Desvendando variações em centrômeros em espécies de cebola

A divisão celular é um processo essencial pelo qual os organismos vivos crescem, reabastecem células perdidas e regeneram os tecidos mortos e danificados. Quando uma célula -mãe se divide em duas células filhas, os cromossomos – as estruturas que organizam e armazenam informações genéticas – são duplicadas para gerar duas cópias. Essas cópias são distribuídas igualmente para que as células filhas sejam geneticamente idênticas.

Os braços do cromossomo ou Cromatídeos irmãsnormalmente orientado em forma de X, é mantida unida no centro por uma estrutura semelhante a um clipe conhecida como centrômero. Os cromatídeos são separados ou comprimidos no centrômero para a distribuição uniforme de informações genéticas para o células filhas Durante a divisão celular.

Houve uma crença de longa knowledge de que sequências de repetição de DNA em tandem, também conhecidas como satélites, são necessárias para estabilizar os centrômeros. No entanto, os recentes avanços no seqüenciamento genômico revelaram diversidade inter-espécies significativa, sugerindo que o centrômero estereotipado por manutenção de satélites pode não ser a única forma de centrômero. Além disso, estudos em plantas mostraram que os centrômeros podem mudar dinamicamente as posições, mesmo em um nível interindividual.

Mergulhando mais profundamente, o professor associado Kiyotaka Nagaki, do Instituto de Ciência e Recursos de Plantas, e o professor Koichiro Ushijima, da Escola de Pós -Graduação em Ciência Ambiental e da Vida, Universidade de Okkama, Japão, procurou analisar variações de tamanho, estabilidade e migração de um sistema central, usando espécies de allium.

Suas descobertas foram publicadas on-line em A célula da planta Em 10 de junho de 2025. “Devido ao seu tamanho grande e pequeno número de cromossomos, alho, cebola galesa e cebola são modelos valiosos em educação e pesquisa citogenética. As seqüências de genoma de referência dessas espécies foram divulgadas recentemente. Portanto, tentamos determinar a localização exata do Profficiário do Centrômero, usando um anticorpo produzido em nosso estudo anterior”.

O centrômero interage com o nucleossomo (unidade do complexo de DNA-proteínas) contendo a variante histona H3 específica do centrômero (CENH3) e inicia a segregação de cromossomos durante divisão celular. Os pesquisadores usaram um anticorpo direcionado ao CENH3 para mapear as regiões dos centrômero no genoma de oito cultivares de cebola galesa (uma variedade de plantas cultivadas com características desejáveis).

Em seguida, eles compararam as seqüências genômicas ligadas ao CENH3 com a sequência de referência para identificar repetições em tandem. Sua análise revelou um único pico CENH3 em cada cromossomo. As regiões do centrômero variaram de 0,9 MB (mega base = 1 milhão de pares de bases) a 2,6 Mb e sobrepostos às repetições em tandem, sugerindo uma posição estável de centrômero com variações significativas no tamanho.

Pelo contrário, o mapeamento de centrômero de seis cultivares de cebola e três chalota mostrou vários picos de CENH3 por cromossomo, com variações significativas entre as diferentes cultivares. Curiosamente, diferentemente das cebolas galeias, os pesquisadores observaram que a distribuição do CENH3 mudou da posição dos antigos centrômeros (mapeados para sequências de satélite) em até 28,0 Mb. Além disso, eles observaram diferenças interindividuais na mesma cultivar, sugerindo o papel potencial dos mecanismos epigenômicos (alterações genômicas reversíveis) em vez de rearranjos estruturais.

Até agora, os pesquisadores descobriram que, embora as cebolas galeias apresentem posições uniformes de centrômero, mas em comprimentos variados, as cebolas exibem migração de centrômero. Em seguida, eles examinaram como essas propriedades se manifestam em Wakegi – um híbrido de cebola galesa e chalota. Notavelmente, apenas um pico CENH3 foi observado por cromossomo sem polimorfismos (variações genômicas). A ausência de migração de centrômero na variedade híbrida sugeriu que a hibridação pode melhorar a estabilidade dos centrômetros.

Finalmente, o mapeamento de centrômeros em alho revelou regiões extremamente maiores distribuídas por CENH3. Os centrômeros gigantes representativos foram 5,5 vezes maiores que os de galês cebola e duas vezes mais do que os tamanhos dos centrômeros de trigo de pão, os maiores centrômeros medidos até o momento. É interessante centromere estabilidade.

No geral, esses achados sugerem que os centrômeros podem não ser estáticos, afinal, como acreditavam anteriormente, mas variam significativamente em sua organização, tamanho e posição/mobilidade, mesmo entre espécies intimamente relacionadas.

O Prof. Nagaki associado conclui com as implicações de longo prazo de seu trabalho dizendo: “Se os centrômeros puderem ser alterados artificialmente no futuro, isso pode alterar a expressão de genes adjacentes, o que pode ajudar a melhorar a criação e o cultivo das culturas alimentares”.