Satellit-DNA: vad det är, funktion och roll i centromerer

Satellit-DNA består av stora sektioner av upprepat, icke-kodande DNA. Dessa upprepningar sitter ofta i långa kontiguösa block och kan omfatta stora delar av ett kromosomsområde.

Satellit-DNA är en typ av tandemrepetition. Vid tandemrepetitioner ligger kopiorna av en bassekvens intill varandra, i följd. Det finns flera nivåer av tandemrepetitioner: satellit-, minisatellit- och mikrosatellit-DNA, som skiljer sig åt främst i längden på repetitionsenheten. Satellit-DNA bildar ofta mycket långa arrayar som kan vara flera kilobaser till flera megabaser långa.

Utseende och klassificering

Repetitionsenhetens längd varierar:

Mikrosatelliter: repetitionsenheter på 1–6 baspar (t.ex. upprepade CA- eller AT‑motif).
Minisatelliter: typiskt 10–60 baspar per enhet.
Satelliter: ofta längre enheter, ibland ~100–200 baspar eller mer; människans välkända alfa-satellit har till exempel en enhetslängd på ungefär 171 baspar.

Placering i genomet och koppling till heterokromatin

Satellit-DNA är huvudkomponenten i många centromerer och utgör en stor del av det uppackade, tätt packade heterokromatinet runt dessa områden. Heterokromatin är ofta transkriptionellt tystare och mer kompakt än euchromatin. Vid kromosomernas centromer och pericentromeriska regioner binder dessa repetitiva sekvenser proteiner som bidrar till kromatinets struktur och stabilitet.

Funktion och roll i centromerer

Satellit-DNA bidrar på flera sätt till centromerfunktion:

Ger en struktur för uppbyggnad av centromerkromatin där den histonvariant som kallas CENP‑A ersätter vanliga histoner i nukleosomer och markerar platsen för kinetokorens uppbyggnad.
Innehåller ofta specifika bindingsmotif (t.ex. CENP‑B‑box i människans alfa-satellit) som binder centromerproteiner och underlättar organisationen av centromeren.
Pericentromeriskt heterokromatin, rikt på satellitsekvenser, bidrar till kromosomsekretion och stabilitet under celldelning genom att rekrytera proteinsystem som modifierar kromatin (t.ex. H3K9‑metylering och HP1‑bindning).

Transkription och funktionella överraskningar

Traditionellt har satellit-DNA betraktats som “transkriptionellt inaktivt” och inte kodande för proteiner. Detta är i många fall korrekt för stora repetitiva block men är en förenkling: nyare forskning visar att vissa satellitsekvenser kan transkriberas till icke‑kodande RNA, särskilt vid stress eller under vissa utvecklingsstadier. Dessa satellit‑transkript kan spela roller i heterokromatinbildning, centromerfunktion och i vissa fall i sjukdomsprocesser.

Evolution och variation

Satellit-DNA förändras snabbt mellan arter och även mellan individer genom mekanismer som ojämn överkorsning och genkonversion. Resultatet är ofta art‑ eller populationsspecifika upprepningsmönster. Denna snabba evolution kan påverka centromerfunktion och ibland leda till artbildning.

Teknisk utmaning och påvisning

På grund av sin repetitiva natur är satellit-DNA svårt att sekvensera och montera med traditionella korta avläsningar. Nya långläsningstekniker (t.ex. nanopore eller PacBio) och cytogenetiska metoder (t.ex. C‑banding, FISH) har förbättrat möjligheten att kartlägga dessa regioner och förstå deras struktur.

Medicinsk relevans

Även om satellit‑DNA själv inte kodar proteiner kan förändringar i upprepningslängd eller i heterokromatinets ordning kopplas till kromosominstabilitet, cancer och störningar i celldelning. Dessutom är mikrosatellitinstabilitet en etablerad orsak till vissa ärftliga cancerformer.

Sammanfattningsvis är satellit‑DNA en betydande och funktionellt viktig del av genomet, särskilt kring kromosomerna runt centromererna, där det bidrar till kromatinstruktur, kinetokoruppbyggnad och korrekt segregation av kromosomer. Trots att mycket av detta DNA är icke‑kodande kan dess struktur och transkriptionella aktivitet ha viktiga biologiska konsekvenser.