Cinetocoro

miniatura|300px|Célula humana en mitose, na que se mostran os microtúbulos en verde (formando o fuso acromático), os cromosomas en azul e os cinetocoros en vermello.

O **cinetocoro** é unha estrutura proteica situada sobre os cromosomas, xeralmente sobre a zona do centrómero. Sobre esta estrutura é onde se ancoran os microtúbulos do fuso acromático durante os procesos de división celular (meiose e mitose). En vertebrados e lévedos os cinetocoros son estruturas discretas e únicas en cada cromosoma, pero existen organismos (como o verme nematodo *C. elegans*) que presentan cinetocoros difusos ao longo dos brazos cromosómicos: son os denominados cromosomas holocéntricos.

Os cinetocoros inician, controlan e supervisan os movementos dos cromosomas durante a división celular. En canto á súa estrutura, os cinetocoros das células animais poden subdividirse en dúas rexións:
* o cinetocoro interno organízase normalmente sobre secuencias de ADN moi repetitivas (o ADN satélite) e ensámblase nunha forma especializada de cromatina que persiste durante o ciclo celular.
* o cinetocoro externo é unha estrutura proteica con moitos compoñentes dinámicos que se ensambla e funciona só durante a división celular.

Entre as funcións do cinetocoro están a ancoraxe dos cromosomas aos microtúbulos do fuso acromático, a verificación destas ancoraxes, a activación do checkpoint ou punto de control da mitose (un mecanismo de control que atrasa a saída da mitose se se detectan fallos) e a participación na xeración das forzas que propulsan os movementos cromosómicos durante a división celular.

Os microtúbulos son polímeros metaestables de tubulina-α e β que alternan entre fases de crecemento e despolimerización, un fenómeno que se coñece como "inestabilidade dinámica". A natureza dinámica do comportamento dos microtúbulos está integrada coa función dos cinetocoros para así poder mover e segregar (separar) os cromosomas.

## Estrutura do cinetocoro en animais 
O cinetocoro está composto por distintas capas, que se observaron inicialmente por métodos convencionais de fixación e tinguidura de microscopia electrónica (revisado por C. Rieder en 1982), e máis recentemente por conxelación rápida e substitución.

[miniatura|700px|Estrutura e compoñentes dos cinetocoros en vertebrados. Baseado en Maiato et al. (2004). Estes cinetocoros temperáns presentan unha estrutura laminar madura antes da rotura da [envoltura nuclear (revisado por Pluta e colaboradores en 1995). A ruta molecular de ensamblaxe dos cinetocoros dos eucariotas superiores estudouse utilizando knockouts de xenes en ratos e en células de polo en cultivo, e con técnicas de ARN interferente (RNAi) en *C. elegans*, *Drosophila* e células humanas. Porén, ningunha ruta lineal simple pode describir os datos obtidos.

[miniatura|350px| Fotografías de microscopia de fluorescencia, que mostran a localización da proteína endóxena humana Mad1 (un dos compoñentes do punto de control da mitose, en verde) durante as diferentes fases da mitose. Cenp-B (en vermello) é un marcador do centrómero, e [DAPI (en azul) tingue o ADN.]]

A primeira proteína que se ensambla no cinetocoro é **CENP-A** (Cse4 en *Saccharomyces cerevisiae*). Esta proteína é unha isoforma especializada da histona H3. A proteína CENP-A cómpre para a incorporación das proteínas do cinetocoro interno **CENP-C**, **CENP-H** e **CENP-I/MIS6**. As posicións relativas destas proteínas na ruta dependente de CENP-A non están completamente claras. Por exemplo, a localización de CENP-C require CENP-H en células de polo, pero é independente de CENP-I/MIS6 en células humanas. En *C. elegans* e en metazoos, a incorporación de moitas proteínas do cinetocoro externo depende en último termo de CENP-A.

Os compoñentes do cinetocoro poden agruparse en función da súa localización ao longo do ciclo celular. Os compoñentes constitutivos, como CENP-A, CENP-C, CENP-H e CENP-I, están unidos á cromatina asociada ao cinetocoro durante todo o ciclo, mentres que outros compoñentes só se asocian ao cinetocoro ao comezar a profase.

As proteínas do cinetocoro tamén poden agruparse en función de se a súa concentración cinetocórica permanece constante ou varía durante a mitose, e da súa reciclaxe de forma lenta (son estables) ou rápida (dinámicas) nos seus sitios de unión nos cinetocoros.

* Entre as proteínas que permanecen en niveis practicamente estables desde a profase ata a anafase tardía están os compoñentes constitutivos da placa interna e os compoñentes estables do cinetocoro externo, tales como o complexo **Ndc80**, proteínas **MIS** Conxuntamente cos compoñentes constitutivos, estas proteínas parecen formar o núcleo central das estruturas das placas interna e externa do cinetocoro.
* Os compoñentes dinámicos que cambian de concentración durante a mitose inclúen os motores moleculares **CENP-E** e **dineína** (ademais dos seus compoñentes diana **ZW10** e **ROD**), e as proteínas do punto de control da mitose (como **Mad1**, **Mad2**, **BubR1** e **Cdc20**). Estas proteínas ensámblanse no cinetocoro en altas concentracións en ausencia de microtúbulos e a súa concentración diminúe a medida que aumenta o número de microtúbulos ancorados ao cinetocoro. Na metafase, os niveis de CENP-E, Bub3 e Bub1 diminúen de 3 a 4 veces con relación aos presentes en cinetocoros no ancorados, e os niveis de dineína/dinactina, Mad1, Mad2 e BubR1 caen >10-100 veces. Isto podería ser parte dun mecanismo do cinetocoro que recoñece o extremo (+) dos microtúbulos, asegura que están ancorados correctamente e regula o seu comportamento dinámico mentres permanecen ancorados.

Un estudo de 2010 utilizou un método complexo denominado proteómica combinatoria con clasificadores múltiples (ou MCCP, *multiclassifier combinatorial proteomics*) para analizar a composición proteica dos cromosomas completos de vertebrados, incluíndo o cinetocoro. Aínda que este estudo non inclúe un proceso bioquímico de enriquecemento en cinetocoros, os datos obtidos inclúen todos os subcomplexos centroméricos, con péptidos procedentes de 125 proteínas centroméricas coñecidas. Segundo este estudo, aínda se descoñecen arredor dunha centena de proteínas asociadas ao cinetocoro, o que duplica a complexidade da estrutura coñecida durante a mitose, confirmando que o cinetocoro é unha das subestruturas máis complexas da célula.

## Funcións dos cinetocoros 
O número de microtúbulos que se unen a un cinetocoro é variable: no lévedo *Saccharomyces cerevisiae* só se une ao cinetocoro un microtúbulo, pero nos mamíferos superiores a cada cinetocoro se unen entre 15 e 35 microtúbulos. Porén, non todos os microtúbulos do fuso acadan os cinetocoros. Hai microtúbulos que se estenden desde un centrosoma ao outro (dos que depende a lonxitude do fuso) e outros máis curtos que están interdixitados entre os microtúbulos longos. O profesor B. Nicklas, na Universidade de Carolina do Norte, demostrou que se rompemos a unión entre os microtúbulos e os cinetocoros por medio dun raio láser, as cromátides non poden moverse, producíndose unha distribución anormal dos cromosomas. Estes experimentos demostraron tamén que o cinetocoro ten polaridade e que a súa interacción cos microtúbulos dun ou outro centrosoma dependerá da súa orientación. Esta especificidade garante que soamente unha das cromátides se mova cara a cada lado do fuso, asegurando a distribución axeitada do material xenético. Unha das funcións básicas do cinetocoro é, por tanto, a **ancoraxe aos microtúbulos do fuso**, que é fundamental para realizar unha correcta segregación de cromátides. Se a ancoraxe se produce de forma incorrecta, poden orixinarse erros que xeren aneuploidías, con drásticas consecuencias para a célula. Para evitalo, existen mecanismos de **detección e corrección de erros** (como o punto de control de mitose), cuxos compoñentes tamén residen nos cinetocoros. O desprazamento dunha cromátide cara ao centrosoma prodúcese fundamentalmente por despolimerización dos microtúbulos no sitio de unión co cinetocoro. Ditos desprazamentos precisan ademais a **xeración de forzas** nas que interveñen motores moleculares localizados ígualmente nos cinetocoros.

### Ancoraxe dos cromosomas aos microtúbulos do fuso 
#### Captura de microtúbulos 
miniatura|350px|Os cromosomas engánchanse ao fuso por medio dos cinetocoros de ambas as cromátides irmás, cunha orientación bipolar.
Durante a fase de síntese (fase S) da interfase do ciclo celular, o centrosoma comeza a duplicarse. Xusto ao inicio da mitose, ambos os centríolos de cada centrosoma chegan á súa lonxitude máxima, os centrosomas recrutan material adicional e a súa capacidade de nucleación de microtúbulos aumenta. A medida que progresa a mitose, ambos os centrosomas se separan para establecer o fuso acromático. Desta forma, o fuso dunha célula mitótica ten dous polos dos que emanan microtúbulos. Os microtúbulos son longos filamentos proteicos con dous extremos asimétricos, un extremo "menos" (-) relativamente estable próximo ao centrosoma, e un extremo "mais" (+) que sofre fases alternadas de crecemento-retroceso e que explora o centro da célula. Neste proceso de procura dun cromosoma, un microtúbulo pode localizar e capturar un cromosoma. Os microtúbulos que localizan un cinetocoro estabilízanse, e os que non o encontran sofren unha rápida despolimerización. Como os cromosomas presentan dous cinetocoros asociados un de costas ao outro (un en cada cromátide irmá), cando un deles se engancha a un microtúbulo xerado por un dos polos celulares, o cinetocoro da cromátide irmá queda exposto cara ao outro polo celular, polo que na maior parte dos casos o segundo cinetocoro asóciase aos microtúbulos do polo oposto, de maneira que os cromosomas quedan biorientados, unha configuración, tamén denominada *anfitélica*, que é fundamental para asegurar que a segregación terá lugar de maneira correcta cando a célula se divida.

esquerda|Esquema da progresión do ciclo celular entre a prometafase e a anafase.
No momento en que un microtúbulo se ancora a un cinetocoro, comeza un rápido movemento do cromosoma asociado en dirección ao polo do que procede dito microtúbulo. Este movemento está probablemente mediado pola actividade motora dirixida cara ao extremo (-) da proteína motora **dineína citoplásmica**, que se encontra moi concentrada nos cinetocoros sen ancorar (revisado por Banks e Heald en 2001). O movemento cara ao polo faise máis lento a medida que os cinetocoros adquiren microtúbulos ancorados a cinetocoros (kMTs) e o movemento pasa a ser dirixido por cambios na lonxitude dos kMTs. A dineína libérase dos cinetocoros a medida que estes adquiren kMTs En plantas superiores ou en lévedos non hai evidencias da existencia de dineína, pero outras cinesinas dirixidas cara ao extremo (-) poderían compensar a falta de dineína.

[miniatura|500px|Células en metafase con niveis baixos de CENP-E ao aplicarlles [interferencia de ARN (RNAi), que mostran cromosomas non aliñados na placa metafásica (frechas). Estes cromosomas presentan marcaxe para as proteínas do punto de control da mitosis Mad1/Mad2. Hec1 e CENP-B marcan a rexión centromérica (o cinetocoro), e DAPI é unha tinguidura específica para o ADN.]]
Outra proteína motora implicada na captación inicial de microtúbulos é **CENP-E**; trátase dunha cinesina de gran tamaño que se asocia coa coroa fibrosa dos cinetocoros de mamíferos desde a prometafase ata a anafase. En células con niveis baixos de CENP-E, os cromosomas carecen desta proteína nos seus cinetocoros, os cales presentan con frecuencia defectos na súa capacidade de aliñarse. Neste caso, algúns cromosomas permanecen cronicamente monoorientados, é dicir, ancorados a un único polo, mesmo aínda que a maioría se reúnan correctamente na placa metafásica.

En xeral acéptase amplamente que a fibra de kMTs (o feixe de microtúbulos unidos ao cinetocoro) se forma orixinalmente pola captura de microtúbulos que se polimerizaron nos centrosomas e polos do fuso en células de mamíferos en cultivo. Coñecer a forma na cal a rexión do cinetocoro/centrómero inicia a formación de fibras de kMTs e determinar con que frecuencia ocorre son cuestións importantes, dado que este mecanismo pode contribuír non só á formación inicial de kMTs, senón tamén a como os cinetocoros corrixen erros na ancoraxe de microtúbulos e regulan o movemento ao longo dos kMTs.

#### Papel do complexo Ndc80 
Os microtúbulos asociados a cinetocoros (kMTs) presentan unhas características especiais: en comparación cos microtúbulos non ancorados, os kMTs son moito máis resistentes á despolimerización inducida polo frío, as altas presións hidrostáticas ou a exposición ao calcio. Ademais, os kMTs recíclanse moito máis a modo do que o fan os microtúbulos astrais e os microtúbulos do fuso que teñen extremos (+) libres, e se os kMTs se separan dos cinetocoros usando raios láser, despolimerízanse rapidamente. En *Saccharomyces cerevisiae*, o complexo Ndc80 ten catro compoñentes: Ndc80p, Nuf2p, Spc24p e Spc25p. Os mutantes que carecen dalgún dos compoñentes deste complexo presentan perda da conexión cinetocoro-microtúbulo sen mostraren unha perda completa da estrutura do cinetocoro.) presentan deficiencias tanto na conexión cos microtúbulos coma na capacidade de resposta do punto de control da mitose, posiblemente porque os cinetocoros funcionan como unha plataforma na que se organizan os compoñentes da resposta.

O complexo Ndc80 está moi conservado e identificouse en *S. pombe*, *C. elegans*, *Xenopus*, polos e humanos. Estudos realizados con Hec1 (Hec1 = *highly expressed in cancer cells 1*), o homólogo de Ndc80p en humanos, mostraron que é importante para a correcta reunión dos cromosomas e a progresión da mitose, e que interacciona con compoñentes dos complexos de cohesinas e condensinas.

Diferentes laboratorios mostraron que o complexo Ndc80 é esencial para a estabilización das fixacións cinetocoro-microtúbulo, necesarias para manter as tensións centroméricas implicadas no establecemento do aliñamento cromosómico correcto en eucariotas superiores. non está claro que *in vivo* a conexión entre o complexo Ndc80 e os microtúbulos sexa directa. En lévedos, esta conexión require a presenza do complexo Dam1-DASH-DDD. Algúns membros deste complexo únense directamente aos microtúbulos, e outros únense ao complexo Ndc80. Por tanto, o complexo Dam1-DASH-DDD podería ser un adaptador esencial entre os cinetocoros e os microtúbulos. Porén, en animais non se encontrou un complexo equivalente, e esta cuestión estase a investigar intensamente.

### Verificación das ancoraxes ao fuso 
Cando unha célula entra en mitose, duplica toda a súa información xenética no proceso denominado replicación do ADN. Ao final deste proceso, cada cromosoma consta de dúas cromátides irmás, que son dúas moléculas de ADN completas e idénticas. Ambas as cromátides permanecen unidas por medio de complexos cohesinas ata a anafase, cando se produce a segregación cromosómica. Para que esta teña lugar correctamente, cada célula filla debe recibir un xogo completo de cromátides, o cal quere dicir que cada cromátide irmá (por medio do seu cinetocoro) debe ancorarse a microtúbulos procedentes de polos opostos do fuso mitótico. Esta configuración denomínase **anfitélica** ou "biorientación".

Porén, durante o proceso de ancoraxe prodúcense tamén configuracións incorrectas:

[miniatura|550px|Esquema das diferentes configuracións de ancoraxe dos cromosomas ao fuso acromático.). En células nas que se eliminou a función deste complexo utilizando [mutación|mutantes dominantes-negativos, RNAi, microinxección de anticorpos ou utilización de drogas selectivas, acumúlanse erros na ancoraxe dos cromosomas. Moitos estudos mostraron que a Aurora B é necesaria para desestabilizar as ancoraxes cinetocoro-microtúbulo incorrectas, de maneira que se favoreza a xeración de conexións anfitélicas. O homólogo da Aurora B en lévedos (Ipl1p) fosforila algunhas proteínas do cinetocoro, como a proteína constitutiva Ndc10p e membros dos complexos Ndc80 e Dam1-DASH-DDD. A fosforilación dos compoñentes do complexo Ndc80 produce a desestabilización das ancoraxes dos kMTs. Propúxose que a localización da Aurora B é importante para a súa función: ao encontrarse na zona interna do cinetocoro (na heterocromatina centromérica), cando se establece tensión centromérica os cinetocoros irmáns afástanse, e a Aurora B non pode acadar os seus substratos, de maneira que os kMTs se estabilizan. É interesante notar que a Aurora B se encontra sobreexpresada frecuentemente en varios tipos de tumores e é na actualidade unha diana para o desenvolvemento de drogas anticancerosas.

### Activación do punto de control da mitose 
O mecanismo que detecta que se formou correctamente o fuso acromático, que todos os cromosomas están asociados a dito fuso de maneira bipolar, e que todos eles se encontran aliñados na placa metafásica é o denominado **punto de control da mitose**, **punto de control da mitose** ou tamén **punto de control da ensamblaxe do fuso** (abreviado **SAC** en inglés, *Spindle Assembly Checkpoint*). Cando algún dos cromosomas, por algunha razón, se atrasa durante o proceso de aliñamento, esta maquinaria orixina unha parada temporal da progresión do ciclo celular: a célula detense, dando tempo a que os mecanismos de reparación resolvan o problema detectado. Se pasado un tempo, o problema non se corrixiu, a célula será encamiñada a un proceso de morte celular, un mecanismo de seguridade para evitar que se produza unha situación de aneuploidía, xeralmente con consecuencias graves para o organismo.

As proteínas centroméricas estruturais (como CENP-B), manteñen unha localización estable ao longo de toda a mitose, incluída a telofase, pero os compoñentes do punto de control da mitose ensámblanse no cinetocoro en altas concentracións en ausencia de microtúbulos e a súa concentración diminúe a medida que aumenta o número de microtúbulos ancorados ao cinetocoro. Por tanto na metafase, cando todos os cromosomas están reunidos na placa metafásica, libéranse as proteínas do punto de control. A desaparición das proteínas do punto de control dos cinetocoros marca o momento en que os cromosomas atinxiron a placa metafásica e se encontran en tensión bipolar. É entón cando as proteínas do punto de control que se unen e inhiben Cdc20 (Mad1-Mad2 e BubR1), liberan o Cdc20, permitindo a activación do APC/CCdc20, que dispara a separación das cromátides irmás e consecuentemente o inicio da anafase.

Varios estudos indican que o complexo **Ndc80** intervén na regulación da asociación estable de Mad1-Mad2 e dineína cos cinetocoros.

As proteínas denominadas **Shugoshinas** (MEI-S332 en *Drosophila melanogaster*) son un tipo de proteínas asociadas cos centrómeros que son esenciais para manter as cohesinas unidas aos centrómeros ata a anafase. A proteína homóloga en humanos, hsSgo1, asóciase cos centrómeros durante profase e desaparece ao inicio da anafase. Cando se reducen os niveis de Shugoshina por medio de RNAi en células HeLa, as cohesinas non se poden manter nos centrómeros durante a mitose, e en consecuencia, as cromátides irmás sepáranse asincronicamente antes de que se inicie a anafase, o que dispara unha parada mitótica prolongada.

Por outra parte, o grupo de Dasso e colaboradores encontraron que as proteínas do sistema Ran: **RanGAP1** (unha proteína activadora de GTPases que estimula a conversión de Ran-GTP en Ran-GDP) e a proteína de unión a Ran denominada **RanBP2/Nup358**, poden detectarse nos cinetocoros durante a mitose. Estas proteínas encóntranse nos poros nucleares durante a interfase e interveñen no transporte nucleo-citoplásmico. A localización cinetocórica destas proteínas parece ser significativa funcionalmente, porque diversos tratamentos que elevan os niveis de Ran-GTP inhiben a liberación das proteínas Bub1, Bub3, Mad2 e CENP-E dos cinetocoros.

Curiosamente, **Orc2** (unha proteína do complexo de recoñecemento de orixe ou ORC implicada na iniciación da replicación do ADN durante a fase S) tamén se localiza nos cinetocoros durante a mitose en células humanas; en concordancia con esta localización, algúns estudos indican que Orc2 en lévedos está implicada na cohesión de cromátides irmás, e a súa eliminación celular provoca a activación do punto de control da mitose. Tamén se detectou que outros compoñentes do complexo ORC (como orc5 en *S. pombe*) participan na cohesión. Porén, a ruta molecular na que interveñen as proteínas ORC parece ser aditiva á ruta das cohesinas e descoñécese na súa maior parte.

### Xeración das forzas que impulsan os movementos cromosómicos 
A maior parte dos movementos cromosómicos en relación cos polos do fuso acromático están asociados co alongamento e acurtamento dos microtúbulos cinetocóricos (kMTs). Unha das características máis interesantes dos cinetocoros é a súa capacidade de modificaren o estado dos seus kMTs asociados (arredor de 20) dun estado de despolimerización dos seus extremos (+) a un estado de polimerización. Isto permite aos cinetocoros das células en prometafase mostrar "inestabilidade direccional", variando entre fases persistentes de movementos cara ao polo (*poleward*) ou en sentido contrario (*anti-poleward*) que están asociados con estados alternados de despolimerización e polimerización dos kMTs, respectivamente. Esta biestabilidade dos cinetocoros parece ser parte dun mecanismo para aliñar os cromosomas no ecuador do fuso sen perder a conexión mecánica entre os cinetocoros e os polos do fuso. Pénsase que a biestabilidade dos cinetocoros se basea na inestabilidade dinámica do extremo (+) dos kMTs e está controlada de forma parcial pola tensión existente nos cinetocoros. En células de mamífero en cultivo, unha baixa tensión nos cinetocoros promove o cambio cara á despolimerización de kMTs, e unha alta tensión promove o cambio cara á polimerización dos kMTs.

As proteínas do cinetocoro e as proteínas que se unen aos extremos (+) dos microtúbulos (denominadas xenericamente **+TIPs**) regulan o movemento do cinetocoro por medio da regulación da dinámica dos extremos (+) dos kMTs. Porén, a interface cinetocoro-microtúbulo é moi dinámica, e algunhas destas proteínas parecen ser compoñentes *auténticos* de ambas as estruturas. Dúas clases de proteínas parecen ser particularmente importantes: cinesinas que funcionan como despolimerases, tales como as **cinesinas KinI**; e proteínas que se unen a extremos (+) de microtúbulos, +TIPs, que promoven a polimerización, talvez antagonizando o efecto das despolimerases.
* As cinesinas KinI denomínanse así porque teñen un dominio motor interno, que utiliza ATP para promover a despolimerización do polímero de tubulina. En vertebrados, a cinesina KinI máis importante que controla a dinámica da ensamblaxe do extremo (+) é **MCAK**. Porén, parece que non é a única implicada.
* Hai dúas clases de +TIPs con funcións no cinetocoro.
** Entre as proteínas da primeira clase está a proteína *adenomatous polyposis coli* **(APC)** e a súa proteína asociada **EB1**, que necesitan a presenza de microtúbulos para localizarse nos cinetocoros. Ambas as dúas son necesarias para que a segregación cromosómica ocorra correctamente. A EB1 únese só a microtúbulos que están en fase de polimerización, o que suxire que favorece a estabilización dos microtúbulos cinetocóricos (kMTs) durante esta fase.
** Entre o segundo grupo de +TIPs están proteínas que poden localizarse nos cinetocoros mesmo en ausencia de microtúbulos. Neste grupo hai dous que espertaron moito interese: **CLIP-170** e as súas proteínas asociadas **CLASPs** (*CLIP-associated proteins*). O papel de CLIP-170 nos cinetocoros descoñécese, pero a expresión dun mutante dominante negativo produce un atraso na prometafase, o que suxire que ten un papel activo no aliñamento cromosómico. As proteínas CLASPs son necesarias para o aliñamento cromosómico e o mantemento dun fuso acromático bipolar en *Drosophila*, humanos e lévedos.

## Notas 
## Véxase tamén 
### Outros artigos 
* Fuso acromático
* Punto de control (checkpoint) da mitose
* Cromosoma
* Ciclo celular
* Mitose
* Microtúbulo