{ "id": "centromere", "title": "着丝粒", "lang": "zh-Hans", "source_lang": "en", "summary": "一种特殊的染色体区域，可组织动粒组装，并确保细胞分裂过程中染色体准确分离。", "category": "science", "subcategory": "biology", "type": "concept", "aliases": [ "主缢痕" ], "generated_at": "2026-10-05", "model": "pro/gpt-6.1-sol", "url": "https://aiwiki.page/zh/centromere/", "translations": { "en": { "url": "https://aiwiki.page/en/centromere/", "json": "https://aiwiki.page/en/centromere.json" } }, "sections": [ { "heading": "", "text": "着丝粒是染色体上的特殊区域，为动粒的组装提供基础。动粒是一种蛋白质结构，可在细胞分裂过程中将染色体连接到纺锤体微管上。因此，着丝粒使遗传物质能够分配到子细胞中。着丝粒不同于保护染色体末端的端粒，也不同于在许多动物细胞中组织微管的中心体。着丝粒通常被描绘为染色体上狭窄的主缢痕，但其活性也可能分布在染色体的大部分长度上。(elifesciences.org)\n\n着丝粒由特殊的脱氧核糖核酸、染色质及相关蛋白质构成，但其身份并非由一种普遍适用的脱氧核糖核酸序列决定。在许多真核生物中，含有组蛋白变体 CENP-A 的核小体为着丝粒的维持和动粒组装提供可遗传的表观遗传学基础；某些谱系则采用其他分子构造。着丝粒在染色体遗传中发挥着不可或缺的作用，而其底层序列又演化迅速，因此成为分子生物学、遗传学和进化研究的重要对象。本文将探讨着丝粒在染色体层面的组织方式、分子组成、遗传与分离功能、进化动态、实验研究方法，以及功能异常所造成的影响。(nature.com)" }, { "heading": "染色体位置与细胞学鉴定", "text": "着丝粒是染色体上的一个功能域，决定动粒组装的位置。这里要区分两者：作为基质的染色体专化染色质，以及构建于其上的蛋白质装置。纺锤体微管结合的是动粒，而非直接结合着丝粒 DNA。在具有单个局限性着丝粒的染色体中，形成动粒的区域位于一个范围更广、可通过细胞学方法识别的区域内。周围的着丝粒周围区由邻近染色质构成，通常包括异染色质以及参与姐妹染色单体黏连的区域；其边界不一定与可见缢痕的边界完全重合。这两种结构都不应与保护线性染色体末端的端粒相混淆，也不应与中心体相混淆；中心体是细胞内组织微管的结构，而非染色体区域。(pmc.ncbi.nlm.nih.gov)\n\n在凝缩的单着丝粒染色体中，尤其是在有丝分裂中期观察到的染色体，其着丝粒区域通常呈现为初级缢痕，即区分染色体两臂的狭窄区域。按照细胞遗传学惯例，较短的臂称为p臂，较长的臂称为q臂。这些标记表示相对于着丝粒的位置，并不代表彼此独立的 DNA 分子。复制后的中期染色体含有两条姐妹染色单体，每条都带有自己的着丝粒结构域和动粒；它们在该区域紧密结合，形成了人们熟悉的缢缩外观。尽管名称如此，着丝粒不一定位于染色体中点，也可能靠近末端。此外，光学显微镜下初级缢痕的轮廓无法分辨更小的、动粒组装其上的分子结构域。(genome.gov)\n\n着丝粒的位置可用于对单着丝粒染色体进行形态学分类。中着丝粒染色体的两臂长度大致相等；亚中着丝粒染色体的着丝粒偏离中心，两臂长度明显不等；近端着丝粒染色体的着丝粒靠近一端，留下很短的p臂；端着丝粒染色体的着丝粒实际上位于末端，只有一条容易区分的臂。Albert Levan、Karl Fredga 和 Avery A. Sandberg 于 1964 年发表的命名研究，通过测量染色体臂，规范了对着丝粒位置的描述。这些是形态学类别，而非依据着丝粒 DNA 序列或蛋白质组成划分的类别。人类常染色体 13、14、15、21 和 22 是熟知的近端着丝粒染色体实例：尽管在凝缩染色体制片中看起来较小，它们的短臂仍是相当大的基因组区域。(onlinelibrary.wiley.com)\n\n通过细胞遗传学方法进行鉴定，需要结合染色体形态与染色标记。初级缢痕提供位置证据，而染色体显带则提供可重复的图样，用于识别染色体及其周围片段。G 带、Q 带和 R 带可区分染色体臂上的标记；C 显带优先显示组成型异染色质，这类染色质通常集中在着丝粒周围。因此，深色 C 带表明存在与许多着丝粒区域相关的染色质区室，而不能直接证明功能性动粒的存在。显带和缢痕形态提供互补的解剖学证据，但单凭其中任何一种，都无法确定动粒形成结构域的分子边界或活性。(pubmed.ncbi.nlm.nih.gov)\n\n定位着丝粒相关蛋白可进一步揭示其功能组织。在人类染色体制片中，采用免疫荧光检测 CENP-A 或 CENP-C，可以标记活性着丝粒位点，包括那些难以仅凭形态或 DNA 染色作出判断的位点。标记物的选择很重要：在 1989 年的一项研究中，William C. Earnshaw、H. Ratrie III 和 G. Stetten 检查了一条带有两个着丝粒区域的稳定染色体，发现 CENP-B 同时存在于活性和非活性位点，而在非活性位点检测不到 CENP-C。后来的一项实验方案结合了 CENP-C 免疫荧光与染色体特异性 DNA 杂交，以识别固定细胞中的活性着丝粒。这些观察结果区分了着丝粒相关 DNA 或蛋白质的存在与活性着丝粒装置的组装。(pubmed.ncbi.nlm.nih.gov)" }, { "heading": "点着丝粒、区域着丝粒与全着丝粒组织", "text": "点着丝粒由短小且易于识别的 DNA 序列指定。在出芽酵母 Saccharomyces cerevisiae 中，16 条染色体各含有一个约 125 个碱基对的着丝粒，其中包括三个着丝粒 DNA 元件：CDEI、CDEII 和 CDEIII。CDEI 是 Cbf1 的 8 个碱基对识别位点；CDEII 是一个长 78–86 个碱基对、腺嘌呤和胸腺嘧啶含量很高的片段；CDEIII 则是一个约 25–26 个碱基对的保守元件，可被由四个亚基组成的 CBF3 复合物结合。序列识别为动粒组装提供了起始点：CBF3 亚基 Cep3 与 CDEIII 中必需的 CCG 基序接触，该基序发生突变可使着丝粒活性丧失。CDEII 有助于形成含有 Cse4 的染色质环境；Cse4 是酵母的着丝粒组蛋白 H3 变体。因此，“点”指的是一个紧凑、由序列界定的结构域，而非缺少染色质或相关蛋白的附着位点。(pmc.ncbi.nlm.nih.gov)\n\n区域着丝粒横跨更大的结构域，但不存在一种普遍保守、能够指定其身份的 DNA 序列。在裂殖酵母 Schizosaccharomyces pombe 中，三个着丝粒区域各长约 35–110 千碱基，包含侧翼重复 DNA。其中央结构域含有 Cnp1，即裂殖酵母中与 CENP-A/CenH3 相对应的蛋白；外侧重复序列通常形成异染色质。因此，中央核心与包含全部重复序列的区域是不同的计量单位：2002 年的一项基因组研究指出，约 35 千碱基长的着丝粒 1 中包含一个 4.1 千碱基的中央核心。2019 年发表的实验表明，来自 S. octosporus 和 S. cryophilus 的中央结构域 DNA 尽管与 S. pombe 的着丝粒没有序列同源性，仍能在 S. pombe 中支持功能性着丝粒。哺乳动物着丝粒同样占据延展的染色质结构域，通常位于大型卫星序列阵列中；2022 年对人类着丝粒的定位研究区分了与动粒相关的 CENP-A 结构域和外围更大的重复序列阵列。这些观察表明，区域性组织并不要求存在一种保守的核苷酸基序。(nature.com)\n\n在**全着丝粒染色体**中，着丝粒活性分布于染色体的很大一部分，而非局限于一个特定区域。线虫 Caenorhabditis elegans 的全基因组定位研究由 Reto Gassmann 及其同事于 2012 年开展，检测到低密度 CENP-A 掺入的结构域，其累计覆盖胚胎基因组约一半。因此，活性分布并不意味着每个碱基对都是着丝粒，也不意味着 CENP-A 形成不间断的包被。全着丝粒结构也不同于双着丝粒组织：双着丝粒染色体有两个离散的着丝粒位点，而全着丝粒染色体则具有沿纵向分布的系统。蝴蝶和蛾类以及许多半翅目昆虫，都是全着丝粒组织的其他公认实例。(nature.com)\n\n全着丝粒植物表明，分布式活性可以建立在不同的 DNA 架构之上。在 Rhynchospora 属莎草中，研究过的染色体含有数百个 Tyba 卫星重复序列阵列，每个阵列约 20 千碱基，沿染色体长度散布并与 CENH3 相关联。这些彼此分离的单元共同构成全着丝粒，而不是一个连续的卫星序列区块。Luzula 属的地杨梅也展现了不同情况：2024 年发表的研究发现，L. sylvatica 的 CENH3 染色质主要与 Lusy1 和 Lusy2 卫星重复序列相关，但也存在于缺乏卫星序列、基因稀少的区域。因此，即使在植物中，重复序列富集或不依赖重复序列，也都不能定义所有全着丝粒染色体。(nature.com)\n\n这些组织类型所依赖的分子机制并非普遍一致。C. elegans 和上述全着丝粒植物都保留了 CENP-A/CenH3；但 Ines Drinnenberg、Dakota deYoung、Steven Henikoff 和 Harmit Malik 于 2014 年报告了另一种情况。他们通过比较基因组学和转录组学分析推断，在与全着丝粒结构独立演化相关的昆虫谱系中，CenH3 至少独立丢失了四次。尽管缺少可识别的 CenH3，所采样的全着丝粒昆虫仍保留了许多动粒组分，尤其是参与纺锤体附着的蛋白。这些发现证实，染色体范围的着丝粒组织可以在缺少这种组蛋白变体的情况下运作；但它们并未证实这些昆虫共享同一种替代机制，也未表明仅 CenH3 的丢失就会导致全着丝粒结构。(elifesciences.org)" }, { "heading": "着丝粒DNA与重复序列结构", "text": "人类着丝粒DNA主要由α卫星DNA构成。α卫星DNA是一类串联重复序列，其基本单位（即单体）长度约为171个碱基对。序列不同的单体按特定顺序排列，形成高阶重复序列（HOR）；这一复合单位的重复拷贝继而构成延伸数百万碱基对的序列阵列。不同染色体上的HOR在单体序列、数量和排列顺序上各不相同，因此，α卫星并非所有着丝粒共有的完全相同序列。例如，人类X染色体的DXZ1阵列具有由12个单体组成的典型HOR，总长度约为2千碱基。HOR内部相邻单体之间可能存在显著差异，而完整HOR的连续拷贝彼此则相似得多。这种嵌套式结构使α卫星阵列有别于由单一恒定的171碱基对序列简单重复而成的阵列。(pmc.ncbi.nlm.nih.gov)\n\n一些α卫星单体含有一个17碱基对的CENP-B盒，可被序列特异性DNA结合蛋白CENP-B直接识别。这为重复序列与着丝粒相关蛋白质建立了分子联系：Daniele Fachinetti及其同事于2015年报告的实验表明，与DNA结合的CENP-B能够稳定着丝粒CENP-C，并有助于提高染色体分离的保真度。不过，CENP-B结合并非必不可少的着丝粒指定机制。人类Y染色体着丝粒不含CENP-B盒，而功能性人类新着丝粒也可形成于缺乏α卫星且没有CENP-B结合的DNA上。反过来，CENP-B也可能仍与失活的α卫星着丝粒结合。因此，CENP-B的结合既不能普遍界定着丝粒活性，也不能单独确立这种活性。(pmc.ncbi.nlm.nih.gov)\n\n还必须区分整个卫星序列阵列与其中具有活性的着丝粒亚区。Nicolas Altemose及其同事在2022年对T2T-CHM13人类基因组的分析中，将着丝粒组蛋白变体CENP-A定位到每条染色体上一个活性α卫星HOR阵列。CENP-A富集程度较高的区段长190–570千碱基，仅占各自活性阵列的7–24%。这些区段标示的是蛋白质富集的染色质结构域，而非着丝粒重复DNA的全部范围。高富集区段出现在局部低甲基化区域（称为着丝粒低谷区）附近并延伸至其内部，但范围也超出了这些区域。报告的长度适用于CHM13样本及所采用的定位标准：作者明确指出，不能排除这些区段之外存在较弱的CENP-A占据，也不能排除细胞及细胞类型间的差异。因此，这些数据并非人类着丝粒大小的普遍范围。(pmc.ncbi.nlm.nih.gov)\n\n其他生物采用不同的重复序列结构。水稻着丝粒含有CentO卫星单体，通常长155个碱基对，期间散布着着丝粒相关的逆转座子。2004年对水稻8号染色体着丝粒区域进行测序时，在一个1.97兆碱基的区间内发现了三个簇中的68.5千碱基CentO重复序列，以及220多个与转座元件相关的序列。这些卫星序列簇被转座元件打断，且方向各异。在玉米中，长度约为156个碱基对的CentC卫星和CRM逆转座子是着丝粒的主要组成成分；与CENH3相关的DNA既包括卫星序列，也包括来源于逆转座子的序列。因此，串联卫星序列的丰度只是着丝粒序列组成的一个方面。(pubmed.ncbi.nlm.nih.gov)\n\n着丝粒活性也可能出现在非重复DNA上。C. M. Wade及其同事于2009年开展的马基因组研究，在11号染色体上发现了一个不含着丝粒卫星DNA的功能性着丝粒。后续定位研究利用这一无卫星序列的区域确定其CENP-A相关结构域。结合仍保留CENP-B结合能力的失活人类α卫星位点，这些案例说明，仅凭重复序列注释无法识别功能性着丝粒：必须将序列组成与着丝粒染色质和动粒组装的证据区分开来。(pmc.ncbi.nlm.nih.gov)" }, { "heading": "着丝粒染色质与动粒组装", "text": "在人类及许多其他真核生物中，着丝粒染色质含有 CENP-A，这是一种与着丝粒相关的 组蛋白 H3 变体，也称 CenH3。CENP-A 仅在部分着丝粒 核小体 中取代 H3，并非遍布整个区域；含经典 H3 的核小体与含 CENP-A 的颗粒交错分布。Beth Sullivan 和 Gary Karpen 于 2004 年记录了人类和 果蝇 着丝粒染色质的这种混合组织方式。2011 年，Hiroaki Tachiwana 等人确定了重组人 CENP-A 核小体的晶体结构，其中 CENP-A、H4、H2A 和 H2B 各含两个拷贝。其 DNA 围绕组蛋白八聚体形成左手超螺旋，但 DNA 的进入和离开区域比常规 H3 核小体更加灵活。这些发现表明，CENP-A 是一种特殊的染色质组分，而非独立的纺锤体结合结构。（pmc.ncbi.nlm.nih.gov）\n\n两种内层动粒蛋白 CENP-C 和 CENP-N 能识别 CENP-A 核小体的独特表面。Hidenori Kato 等人于 2013 年发现，CENP-C 在与组蛋白 H2A 和 H2B 形成的酸性斑块结合时，还会接触 CENP-A 的疏水性 C 端尾部。CENP-N 则采用不同的结合界面：其 N 端区域识别 CENP-A 暴露的 L1 环，并与邻近的核小体 DNA 接触。2018 年的一项 冷冻电子显微术 研究以 3.9 Å 的分辨率解析了人类 CENP-N–CENP-A 核小体复合物，支持组蛋白特异性识别与 DNA 介导的稳定作用相结合这一机制。CENP-N 的 C 端区域与 CENP-L 结合，从而将核小体识别连接到更广泛的内层动粒。上述相互作用体现了对染色质颗粒的识别与对特定 DNA 序列的识别之间的区别。（pubmed.ncbi.nlm.nih.gov）\n\n人类 组成型着丝粒相关网络（CCAN）由 16 种蛋白质构成，这些蛋白质组织成相互作用的模块，包括 CENP-C、CENP-LN、CENP-HIKM、CENP-TWSX 和 CENP-OPQUR。该复合体构成内层动粒的基础。CENP-C 充当支架，其不同的结合区域分别与着丝粒核小体、其他 CCAN 组分和外层动粒蛋白结合。CCAN 并非仅通过与组蛋白接触而附着：2022 年的结构研究发现，CCAN 与 DNA 存在广泛相互作用，其中 CENP-LN 与邻近亚基形成的通道可容纳核小体外 DNA。因此，单独观察 CENP-N–核小体界面，并不能说明 CENP-N 在已组装 CCAN 中的所有构型；蛋白质间接触和 DNA 几何结构也会影响内层动粒的组织。（pmc.ncbi.nlm.nih.gov）\n\n与外层动粒的连接主要由 CENP-C 和 CENP-T 介导。CENP-C 可直接结合 MIS12 复合体，从而连接到 KMN 网络——包括 KNL1、MIS12 复合体和 NDC80 复合体。CENP-T 则提供一条受磷酸化调控的平行招募途径。2016 年报告的生化重组实验表明，经 CDK1–cyclin B 磷酸化后，一个 CENP-T 分子可直接招募两个 NDC80 复合体，并通过 MIS12 再招募一个；这些化学计量关系描述的是重组组装体，并不代表整个动粒中固定不变的数量。NDC80 提供了主要的微管结合界面：人类的四亚基复合体含有 NDC80/HEC1、NUF2、SPC24 和 SPC25，其微管结合区域与动粒锚定区域分别位于细长结构的两端。（sciencedirect.com）\n\n因此，着丝粒 DNA 是核小体和 DNA 结合型动粒组分组装的基底；CENP-A 提供可识别的组蛋白表面，CCAN 蛋白负责组织并锚定内层动粒，外层动粒复合体则与 有丝分裂纺锤体 建立接触。力学连接依靠这些蛋白质组装体实现，而非纺锤体微管直接附着于着丝粒 DNA。DNA 结合、核小体识别、支架作用和微管结合是不同的分子功能，即使同一种蛋白质可能参与其中多个功能也是如此。（pmc.ncbi.nlm.nih.gov）" }, { "heading": "建立与表观遗传传递", "text": "在人类细胞和许多具有区域型着丝粒的其他真核生物中，着丝粒身份通过染色质传递，而非在每次细胞分裂时都由一段独特的 DNA 序列重新指定。既有的 CENP-A 核小体提供位置记忆，引导着丝粒染色质得到补充。2013 年，Daniele Fachinetti 及其同事在人类细胞和裂殖酵母中采用基因靶向和组蛋白替换实验，将这种记忆与动粒组装区分开来。带有 CENP-A 着丝粒靶向结构域的组蛋白 H3 能维持着丝粒定位，并支持染色质持续传递；而要招募支持动粒功能的蛋白质，则需要 CENP-A 的其他末端区域。这些实验揭示了遗传着丝粒位点与使该位点具备染色体分离能力所需的不同分子条件。这属于表观遗传传递，但并不意味着局部 DNA 序列和染色质环境毫无影响。(nature.com)\n\n在 DNA复制过程中，亲代 CENP-A 会保留并分配到两个姐妹着丝粒中，而不是立即补充等量的新合成 CENP-A。Lars Jansen 及其同事于 2007 年使用 SNAP 标签脉冲追踪标记证明了这一点；该方法可区分此前已掺入的 CENP-A 与新合成的分子。亲代 CENP-A 库在 S 期近乎均等地分配，使复制后的每个着丝粒保留约一半原有的 CENP-A。新 CENP-A 的掺入发生在细胞经历有丝分裂之后，在所研究的人类细胞中主要位于 G1 早期。因此，DNA 复制会暂时稀释这一遗传标记，但不会抹去其位置。2018 年的一项研究进一步表明，HJURP 参与 S 期亲代 CENP-A 的保留，并与复制相关蛋白 MCM2 相互作用，揭示了其有别于沉积新 CENP-A 的回收功能。(pubmed.ncbi.nlm.nih.gov)\n\n补充 CENP-A 需要其特异性组蛋白伴侣 HJURP；HJURP 与可溶性 CENP-A–H4 结合，并促进其组装成核小体。人类着丝粒通过 Mis18 机器招募这一伴侣，该机器由 Mis18α、Mis18β 和 M18BP1（又称 KNL2）组成。2007 年报告的耗竭实验显示，缺失这三种组分中的任何一种，都会使新合成 CENP-A 无法有效招募。随后，生化重构实验确认了一种由四个 Mis18α、两个 Mis18β 和两个 M18BP1 分子组成的复合体。HJURP 通过其着丝粒靶向重复序列与这套机器直接结合，将已获许可的染色体位点与即将到来的 CENP-A–H4 货物连接起来。因此，HJURP 提供组蛋白特异性和组装活性，而 Mis18 与 M18BP1 则帮助确定这些活动发生的位置。(pubmed.ncbi.nlm.nih.gov)\n\n一种反馈通路将既有着丝粒染色质与其补充过程联系起来：CENP-A 染色质招募 CENP-C，CENP-C 又促进 M18BP1 招募，从而将遗传标记与在其附近沉积更多 CENP-A 的机器连接起来。时间调控可防止这种正反馈持续运作。CDK 依赖性磷酸化调控 Mis18 复合体的组装及其与 HJURP 的相互作用；有丝分裂结束时 CDK 活性下降，则允许有效招募和装载。这种 G1 早期的时间安排是人类细胞的一个例子，并非所有着丝粒的普遍特征：裂殖酵母在 G2 期补充其 CENP-A（即 Cnp1），其招募机制也适应了自身的核组织方式。因此，空间反馈与 细胞周期调控共同作用，使着丝粒染色质得以在既定位置重建。(pmc.ncbi.nlm.nih.gov)\n\n相较于新着丝粒如何自发起始，现有结构域的维持机制已得到更充分的阐明。2011 年，将 HJURP 锚定到非着丝粒 LacO DNA 阵列的实验诱导了稳定的 CENP-A 掺入、动粒蛋白招募以及微管附着，表明靶向递送一种组装因子，即使没有传统的着丝粒 DNA，也能启动着丝粒活性。这种工程化招募绕过了尚未解决的自然位点选择步骤。同样，新着丝粒表明染色体上的其他位置也能维持着丝粒功能，但这本身并不能解释第一个可自我维持的 CENP-A 结构域如何产生。关于初始招募信号、最低有效染色质种子，以及能使新生结构域持续存在而非消失的局部条件，仍有许多问题尚待解答。(pubmed.ncbi.nlm.nih.gov)" }, { "heading": "着丝粒周围区域的组织与染色体分离", "text": "着丝粒周围染色质富含黏连蛋白复合体，这种蛋白质复合体可在复制后维持姐妹染色单体之间的连接。这种连接能够抵抗纺锤体微管通过姐妹动粒施加的相反方向的力：在后期开始前，牵拉可以拉伸两姐妹之间的染色质，却不会使姐妹完全分离。着丝粒周围的结构也组织了这一力学响应。2020 年的一项研究显示，在酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）中，着丝粒可促进黏连蛋白复合体的加载，而转录方向相向的基因会将黏连蛋白复合体限制在着丝粒周围区域的边界处。改变这些边界基因的方向会扩大着丝粒周围区域，并损害染色体的双向定向；这为染色质组织有助于染色体分离提供了实验依据，说明起作用的不仅仅是纺锤体附着位点的存在。(pmc.ncbi.nlm.nih.gov)\n\n在裂殖酵母（Schizosaccharomyces pombe）中，着丝粒周围的异染色质将组蛋白修饰与姐妹染色单体黏连联系起来。甲基转移酶 Clr4 会使组蛋白 H3 的第 9 位赖氨酸甲基化，产生 H3K9 甲基化标记；HP1 家族蛋白 Swi6 的染色质结构域能够识别这一标记。Andrew Bannister 及其同事于 2001 年证实了这种依赖甲基化的识别机制。Nobuhiro Nonaka 及其同事随后在 2002 年报告，Swi6 是黏连蛋白复合体优先聚集于着丝粒重复序列所必需的，并且会与黏连蛋白复合体亚基 Psc3 相互作用。这些实验确立了异染色质与黏连蛋白复合体富集之间的分子联系，而不是将姐妹染色单体黏连直接归因于重复 DNA。(nature.com)\n\n异染色质也有助于招募保护姐妹染色单体黏连的机制。2008 年，Yuya Yamagishi 及其同事发现，Swi6 会与减数分裂蛋白守护蛋白 Sgo1 直接结合。Sgo1 的 V242E 替换破坏了这种相互作用，并损害了 Sgo1 的定位与功能。在缺乏 Swi6 的细胞中，将 Sgo1 人工靶向至着丝粒可恢复正常的减数分裂染色体分离；人工提高黏连蛋白复合体的富集水平，在很大程度上可绕过异染色质对有丝分裂染色体分离的要求，但本身无法恢复减数分裂中的染色体分离。因此，在这些实验中，黏连蛋白复合体的聚集与对其进行保护是彼此独立的要求。Tomoya Kitajima、Shigehiro Kawashima 和 Yoshinori Watanabe 于 2004 年发现，Sgo1 的招募还依赖于与动粒相关的激酶 Bub1。(nature.com)\n\n两种细胞分裂中的附着几何构型有所不同。有丝分裂时，姐妹动粒通常分别朝向纺锤体的两极。在减数分裂 I 中，姐妹动粒共同朝向同一极，而同源染色体则分别朝向相反的两极。染色体臂上的黏连蛋白复合体被切割后，交叉互换后维持的交叉点得以解开，同源染色体因而可以分离；着丝粒处的黏连则得以维持，使姐妹染色单体仍保持在一起。随后，减数分裂 II 需要姐妹动粒双向定向，并解除剩余的黏连。守护蛋白会招募蛋白磷酸酶 2A（PP2A），在减数分裂 I 期间保护着丝粒处的黏连蛋白复合体。2006 年发表的两项研究表明，这种局部磷酸酶能够抵消与黏连蛋白复合体移除相关的磷酸化作用；在酵母中，阻止 Rec8 磷酸化会降低其对分离酶介导切割的易感性。(nature.com)\n\n之后必须解除这种保护，但守护蛋白从染色体上消失并非唯一机制。在小鼠卵母细胞中，Sgo2 会招募 PP2A，并在减数分裂 I 期间保护 Rec8；到减数分裂 II 中期时，Sgo2 会向动粒重新分布，远离受保护的黏连蛋白复合体区域。对哺乳动物体细胞的实验也证实，张力会促使守护蛋白与黏连蛋白复合体分离。有丝分裂中的保护主要对抗早期的非蛋白水解型黏连蛋白复合体释放途径，而分离酶则会在后期切割剩余的黏连蛋白复合体。这些发现表明，保护机制受到调控而发生空间位移，与黏连蛋白复合体本身被破坏是两种不同的过程。(nature.com)\n\n附着校正与检查点信号传导通过着丝粒相关蛋白发挥作用。Aurora B 会磷酸化动粒底物，使不适当的附着变得不稳定。2009 年，Dan Liu 及其同事利用磷酸化生物传感器发现，动粒底物与内着丝粒 Aurora B 之间的距离增加，会降低磷酸化水平并稳定附着；这支持了一种空间机制，即张力通过该机制影响附着稳定性。未附着的动粒则会催化有丝分裂检查点复合体的组装。该复合体包含 MAD2、BUBR1、BUB3 和 CDC20，能够抑制促后期复合体/细胞周期体并延迟后期开始。因此，着丝粒周围区域为附着校正和监控提供了力学与组织上的环境；激酶介导的校正和检查点抑制都不是着丝粒 DNA 的酶促功能。(pubmed.ncbi.nlm.nih.gov)" }, { "heading": "着丝粒转录、复制与DNA修复", "text": "着丝粒重复序列会发生转录，并非一概属于沉默的DNA。在人类细胞中，RNA聚合酶II会从α卫星序列阵列转录产生非编码RNA，其中也包括不组装功能性动粒的阵列；因此，仅凭转录不能判定某处是否为功能性着丝粒。实验发现，这些RNA与着丝粒蛋白存在关联。2014年，Delphine Quénet和Yamini Dalal报告发现一种与CENP-A及其沉积伴侣蛋白HJURP相关的着丝粒RNA；抑制转录会妨碍它们向人类着丝粒募集。2017年，Shannon McNulty及其同事证实，具有染色体和阵列特异性的α卫星转录本与结合在染色质上的CENP-A和CENP-C相关。耗减特定转录本会妨碍相应阵列中新CENP-A的装载，说明这些RNA可能在局部参与着丝粒染色质组织，而非构成一个可相互替代的卫星RNA库。(elifesciences.org)\n\nDNA复制必须复制大量重复序列阵列，同时维持其染色质组织。人类α卫星单体能够支持复制起始：一项2014年的研究发现，内源性阵列中存在复制起点，复制发生于S期中期至后期；与周围异染色质阵列相比，CENP-A相关染色质更早复制。人工构建的人类人工染色体呈现出不同的分布模式，复制起始优先发生在转录活跃区域。因此，复制时序和复制起点的使用取决于染色体环境，而不只是是否存在卫星重复序列。重复序列还可能形成非经典DNA结构，而转录则会造成RNA聚合酶与复制叉相遇的可能。一个R环由RNA–DNA杂交体和一条被置换的DNA链构成；持续存在的杂交体可能阻碍复制叉通过转录中的重复序列。(academic.oup.com)\n\n2021年一项人类细胞研究直接揭示了CENP-A染色质与抑制这类复制障碍之间的联系。在S期快速去除CENP-A，会增加着丝粒转录本和R环，减慢复制叉前进，并导致复制未完成、α卫星重复序列处重组增加，继而发生着丝粒染色体断裂。在细胞周期其他阶段去除CENP-A，则不会产生相同的复制依赖性效应。表达能降解RNA–DNA杂交体中RNA的RNase H1，可减少着丝粒损伤和异常重组；将这种酶靶向α卫星DNA也能抑制这些缺陷。这些实验表明，CENP-A在复制期间具有保护作用；不过，关于其染色质可能通过截留转录本、防止它们重新退火来发挥作用的机制，目前仍是一种模型，而非已证实的分子过程。(pmc.ncbi.nlm.nih.gov)\n\n不过，在另一种情境下，着丝粒DNA修复也能借助RNA–DNA杂交体发挥有益作用。2021年，Duygu Yilmaz及其同事证实，在人类G1期细胞中实验诱导着丝粒DNA断裂后，即使缺少姐妹染色单体，也会有同源重组机制参与募集。组蛋白H3赖氨酸4二甲基化（H3K4me2）支持损伤诱导的转录并增加杂交体形成，从而促进DNA末端切除。CENP-A和HJURP与去泛素化酶USP11相互作用，促成RAD51–BRCA1–BRCA2复合物形成并募集RAD51。在G1期抑制同源重组会增加着丝粒不稳定性和染色体易位。因此，在正常复制过程中会造成阻碍的杂交体，也可能参与DNA断裂的处理；其影响取决于所在位置、持续时间和细胞周期背景。(nature.com)\n\n这些发现主要来自培养的人类细胞，并不能证明RNA需求或修复途径的优先级在所有生物中普遍一致。耗减转录本是为了检验特定RNA的作用，而抑制聚合酶还会改变转录过程本身及其对核小体的影响；两种干预在机制上并不等同。同样，在G1期诱导断裂后激活重组，并不能说明每个内源性损伤都会使用哪一种同源模板，也不能解释修复如何避免相似重复序列之间发生不恰当的交换。因此，RNA支持蛋白组装、清除复制相关杂交体以及形成损伤诱导杂交体之间的平衡，仍是一个由实验揭示、依具体情境而定的重复序列阵列完整性维持问题。(pmc.ncbi.nlm.nih.gov)" }, { "heading": "新着丝粒、失活与演化变化", "text": "新着丝粒是在此前未承担此功能的染色体位置形成的功能性着丝粒，通常不含常规的着丝粒卫星 DNA。其身份取决于着丝粒染色质和功能性动粒的组装，而不只是形成细胞学上可见的缢痕。1997 年，Theresa Depinet 及其同事对八条未检测到 α-卫星 DNA 的人类附加标记染色体进行了表征：这些染色体在有丝分裂中似乎稳定，并能招募 CENP-C 和 CENP-E，但不含 CENP-B。这些观察为表观遗传指定提供了证据：通常处于非着丝粒位置的 DNA，无须获得普通人类着丝粒特有的重复序列结构，也能支持着丝粒活性。不过，这并不意味着基因组中的所有位置都同样容易形成着丝粒。（scholars.duke.edu）\n\n着丝粒失活是指现有位点的活性丧失，并不一定涉及其卫星 DNA 阵列的缺失。1995 年一项针对人类双着丝粒 X;15 易位的研究，在两个着丝粒区域都检测到了 α-卫星 DNA，但 CENP-C 和初级缢痕始终只标示出源自 X 染色体的位点为活性位点。因此，保留着丝粒 DNA 并不能证明动粒功能仍在。严格意义上的演化性着丝粒重定位，是指周围标记的顺序不变，而着丝粒活性的位置发生变化。这不同于倒位或易位：后者通过重排染色体，改变着丝粒表面上所处的位置。Giuseppe Montefalcone 及其同事于 1999 年在灵长类比较定位研究中记录了着丝粒重定位；后续对 Equus 的研究也发现了类似变化，且标记顺序保持不变。（pubmed.ncbi.nlm.nih.gov）\n\n卫星 DNA 阵列还会通过扩增、收缩和序列均一化而演化。错位重复拷贝之间的不等交换可产生互补的增益和损失，而反复交换则可能使特定序列变体扩增；基因转换能够转移序列信息，却不发生互惠性交叉互换。这些过程各自的相对作用尚未完全厘清。1998 年对人类 21 号染色体上一段 17 千碱基 α-卫星片段的分析，发现了与不等重组互惠产物相符的互补缺失。对其他阵列的序列比较支持局部均一化的存在，但无法据此唯一确定背后的机制。Nicolas Altemose 及其同事于 2022 年对 T2T-CHM13 的分析提供了全基因组证据，表明卫星 DNA 的演化具有“分层”特征：较年轻、较均一的重复序列块位于较古老、变异程度更高的卫星 DNA 层之中；这些较老层中累积的突变和转座元件插入有助于判断相对年代。分层扩增模型认为，新变体相继出现并扩增，将较老的重复序列挤向阵列边缘；观察到的空间和序列模式支持该模型，但并不能直接证明每一次历史扩增事件及其成因。（sciencedirect.com）\n\n着丝粒驱动是指在雌性不对称减数分裂中，竞争性着丝粒发生偏向性传递；在这种分裂中，一个减数分裂产物发育为卵细胞，其余则成为极体。Takashi Akera 及其同事于 2017 年开展的小鼠卵母细胞实验显示，靠近细胞皮层会导致纺锤体不对称，皮层一侧的酪氨酸化微管更多。微管去稳定化活性较强的着丝粒可以利用这种不对称性，优先从皮层侧的连接中脱离，并重新朝向卵细胞。该团队于 2019 年在 CF-1 × CHPO 杂交卵母细胞中开展的实验，将这种行为与含有约多出 6 至 10 倍次要卫星重复序列的着丝粒联系起来。在观察到的重新定向事件中，81% 将较大的着丝粒转向卵细胞一侧；这一比例衡量的是翻转偏向，而非 81% 的传递率。BUB1 依赖性地增加 shugoshin-2 和去稳定化因子的招募，为着丝粒差异如何导致定向偏向提供了分子机制。（pubmed.ncbi.nlm.nih.gov）\n\n驱动—抑制假说提出，增强传递能力的着丝粒变体可能促使着丝粒相关蛋白发生补偿性演化。2021 年，Tomohiro Kumon 及其同事检验了两条平行的动粒和异染色质通路如何招募微管去稳定化效应因子。在小鼠卵母细胞中表达不同的 CENP-C 等位基因（包括大鼠 CENP-C），会削弱动粒通路的招募，并缩小竞争着丝粒之间的功能差异。这些实验支持一种可能的抑制机制，但并未重建特定蛋白质替换所受的历史选择压力：适应性演化的序列特征以及跨物种替换产生的效应，本身都不足以证明着丝粒驱动导致了 CENP-A、CENP-C 或其相互作用蛋白的每一次演化变化。（pmc.ncbi.nlm.nih.gov）" }, { "heading": "着丝粒功能障碍与基因组不稳定性", "text": "无着丝粒染色体片段缺乏有功能的着丝粒，因此无法组装正常的动粒，也无法与纺锤体连接。这类片段由染色体断裂产生，可能发生不均等分离、从子细胞核中丢失，或被包裹在微核中。片段丢失会使受影响细胞谱系失去其中的遗传物质；若片段留在微核中，则可能遭遇异常复制并发生进一步重排。不过，这些结果并非必然发生：在果蝇神经母细胞中的实验已证明，无着丝粒片段能够借助 DNA 系链、微管束和核膜通道运输并进入细胞核。因此，缺少着丝粒会降低遗传传递的可靠性，但不一定会导致片段立即被清除。(pmc.ncbi.nlm.nih.gov)\n\n双着丝粒染色体含有两个着丝粒区域，通常由染色体融合或重排造成。如果两个区域都组装出有活性的动粒，并分别连接到纺锤体的两极，它们之间的染色质就会形成后期桥。桥断裂以及未受保护的染色体末端随后发生融合，可能引发反复的断裂—融合—桥循环，造成缺失、倒位重复和染色体片段扩增。然而，存在两个着丝粒 DNA 区域并不一定意味着会形成两个相互竞争的纺锤体连接点。若一个着丝粒失活，结构上具有双着丝粒的染色体仍可在功能上成为单着丝粒染色体，并稳定遗传。人类组成型罗伯逊易位说明了这一差别：1998 年对 15 个含易位的细胞系开展的研究发现，在每个细胞系的一部分细胞中，CENP-C 只出现在一个着丝粒上。若两个着丝粒彼此靠近，即使都保持活性，染色体也可能保持稳定。(pmc.ncbi.nlm.nih.gov)\n\n必须从三个层面区分潜在缺陷：着丝粒 DNA 结构、在该 DNA 上建立的染色质状态，以及着丝粒相关蛋白的丰度或定位。这些层面彼此作用，但不能相互混为一谈。2016 年一项针对人类 17 号染色体的研究发现，D17Z1 α 卫星序列阵列中的变异与着丝粒在 D17Z1-B 处的替代定位有关；在一些支持着丝粒活性的变异型 D17Z1 序列阵列中，着丝粒蛋白的招募减少，染色体稳定性也受到损害。但这一发现并不意味着卫星序列变异本身就具有致病性，因为其他具有活性的序列阵列也能支持稳定遗传。反过来，染色质或蛋白定位缺陷也不一定需要底层 DNA 序列发生改变。例如，实验中过表达 CENP-A 会使这种着丝粒组蛋白变体沉积到其正常区域之外。(pubmed.ncbi.nlm.nih.gov)\n\n着丝粒黏连受损会使姐妹染色单体在后期开始前分离，破坏协调分离，并导致非整倍性。Ho-Soo Lee 及其同事在 2018 年揭示了一种特定的染色质介导机制：重塑因子 RSF1 缺失会扰乱 HDAC1 向着丝粒的招募，使组蛋白 H2A 的第 118 位赖氨酸发生乙酰化，从而干扰 Bub1 依赖的第 120 位苏氨酸磷酸化。由此导致 shugoshin 1 无法集中于着丝粒，削弱了对黏连的保护作用，并引发姐妹染色单体过早分离；通过实验将 HDAC1 锚定到着丝粒上，可以抑制这一表型。组成型疾病则提供了另一个例子。患有罗伯茨综合征的个体细胞中，着丝粒过早分离和异染色质排斥是其典型特征；该病由 ESCO2 双等位基因致病变异引起。2014 年的一项研究还检测到，间期中姐妹染色单体的近着丝粒区域存在异常分离。这些观察涉及黏连的建立，而非着丝粒 DNA 的缺失。(nature.com)\n\n在癌症研究中，肿瘤组织和培养的癌细胞中均有 CENP-A 表达升高及异位定位的报告，但单凭相关性并不能证明其中任何一种现象会引发恶性肿瘤。Nicolas Lacoste 及其同事在 2014 年证明，人类细胞中的异位 CENP-A 沉积依赖组蛋白伴侣 DAXX。2017 年的一项实验研究发现，诱导 CENP-A 过表达及其错误定位与分离缺陷、着丝粒 CENP-T 和动粒 Nuf2 减少，以及微核形成增加有关；在该实验系统中，敲低 DAXX 可减少错误定位并挽救分离缺陷。这些干预实验支持该机制会导致受测细胞染色体不稳定，但并未普遍证明它会在患者体内引发癌症。(pubmed.ncbi.nlm.nih.gov)" }, { "heading": "发现与实验研究", "text": "早期的细胞遗传学鉴定依赖于凝缩染色体上可见的主缢痕；后来，分子实验使得着丝粒活性可以脱离染色体形态进行检测。1980年，Louise Clarke 和 John Carbon 从酿酒酵母 Saccharomyces cerevisiae 的 III 号染色体中分离出一段含有 CEN3 的 1.6 千碱基 DNA 片段。将这段片段加入携带酵母复制起点的质粒后，产生了在有丝分裂期间保持稳定、并能在两次减数分裂中正常分离的微型染色体。这由此建立了一种针对着丝粒 DNA 的功能检测方法，而不只是对其位置进行描述。1985年，William C. Earnshaw 和 Naomi F. Rothfield 使用人类抗着丝粒自身抗体、免疫印迹和免疫荧光，鉴定出 CENP-A、CENP-B 和 CENP-C，其表观分子量分别为17、80和140千道尔顿。1987年发表的生化研究显示，CENP-A 与核心组蛋白和核小体颗粒共同纯化，由此将细胞学标志与一种特殊的染色质组分联系起来。(pubmed.ncbi.nlm.nih.gov)\n\n染色体铺片、荧光原位杂交（FISH）和免疫荧光能够提供互补的空间信息。染色体铺片可展示凝缩后的染色体，以便检查缢痕和重排；荧光 DNA 探针可识别特定染色体或卫星 DNA 阵列，而抗体则可定位着丝粒相关蛋白。这些检测结果不一定相互吻合：α-卫星 DNA 的 FISH 信号标记的是 DNA，不一定对应有活性的着丝粒。因此，免疫荧光与 FISH 联合使用，可以区分仅含重复序列的位点和仍保有 CENP-C 等功能性着丝粒相关组分的位点。2016年的一项研究在人类细胞系上展示了这种联合方法，同时指出了一个方法学局限：固定处理可能导致某些抗体无法识别目标，包括一种广泛使用的 CENP-A 抗体。因此，解读染色信号缺失时，必须考虑样本制备方式和抗体的性能。(link.springer.com)\n\n活细胞成像增加了固定样本无法提供的时间维度。研究者可以追踪荧光标记的着丝粒蛋白在细胞周期中的变化，并通过实验性耗减蛋白或基因破坏，检验观察到的组分是否为组装或分离所必需。可诱导的降解系统能够快速移除目标蛋白，有助于区分即时后果与经过数次分裂逐渐累积的缺陷。2019年的一项研究以带有丝氨酸7位点替换的变体取代内源性 CENP-A，并通过活细胞成像追踪染色体排列、滞后染色体和微核形成。在该研究测试的条件下，这些替换并未重现所假设的着丝粒功能丧失。这说明，耗减后再进行回补的实验可以检验具体的生化假设，而不是仅凭蛋白定位来推断其必要性。(pmc.ncbi.nlm.nih.gov)\n\n染色质免疫沉淀（ChIP）通过片段化染色质、回收抗体结合的复合物，并鉴定其中的 DNA（通常采用测序），绘制蛋白结合 DNA 的图谱。天然 ChIP 无需化学交联，尤其适用于研究核小体蛋白。Peter J. Skene 和 Steven Henikoff 于2017年提出的 CUT&RUN 则使用抗体靶向微球菌核酸酶，在原位切割所选蛋白附近的 DNA；随后收集释放的片段进行测序。这两种方法都能绘制基因组占位图谱，但极为相似的重复序列会增加单条测序读段定位的难度。结构生物学方法研究的是另一个尺度：冷冻电镜和X射线晶体学可揭示纯化复合物中的分子界面。例如，2018年发表的结构和突变研究显示，CENP-N 能识别 CENP-A 的 L1 环，同时与核小体 DNA 接触，从而将解析出的分子界面与动粒组装联系起来。(elifesciences.org)\n\n由于短读长测序无法可靠地区分或排列长串近乎相同的重复序列，着丝粒阵列一直难以通过传统方法组装。2022年的 T2T-CHM13 项目结合了准确度很高的 PacBio HiFi 读段和 Oxford Nanopore 超长读段，利用细微的重复序列差异和更长距离的序列连续性。其参考基因组组装解析了全部22条常染色体和 X 染色体，但不包含 Y 染色体。随后，Nicolas Altemose 及其同事对1.899亿碱基的着丝粒和近着丝粒重复序列进行了表征，占该组装的6.2%；他们还结合序列信息与 CENP-A 染色质图谱，定位了有活性的区域。这些图谱反映的是某一细胞系中一个基本纯合的基因组，并不代表整个群体的着丝粒结构：对不同个体 X 染色体着丝粒的比较显示，其序列、结构和表观遗传特征存在显著差异。(eichlerlab.gs.washington.edu)" }, { "heading": "人工着丝粒与尚未解决的研究问题", "text": "1997年4月，John J. Harrington、Gil Van Bokkelen、Robert W. Mays、Karen Gustashaw 和 Huntington F. Willard 报告了第一代人造染色体（HAC）。他们将长段合成α卫星重复序列、端粒DNA和基因组DNA导入人HT1080细胞中，构建出这些染色体。所得线性微染色体估计含有600万至1000万个碱基对的DNA，能够招募具有活性着丝粒特征的蛋白质，并且在培养条件下不加选择压力时，仍可保持有丝分裂稳定性和细胞遗传学稳定性长达六个月。这些实验展示了着丝粒的从头构建：导入的材料获得了功能性着丝粒，而不只是保留了已有染色体上的着丝粒。其遗传传递也提供了一种功能性检验，超越了仅检测导入DNA上是否存在着丝粒蛋白。(pubmed.ncbi.nlm.nih.gov)\n\n人工染色体实验可区分促进着丝粒建立的序列特征与随后维持着丝粒的机制。2002年，Jun-ichirou Ohzeki 及其同事比较了含有完整或突变CENP-B结合位点的合成类α卫星重复序列，以及含有或不含这些位点的非类α卫星重复序列。在他们使用HT1080细胞进行的实验中，人工染色体的形成既需要类α卫星序列背景，也需要功能性CENP-B盒；单纯在无关重复序列中添加CENP-B盒并不足够。这是实验确定的一项要求，并非适用于所有着丝粒的普遍规则。2019年，Glennis A. Logsdon 及其同事通过将CENP-A组装因子HJURP短暂靶向工程化DNA，在不使用α卫星DNA的情况下生成了HAC。这些结果区分了序列启动着丝粒染色质的能力与已建立区域进行表观遗传传递的能力。(pmc.ncbi.nlm.nih.gov)\n\n靶向招募也可用于检验特定组装步骤是否足够。Meghan C. Barnhart 及其同事在2011年表明，通过LacI–LacO系统将HJURP系留到非着丝粒染色体重复序列上，可沉积CENP-A、招募内着丝粒蛋白，并组装出功能性动粒。人工靶向绕过了通常需要由Mis18介导招募HJURP的步骤，说明在局部递送这一分子伴侣，在实验条件下足以启动组装。反过来，染色质操作也能破坏已建立的人工着丝粒。在2011年的一项研究中，将去甲基化酶LSD1系留到合成HAC上，会耗竭组蛋白H3赖氨酸4二甲基化，减少其下方卫星序列的转录和HJURP招募，妨碍新CENP-A的掺入，并最终使动粒失活。这些实验检验了组装因子和组蛋白修饰的因果作用，而不是仅依赖它们是否共定位。(pmc.ncbi.nlm.nih.gov)\n\n着丝粒区域如何形成其大小和边界，仍未得到充分解释。在经过工程改造的鸡DT40细胞中，2015年的一项研究发现，系留全长HJURP会产生约120千碱基的CENP-A区域，而系留其N端第1至254位氨基酸片段则会产生约40千碱基的区域。这些针对特定构建体的测量结果表明，HJURP的某些区域与着丝粒区域扩展有关，但并未确定普遍适用的着丝粒最小或最佳大小。尚待解决的问题包括：局部染色质如何限制扩展、持久遗传需要多少CENP-A，以及在什么条件下异位染色质才能成熟为完整动粒。人细胞实验显示，过表达后分散积累的CENP-A不一定会形成有功能的动粒，这说明仅有异位沉积并不足够。(pmc.ncbi.nlm.nih.gov)\n\n重复序列阵列的变异、表观遗传可塑性与染色体分离表现之间的关系，同样缺乏普遍适用的预测模型。2024年对两套完整人类着丝粒的比较发现，着丝粒大小最多相差三倍；与唯一侧翼序列相比，单核苷酸变异至少增加了4.1倍。这些观察记录了变异，但尚不能证明更大或差异更大的阵列会导致分离准确性降低。工程化染色体可用于开展受控实验，但其自身结构也可能增加结果解释的难度：早期HAC构建体在建立过程中经常发生多聚化和重排。2024年，Craig W. Gambogi 及其同事报告，通过使用更大的输入构建体，实现了高效的单拷贝HAC形成，从而能够开展染色体结构得到更直接设定的实验。他们在培养细胞中观察到的遗传传递情况，确立的是一个实验性染色体工程平台，而不是成熟的临床应用；拟议中的治疗用途仍不同于已在患者身上证实的递送、安全性和疗效。(pmc.ncbi.nlm.nih.gov)" } ], "links": [ "chromosome", "kinetochore", "cell-division", "microtubule", "dna", "chromatin", "epigenetics", "mitosis", "cytogenetics", "x-chromosome", "protein", "genome", "transposable-element", "histone", "nucleosome", "cryo-electron-microscopy", "mitotic-spindle", "dna-replication", "cell-cycle", "meiosis", "chromosomal-crossover", "transcription-biology", "rna", "dna-repair", "homologous-recombination", "cancer", "genome-editing", "x-ray-crystallography" ], "sources": [ { "title": "The Centromere: Chromatin Foundation for the Kinetochore Machinery", "url": "https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC4160344/" }, { "title": "Chromosomes Fact Sheet", "url": "https://www.genome.gov/about-genomics/fact-sheets/Chromosomes-Fact-Sheet" }, { "title": "Centrosome", "url": "https://www.genome.gov/genetics-glossary/Centrosome" }, { "title": "Chromosome Map — Genes and Disease", "url": "https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK22266/?report=reader" }, { "title": "Revisiting the question: When is a centromere not a kinetochore?", "url": "https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC12553604/" }, { "title": "Genetics, Chromosomes", "url": "https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK557784/?report=printable" }, { "title": "Recombination between heterologous human acrocentric chromosomes", "url": "https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC10172130/" }, { "title": "Chromosome banding techniques", "url": "https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/18428280/" }, { "title": "Visualization of centromere proteins CENP-B and CENP-C on a stable dicentric chromosome in cytological spreads", "url": "https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/2475307/" }, { "title": "Active centromere and chromosome identification in fixed cell lines", "url": "https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC4804480/" }, { "title": "Determination of the binding constants of the centromere protein Cbf1 to all 16 centromere DNAs of Saccharomyces cerevisiae", "url": "https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC29730/" }, { "title": "Architecture of the CBF3-Centromere Complex of the Budding Yeast Kinetochore", "url": "https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC6292502/" }, { "title": "Probing the Saccharomyces cerevisiae centromeric DNA (CEN DNA)–binding factor 3 (CBF3) kinetochore complex by using atomic force microscopy", "url": "https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC22367/" }, { "title": "The genome sequence of Schizosaccharomyces pombe", "url": "https://www.nature.com/articles/nature724" }, { "title": "Interspecies conservation of organisation and function between nonhomologous regional centromeres", "url": "https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC6538654/" }, { "title": "Complete genomic and epigenetic maps of human centromeres", "url": "https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35357911/" }, { "title": "Meiotic recombination dynamics in plants with repeat-based holocentromeres shed light on the primary drivers of crossover patterning", "url": "https://www.nature.com/articles/s41477-024-01625-y" }, { "title": "Repeat-based holocentromeres of the woodrush Luzula sylvatica reveal insights into the evolutionary transition to holocentricity", "url": "https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC11538461/" }, { "title": "Human centromeres produce chromosome-specific and array-specific alpha satellite transcripts that are complexed with CENP-A and CENP-C", "url": "https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC5568664/" }, { "title": "Telomere-to-telomere assembly of a complete human X chromosome", "url": "https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/7484160/" }, { "title": "DNA sequence-specific binding of CENP-B enhances the fidelity of human centromere function", "url": "https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC4421092/" }, { "title": "Centromere Protein B Null Mice are Mitotically and Meiotically Normal but Have Lower Body and Testis Weights", "url": "https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC2148459/" }, { "title": "Complete genomic and epigenetic maps of human centromeres", "url": "https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/9233505/" }, { "title": "Composition and structure of the centromeric region of rice chromosome 8", "url": "https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/15037733/" }, { "title": "The CentO satellite confers translational and rotational phasing on cenH3 nucleosomes in rice centromeres", "url": "https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC3864355/" }, { "title": "Genome sequence, comparative analysis and population genetics of the domestic horse (Equus caballus)", "url": "https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC3785132/" }, { "title": "Centromere sliding on a mammalian chromosome", "url": "https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC4446527/" }, { "title": "Centromeric chromatin exhibits a histone modification pattern that is distinct from both euchromatin and heterochromatin", "url": "https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC1283111/" }, { "title": "Crystal structure of the human centromeric nucleosome containing CENP-A", "url": "https://www.nature.com/articles/nature10258" }, { "title": "A conserved mechanism for centromeric nucleosome recognition by centromere protein CENP-C", "url": "https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/23723239/" }, { "title": "Structural mechanisms of centromeric nucleosome recognition by the kinetochore protein CENP-N", "url": "https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC6292214/" }, { "title": "Structure of the human inner kinetochore CCAN complex and its significance for human centromere organization", "url": "https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC9235857/" }, { "title": "Structural insights into human CCAN complex assembled onto DNA", "url": "https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC9463443/" }, { "title": "Molecular basis of outer kinetochore assembly on CENP-T", "url": "https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/28012276/" }, { "title": "Implications for kinetochore-microtubule attachment from the 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to protect cohesin", "url": "https://www.nature.com/articles/nature04663" }, { "title": "Unified mode of centromeric protection by shugoshin in mammalian oocytes and somatic cells", "url": "https://www.nature.com/articles/ncb1667" }, { "title": "Structure of cohesin subcomplex pinpoints direct shugoshin-Wapl antagonism in centromeric cohesion", "url": "https://www.nature.com/articles/nsmb.2880" }, { "title": "Sensing chromosome bi-orientation by spatial separation of aurora B kinase from kinetochore substrates", "url": "https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/19150808/" }, { "title": "Juxtaposition of Bub1 and Cdc20 on phosphorylated Mad1 during catalytic mitotic checkpoint complex assembly", "url": "https://www.nature.com/articles/s41467-022-34058-2" }, { "title": "CENP-A chromatin prevents replication stress at centromeres to avoid structural aneuploidy", "url": "https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC7958389/" }, { "title": "Activation of homologous recombination in G1 preserves centromeric integrity", "url": "https://www.nature.com/articles/s41586-021-04200-z" }, { "title": "Characterization of neo-centromeres in marker chromosomes lacking detectable alpha-satellite DNA.", "url": "https://scholars.duke.edu/publication/721508" }, { "title": "Further evidence that CENP-C is a necessary component of active centromeres: studies of a dic(X; 15) with simultaneous immunofluorescence and FISH", "url": "https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/7757082/" }, { "title": "Centromere repositioning.", "url": "https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/10613840/" }, { "title": "Phylogeny of horse chromosome 5q in the genus Equus and centromere repositioning.", "url": "https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/20016166/" }, { "title": "Differential Rates of Local and Global Homogenization in Centromere Satellites From Arabidopsis Relatives", "url": "https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC1449784/" }, { "title": "Complete genomic and epigenetic maps of human centromeres", "url": 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{ "title": "Chromosome stability is maintained by short intercentromeric distance in functionally dicentric human Robertsonian translocations", "url": "https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/9543014/" }, { "title": "Genomic variation within alpha satellite DNA influences centromere location on human chromosomes with metastable epialleles", "url": "https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/27510565/" }, { "title": "The chromatin remodeler RSF1 controls centromeric histone modifications to coordinate chromosome segregation", "url": "https://www.nature.com/articles/s41467-018-06377-w" }, { "title": "3D-FISH analysis reveals chromatid cohesion defect during interphase in Roberts syndrome", "url": "https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC4197286/" }, { "title": "Mislocalization of the centromeric histone variant CenH3/CENP-A in human cells depends on the chaperone DAXX", "url": "https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/24530302/" }, { "title": "Mislocalization of centromeric histone H3 variant CENP-A contributes to 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