الانقسام الاختزالي وإعادة التركيب
يتألف الانقسام الاختزالي من انقسامين متتاليين يقللان عدد الكروموسومات من ثنائي المجموعة الصبغية إلى أحادي المجموعة الصبغية، وإعادة التركيب هي التبادل المبرمج للحمض النووي بين الكروموسومات المتماثلة الذي يحدث في الانقسام الأول. يعملان معًا على تكوين أمشاج فريدة وراثيًا مع بناء الروابط الفيزيائية التي تسمح للكروموسومات بالانفصال بدقة.
Definition
الانقسام الاختزالي هو الانقسام ذو المرحلتين (الانقسام الاختزالي الأول، اختزالي؛ الانقسام الاختزالي الثاني، متساوٍ) الذي ينتج أمشاجًا أحادية المجموعة الصبغية من خلية جرثومية ثنائية المجموعة الصبغية، وإعادة التركيب الاختزالي هو التبادل المتبادل للمادة الوراثية بين الكروموسومات المتماثلة الذي يبدأ بكسور مبرمجة مزدوجة الشريط في الحمض النووي.
Scope
يغطي هذا الموضوع مراحل الانقسام الاختزالي الأول والثاني، والبدء الجزيئي وحل إعادة التركيب، وتكوين العبور والتصالبات، والدور المزدوج لإعادة التركيب في توليد التنوع وضمان دقة الانفصال. إنه مرجع ميكانيكي ضمن الانقسام الاختزالي وانفصال الكروموسومات، وليس إرشادات سريرية.
Core questions
- كيف يتم تنظيم الانقسامين الاختزاليين، وكيف يختلف الانقسام الاختزالي الأول عن الانقسام الاختزالي الثاني؟
- كيف تبدأ إعادة التركيب وتُحل على المستوى الجزيئي؟
- كيف تمكن العبورات والتصالبات من الانفصال الصحيح للكروموسومات؟
Key concepts
- الانقسام الاختزالي الأول (الانقسام الاختزالي) والانقسام الاختزالي الثاني (الانقسام المتساوي)
- المراحل الفرعية للطور التمهيدي الأول (الطور الخيطي، الطور التضاممي، الطور التغلظي، الطور الانفراجي، الطور التشتتي)
- كسور مبرمجة مزدوجة الشريط في الحمض النووي
- المعقد المشبكي والتشابك
- العبورات والتصالبات
- تداخل العبور والعبور الإلزامي
- تحويل الجينات
Mechanisms
تبدأ إعادة التركيب الاختزالي في الطور التمهيدي الأول عندما يقوم بروتين Spo11 المحفوظ بإحداث كسور مبرمجة مزدوجة الشريط في الحمض النووي عبر الجينوم (Keeney et al., 1997). يتم استئصال هذه الكسور وتغزو نهاياتها أحادية الشريط الكروموسوم المتماثل، مما يولد وسائط إعادة التركيب التي يتم توجيهها إما نحو العبور — تبادلات متبادلة تنضج إلى تصالبات — أو نحو نتائج غير عبورية (تحويل جيني). يعمل التشابك على طول المعقد المشبكي على تثبيت اقتران المتماثلات بينما تستمر هذه الأحداث. يتم تنظيم تكوين العبور بحيث تتلقى كل زوج متماثل عبورًا واحدًا على الأقل في موقع جيد (العبور الإلزامي) وتتباعد العبورات (التداخل). في الطور الانفصالي الأول، تعمل التصالبات، جنبًا إلى جنب مع تماسك الكروماتيدات الشقيقة، على إبقاء كل ثنائي الكروموسومات تحت التوتر على المغزل حتى تنفصل المتماثلات؛ ثم يفصل الانقسام الاختزالي الثاني الكروماتيدات الشقيقة كما في الانقسام المتساوي (Hunter, 2015; de Massy, 2013; Handel & Schimenti, 2010).
Clinical relevance
نظرًا لأن العبور الموضوع بشكل صحيح مطلوب ميكانيكيًا لانفصال المتماثلات، فإن العيوب في إعادة التركيب — عدد قليل جدًا من العبورات، أو عبورات تقع بالقرب جدًا من السنترومير أو التيلومير — تهيئ الكروموسومات للانفصال الخاطئ واختلال الصيغة الصبغية. هذا الارتباط الميكانيكي أساسي لتفسير أصول الأخطاء الكروموسومية؛ يصف الموضوع البيولوجيا وليس أساسًا للقرارات السريرية الفردية (Hunter, 2015; Handel & Schimenti, 2010).
History
تم استنتاج تبادل القطع المتماثلة من الارتباط الجيني في أوائل القرن العشرين، وتم التعرف على التصالبات سيتولوجيًا كنظيرها الفيزيائي. تحولت الآلية الجزيئية من خلال إثبات أن إعادة التركيب الاختزالي تبدأ بكسور مزدوجة الشريط مبرمجة ومحفزة بواسطة Spo11 (Keeney et al., 1997)، وبعد ذلك تم تحديد المسارات المؤدية من الكسور إلى العبور وإلى التحويل الجيني، وتنظيمها، بشكل تدريجي (de Massy, 2013; Hunter, 2015).
Key figures
- Scott Keeney
- Nancy Kleckner
- Neil Hunter
- Bernard de Massy
Related topics
Seminal works
- keeney-1997
- hunter-2015
- demassy-2013
Frequently asked questions
- ما هو التصالب؟
- التصالب هو النقطة المرئية التي يظل فيها كروموسومان متماثلان متصلين بعد العبور؛ وهو يمثل تبادلاً متبادلاً للحمض النووي ويربط المتماثلات فيزيائيًا حتى تنفصل في الانقسام الاختزالي الأول.
- لماذا تعد إعادة التركيب ضرورية للانفصال الصحيح؟
- تخلق العبورات، جنبًا إلى جنب مع تماسك الكروماتيدات الشقيقة، التوتر الذي يسمح لكل زوج متماثل بالارتباط بشكل صحيح بالمغزل؛ ومن المرجح أن ينفصل زوج الكروموسومات الذي يفتقر إلى عبور في موقع جيد بشكل خاطئ.