meiosis. Funciona como punto de anclaje para las fibras del huso acromático, garantizando la segregación equitativa de material genético entre las células hijas.

Estructura y localización

En el núcleo celular, cada cromosoma posee un centrómero definido por la presencia de secuencias de ADN repetitivo (satélite α) y una cromatina especializada llamada cromatina centromérica. Aunque los cromosomas humanos presentan un único centrómero, su posición varía para definir el tipo de cromosoma:

Metacéntricos: centrómero en el centro, brazos iguales.
Submetacéntricos: centrómero desplazado del centro, brazos desiguales.
Acrocéntricos: centrómero muy cercano a uno de los extremos.
Telocéntricos: centrómero en el extremo, brazos únicos (no presentes en humanos).

Componentes moleculares

La cromatina centromérica contiene variantes de la histona H3, como CENP-A, que permiten la formación de un andamiaje proteico denominado cinetocoro. El cinetocoro se compone de múltiples proteínas, agrupadas en complejos esenciales para su función:

Complejo CENP-A: nucleómero alternativo que define la cromatina centromérica.
Complejo CCAN (Constitutive Centromere–Associated Network): estructura estable durante todo el ciclo celular.
Complejo KMN (Knl1–Mis12–Ndc80): punto de anclaje dinámico para microtúbulos del huso.

Tipos de centrómeros

Según su extensión y modo de organización, existen:

Regional: la mayoría de eucariotas, incluido el humano, presentan un centrómero de gran longitud con múltiples sitios de microtúbulos.
Holocéntrico: presente en algunos invertebrados (gusanos nematodos, ciertas plantas), donde todo el cromosoma actúa como centrómero.

Función en la división celular

El centrómero coordina la segregación cromosómica en dos etapas:

Prometafase: el cinetocoro se une a los microtúbulos del huso, estableciendo la tensión necesaria.
Anafase: bajo regulación de la separasa y el complejo promotor de la anafase (APC/C), se separan las cromátidas y migran a polos opuestos.

Regulación epigenética del centrómero

La identidad del centrómero no depende de la secuencia de ADN, sino de modificaciones epigenéticas:

Incorporación de CENP-A en nucleosomas específicos.
Modificaciones de histonas (metilación de H3K4, ubiquitinación de H2A).
ARN no codificante transcrito desde regiones centroméricas y necesario para ensamblaje.

Importancia clínica

El correcto funcionamiento del centrómero es esencial para preservar la estabilidad genómica. Sus alteraciones se asocian a diversas patologías:

Aneuploidías: ganancias o pérdidas de cromosomas en células germinales o somáticas, responsables de síndromes como el síndrome de Down, síndrome de Turner o síndrome de Klinefelter.
Cáncer: inestabilidad cromosómica y fragmentación por disfunción del cinetocoro o cohesinas.
Infertilidad: errores de segregación meiótica pueden causar abortos recurrentes o anomalías genéticas en la descendencia.
Enfermedades genéticas por mutaciones en genes de proteínas centrómeras (CENP-E, CENP-F) que provocan malformaciones y déficits neurológicos.

Métodos de estudio

La investigación y diagnóstico centromérico emplean diversas técnicas:

Cariotipado con bandeo G para evaluar aneuploidías.
FISH (hibridación in situ fluorescente) específica de centrómeros para detectar ganancias o pérdidas cromosómicas.
Immunofluorescencia de CENP-A o CENP-C para visualizar cinetocoros en células en división.
Secuenciación de próxima generación para analizar variaciones en secuencias satélite centroméricas.

Implicaciones en diagnóstico prenatal

En estudios de amniocentesis o biopsia corial, la detección de aneuploidías mediante sondas centrómeras permite:

Detección temprana de trisomías 21, 18 y 13.
Identificación de mosaicos que pueden afectar el pronóstico.
Asesoramiento genético para planificación familiar y manejo obstétrico.

Precauciones y consideraciones

Al interpretar resultados centroméricos, se debe valorar:

Mosaicos celulares que pueden sesgar el diagnóstico.
Artefactos técnicos en cultivo o hibridación.
Variabilidad interindividual en la longitud de secuencias satélite.

Investigación y avances futuros

Las líneas de investigación actuales exploran:

Terapias antimitóticas que inhiben proteínas del cinetocoro para tratar cáncer.
Epigenética centrómera para reprogramar la identidad de cromosomas artificiales.
Nanotecnología para dirigir fármacos a cinetocoros en células tumorales.
Biorreactores celulares que permitan estudiar en tiempo real la dinámica centrómerica.

Preguntas frecuentes

¿Qué función tiene el centrómero durante la mitosis?

Sirve como punto de anclaje para el huso acromático, garantizando que cada cromátida hermana se mueva a polos opuestos en la anafase.

¿Cómo se detecta una pérdida o ganancia de centrómeros?

Mediante FISH con sondas específicas contra secuencias de ADN satélite presentes en cada centrómero.

¿Es posible que un cromosoma tenga más de un centrómero funcional?

Sí, en casos de cromosomas dicéntricos; sin embargo, suelen ser inestables y se inactivan epigenéticamente uno de los centrómeros.

¿Por qué la inestabilidad centrómerica favorece el cáncer?

La pérdida o ganancia de cromosomas altera la dosis génica, promoviendo la proliferación descontrolada y resistencia a la apoptosis.

¿Cómo influye la epigenética en la función del centrómero?

Las modificaciones de histonas y la incorporación de CENP-A determinan la identidad centrómerica independientemente de la secuencia de ADN.