機能的な真核生物の染色体には、セントロメア、テロメア、および多数の複製起点の3つの要素が含まれている必要があります。

セントロメアは、姉妹染色分体をリンクするDNA配列です。これは、紡錘体微小管が付着するタンパク質複合体である動原体が染色体が複製された後に構築される場所でもあります。動原体は、細胞分裂中に紡錘体微小管が細胞内の染色体を移動させることを可能にします。

テロメアは、その先端にあるノンコーディングの反復ヌクレオチド配列で構成されています。これらの配列は通常、種間で類似しています。それらは通常、アデニンまたはチミンの繰り返しユニットとそれに続く複数のグアニンヌクレオチドで構成されています。テロメアは染色体の末端を保護し、安定させます。染色体が壊れると、テロメアを欠く新しく作成された端で分解が始まります。

レプリケーションと ARS の起源

真核生物の染色体は、DNA複製が始まる場所を決定するヌクレオチドの配列である複製の起点も多数持っている必要があります。ヒトゲノムにおける複製の起源の正確な数はまだ定量化されていませんが、複製がタイムリーに起こるためには、少なくとも30,000が必要になります。例えば、ヒトの染色体にそのような起源が1つしか含まれていない場合、1つの染色体を複製するのに1か月以上かかります。

複製の起点の重要性は確立されていますが、これらの配列を定義することは困難であることが証明されています。ただし、酵母を使用したいくつかの実験では、いくつかの候補が特定されています。特定の染色体配列が細胞外の環状DNA分子として酵母細胞に追加されると、それらは自律的に複製します。これにより、これらのシーケンスには、自律複製シーケンス(ARS)という名前が付けられています。一部のARSは、酵母ゲノム内で機能する複製の起源に対応している可能性があります。しかし、これらの一部は、複製の開始と強く関連しているDNAのストレッチに沿って位置していません。

ヒトなどの哺乳類や、その他のより複雑な真核生物では、複製配列の起源は十分に定義されていません。これは、それらがヌクレオチド配列、関連タンパク質、およびクロマチン構造の組み合わせによって定義される可能性が高いためです。