میوز و تقسیم سلول‌های جنسی

میوز تقسیم سلولی تخصصی است که گامت‌های هاپلوئید را از پیش‌سازهای سلول جنسی دیپلوئید تولید می‌کند. یک دور همانندسازی DNA با دو تقسیم متوالی دنبال می‌شود که تعداد کروموزوم‌ها را به نصف کاهش می‌دهد و از طریق نوترکیبی و تفکیک مستقل، تنوع ژنتیکی را در تخمک‌ها و اسپرم‌های حاصل ایجاد می‌کند.

Definition

میوز نوعی تقسیم سلول جنسی است که در آن یک دور همانندسازی DNA با دو تقسیم هسته‌ای متوالی دنبال می‌شود و چهار سلول هاپلوئید را از یک پیش‌ساز دیپلوئید تولید می‌کند؛ کروموزوم‌های همولوگ جفت شده و نوترکیبی می‌کنند و سپس در میوز I تفکیک می‌شوند، در حالی که کروماتیدهای خواهری در میوز II از هم جدا می‌شوند.

Scope

این مدخل دو تقسیم میوز (میوز I و II)، جفت‌شدن و نوترکیبی کروموزوم‌های همولوگ، تفکیک کاهشی که تعداد کروموزوم‌ها را به نصف کاهش می‌دهد، نقش میوز در گامت‌زایی، و چگونگی ایجاد آنوپلوئیدی توسط خطاهای تفکیک کروموزومی را شرح می‌دهد. این مدخل میوز را به عنوان یک موضوع زیست‌شناسی سلولی و سلول‌های جنسی بررسی می‌کند، نه به عنوان راهنمای بالینی.

Key concepts

• تقسیم کاهشی (میوز I) و تقسیم متساوی (میوز II)
• جفت‌شدن کروموزوم‌های همولوگ (سیناپس)
• کراسینگ اوور و نوترکیبی
• کیاسما و کمپلکس سیناپتونمال
• تفکیک مستقل
• گامت‌های هاپلوئید و لقاح
• آنوپلوئیدی و عدم تفکیک

Mechanisms

پس از یک دور همانندسازی DNA، میوز دو تقسیم را انجام می‌دهد. در میوز I، کروموزوم‌های همولوگ جفت می‌شوند (سیناپس)، با کراسینگ اوور قطعاتی را مبادله می‌کنند تا کیاسما تشکیل دهند، و سپس به قطب‌های مخالف تفکیک می‌شوند — یک تقسیم کاهشی که تعداد کروموزوم‌ها را به نصف کاهش می‌دهد. یک ویژگی مولکولی تعیین‌کننده، که توسط پترونچکی و همکارانش بررسی شده است، این است که کینتوشورهای خواهری به یک قطب جهت‌گیری می‌کنند (تک‌جهت‌گیری) و چسبندگی در طول بازوهای کروموزومی در میوز I آزاد می‌شود در حالی که چسبندگی سانترومری تا میوز II محافظت می‌شود، زمانی که کروماتیدهای خواهری سرانجام از هم جدا می‌شوند. بنابراین، دو تقسیم یک کروماتید از هر همولوگ را در هر یک از چهار محصول هاپلوئید توزیع می‌کنند. خطاهای در این هماهنگی — عدم تفکیک — گامت‌هایی با تعداد کروموزوم اشتباه تولید می‌کنند؛ هاسولد و هانت بررسی می‌کنند که چگونه چنین خطاهای میوزی منبع اصلی آنوپلوئیدی در انسان هستند.

Clinical relevance

میوز اساس سلولی تشکیل گامت است و عدم تفکیک میوزی به عنوان منشأ آنوپلوئیدی‌ها توصیف می‌شود که فراوانی آن‌ها با افزایش سن مادر افزایش می‌یابد. این مدخل یک توصیف مرجع از تقسیم سلول‌های جنسی و پیدایش سلولی آنوپلوئیدی است؛ و مشاوره تشخیصی یا پزشکی تولید مثل ارائه نمی‌دهد.

History

میوز در اواخر قرن نوزدهم به عنوان تقسیم کاهش‌دهنده کروموزوم که برای تولید مثل جنسی ضروری است، شناخته شد و ایده‌های وایزمن در مورد خط زایا را تکمیل کرد. سیتوژنتیک قرن بیستم نوترکیبی میوزی و عدم تفکیک را به وراثت و اختلالات کروموزومی مرتبط کرد، و کارهای مولکولی در ارگانیسم‌های مدل — که توسط پترونچکی و همکارانش سنتز شده است — بعداً توضیح داد که چگونه چسبندگی و جهت‌گیری کینتوشور برنامه کاهشی دو مرحله‌ای را اجرا می‌کنند.

Key figures

• Kim Nasmyth
• Terry Hassold
• Patricia Hunt

Seminal works

• petronczki-2003
• hassold-hunt-2001

Frequently asked questions

میوز چه تفاوتی با میتوز دارد؟

میتوز یک تقسیم واحد است که دو سلول دیپلوئید از نظر ژنتیکی مشابه والد تولید می‌کند، در حالی که میوز شامل دو تقسیم پس از یک همانندسازی است که چهار سلول هاپلوئید تولید می‌کند که به دلیل نوترکیبی و تفکیک مستقل از نظر ژنتیکی متفاوت هستند.

چرا میوز شامل دو تقسیم است؟

تقسیم اول (میوز I) کروموزوم‌های همولوگ جفت شده را از هم جدا می‌کند تا تعداد کروموزوم‌ها را به نصف کاهش دهد، و تقسیم دوم (میوز II) کروماتیدهای خواهری را تقریباً مانند میتوز از هم جدا می‌کند؛ آن‌ها با هم یک سلول دیپلوئید را به چهار گامت هاپلوئید تبدیل می‌کنند.