Divisão Meiótica e Recombinação

A divisão meiótica compreende duas divisões consecutivas que reduzem o número de cromossomos de diploide para haploide, e a recombinação é a troca programada de DNA entre cromossomos homólogos que ocorre na primeira divisão. Juntas, elas criam gametas geneticamente únicos, ao mesmo tempo em que constroem as conexões físicas que permitem que os cromossomos se segreguem com precisão.

Definition

A divisão meiótica é a divisão em duas etapas (meiose I, reducional; meiose II, equacional) que produz gametas haploides a partir de uma célula germinativa diploide, e a recombinação meiótica é a troca recíproca de material genético entre cromossomos homólogos iniciada por quebras programadas de fita dupla de DNA.

Scope

Este tópico abrange os estágios da meiose I e II, o início e a resolução molecular da recombinação, a formação de "crossovers" e quiasmas, e o papel duplo da recombinação na geração de diversidade e na garantia da fidelidade da segregação. É uma referência mecanicista dentro da meiose e segregação cromossômica, não uma orientação clínica.

Core questions

• Como as duas divisões meióticas são organizadas e como a meiose I difere da meiose II?
• Como a recombinação é iniciada e resolvida em nível molecular?
• Como os "crossovers" e os quiasmas permitem a segregação correta dos cromossomos?

Key concepts

• Meiose I (divisão reducional) e meiose II (divisão equacional)
• Subestágios da Prófase I (leptóteno, zigóteno, paquíteno, diplóteno, diacinese)
• Quebras programadas de fita dupla de DNA
• Complexo sinaptonêmico e sinapse
• Crossovers e quiasmas
• Interferência de "crossover" e "crossover" obrigatório
• Conversão gênica

Mechanisms

A recombinação meiótica começa na prófase I, quando a proteína conservada Spo11 introduz quebras programadas de fita dupla de DNA em todo o genoma (Keeney et al., 1997). Essas quebras são ressecadas e suas extremidades de fita simples invadem o cromossomo homólogo, gerando intermediários de recombinação que são canalizados para "crossovers" — trocas recíprocas que amadurecem em quiasmas — ou para resultados de não-"crossover" (conversão gênica). A sinapse ao longo do complexo sinaptonêmico estabiliza o pareamento de homólogos enquanto esses eventos progridem. A formação de "crossover" é regulada de modo que cada par homólogo receba pelo menos um "crossover" bem posicionado (o "crossover" obrigatório) e os "crossovers" sejam espaçados (interferência). Na anáfase I, os quiasmas, juntamente com a coesão das cromátides irmãs, mantêm cada bivalente sob tensão no fuso até que os homólogos se separem; a meiose II então separa as cromátides irmãs como na mitose (Hunter, 2015; de Massy, 2013; Handel & Schimenti, 2010).

Clinical relevance

Como um "crossover" adequadamente posicionado é mecanicamente necessário para que os homólogos se segreguem, defeitos na recombinação — poucos "crossovers", ou "crossovers" localizados muito perto do centrômero ou telômero — predispõem os cromossomos à má-segregação e aneuploidia. Essa ligação mecanicista é central para interpretar as origens dos erros cromossômicos; o tópico descreve a biologia e não é uma base para decisões clínicas individuais (Hunter, 2015; Handel & Schimenti, 2010).

History

A troca de segmentos homólogos foi inferida a partir da ligação genética no início do século XX, e os quiasmas foram reconhecidos citologicamente como sua contraparte física. O mecanismo molecular foi transformado pela demonstração de que a recombinação meiótica é iniciada por quebras de fita dupla programadas e catalisadas por Spo11 (Keeney et al., 1997), após o que as vias que levam das quebras aos "crossovers" e à conversão gênica, e sua regulação, foram progressivamente definidas (de Massy, 2013; Hunter, 2015).

Key figures

• Scott Keeney
• Nancy Kleckner
• Neil Hunter
• Bernard de Massy

Seminal works

• keeney-1997
• hunter-2015
• demassy-2013

Frequently asked questions

O que é um quiasma?

Um quiasma é o ponto visível no qual dois cromossomos homólogos permanecem conectados após um "crossover"; ele representa uma troca recíproca de DNA e liga fisicamente os homólogos até que se separem na meiose I.

Por que a recombinação é necessária para a segregação correta?

Os "crossovers", juntamente com a coesão das cromátides irmãs, criam a tensão que permite que cada par homólogo se ligue adequadamente ao fuso; um par de cromossomos que carece de um "crossover" bem posicionado tem muito mais probabilidade de segregar incorretamente.