Функциональная эукариотическая хромосома должна содержать три элемента: центромеру, теломеры и многочисленные точки начала репликации.
Центромера — это последовательность ДНК, которая связывает сестринские хроматиды. Это также место, где кинетохоры, белковые комплексы, к которым прикрепляются микротрубочки веретена, строятся после репликации хромосомы. Кинетохоры позволяют микротрубочкам веретена перемещать хромосомы внутри клетки во время клеточного деления.
Теломеры состоят из некодирующих повторяющихся нуклеотидных последовательностей на концах. Эти последовательности как правило похожи у разных видов. Обычно они состоят из повторяющихся единиц аденина или тимина, за которыми следует несколько гуаниновых нуклеотидов. Теломеры защищают и стабилизируют концы хромосом. Если бы хромосома сломалась, она бы начала разрушаться на вновь созданном конце, на котором отсутствует теломера.
Точки начала репликации и АРП
Эукариотические хромосомы также должны иметь многочисленные точки начала репликации, которые являются последовательностями нуклеотидов, определяющими, где начинается репликация ДНК. Хотя точное число точек начала репликации в геноме человека еще не определено количественно, для своевременной репликации потребуется не менее 30 000 точек. Например, если бы хромосомы человека содержали только одну такую исходную точку, то репликация одной хромосомы заняла бы больше месяца.
Несмотря на то, что важность точек старта репликации установлена, определение этих последовательностей оказалось затруднительным. Однако некоторые эксперименты с дрожжами выявили несколько кандидатов. При добавлении определенных хромосомных последовательностей к дрожжевой клетке в виде внеклеточной кольцевой молекулы ДНК, они реплицируются автономно. Это дало этим последовательностям их название – автономно реплицирующие последовательности (АРП). Некоторые АРП, скорее всего, соответствуют точкам начала репликации, которые функционируют в геноме дрожжей. Однако некоторые из них не расположены на участке ДНК, который показал сильную связь с инициацией репликации.
У млекопитающих, таких как люди, и другие более сложные эукариоты, последовательности точек начала репликации плохо определены. Это связано с тем, что они, скорее всего, определяются сочетанием нуклеотидной последовательности, связанных белков и хроматиновых структур.
