Mayoz ve Kromozom Ayrışması
Mayoz, diploid eşey hücrelerinden haploid gametler üreten, kromozom sayısını yarıya indiren ve genetik materyali rekombinasyon yoluyla yeniden düzenleyen özelleşmiş iki aşamalı bir hücre bölünmesidir. Bu alan, homolog kromozomların eşleştiği, rekombine olduğu ve yavru hücrelere doğru bir şekilde dağıtıldığı hücresel ve moleküler olayları — ve bu dağılımdaki anöploidi oluşturan ve insan kromozomal hastalıklarının çoğunun temelini oluşturan hataları — ele almaktadır.
Tanım
Mayoz, tek bir DNA replikasyon turunu takiben iki ardışık bölünmenin gerçekleştiği, böylece diploid bir eşey hücresinin haploid gametler ürettiği redüksiyonel bir hücre bölünmesidir; kromozom ayrışması ise homolog kromozomların (mayoz I) ve kardeş kromatitlerin (mayoz II) zıt kutuplara ayrılmasını ifade etmektedir.
Kapsam
Bu alan, okuyucuyu eşey hücre bölünmesinin biyolojisi ve onun doğruluğu konusunda bilgilendirmektedir: mayotik rekombinasyonun hem alelleri nasıl yeniden düzenlediği hem de homologları fiziksel olarak nasıl bağladığı, kromozomların iki mayoz bölünme boyunca nasıl ayrıştığı, ayrışmanın neden başarısız olabileceği (ayrılmama - nondisjunction) ve bu tür başarısızlıkların anne yaşıyla birlikte neden keskin bir şekilde arttığı incelenmektedir. Bu konular, klinik yönetim konuları olarak değil, sitogenetikte temel mekanizmalar olarak ele alınmaktadır; ayrıntılı temel bilgiler alt konularında yer almaktadır.
Alt konular
Temel sorular
- Mayoz, gamet başına bir tam genomu korurken kromozom sayısını nasıl yarıya indirir?
- Rekombinasyon hem genetik çeşitliliği nasıl oluşturur hem de doğru kromozom ayrışmasını nasıl sağlar?
- Kromozomlar neden bazen ayrışmayı başaramaz ve insan oositi yaşla birlikte neden özellikle hataya yatkın hale gelir?
Anahtar kavramlar
- Redüksiyonel bölünme (mayoz I) ve ekvatoral bölünme (mayoz II)
- Homolog eşleşme ve sinapsis
- Krossing-over ve kiyazma
- Kardeş kromatit kohezyonu
- Ayrılmama (nondisjunction)
- Anöploidi
- Anne yaşı etkisi
Mekanizmalar
Tek bir DNA replikasyon turundan sonra mayoz iki bölünme ile ilerlemektedir. Mayoz I'de homolog kromozomlar eşleşir, sinapsis geçirir ve rekombinasyon yoluyla segmentleri değiş tokuş ederler; sitogenetik olarak kiyazma olarak görülen ortaya çıkan krossing-overlar, homologlar zıt kutuplara ayrılana kadar her homolog çifti anafaza kadar bir arada tutmaktadır. Mayoz II'de, mitozda olduğu gibi, kardeş kromatitler ayrılmaktadır. Doğru ayrışma, kromozom çifti başına en az bir iyi yerleştirilmiş krossing-overa ve iğ ipliklerinin çekme kuvvetlerine doğru ana kadar direnen kardeş kromatit kohezyonuna bağlıdır. Rekombinasyonun yokluğu veya yanlış yerleşimi ya da kohezyonun erken kaybı durumunda, bir kromozom yanlış ayrışabilir ve fazladan veya eksik kromozom içeren gametler üretebilmektedir (Hassold & Hunt, 2001; Handel & Schimenti, 2010; Nagaoka et al., 2012).
Klinik önem
Mayotik kromozom ayrışması hataları, insanlarda konstitüsyonel anöploidinin bilinen önde gelen nedenidir ve gebelik kayıplarının ve canlı doğan kromozomal sendromların büyük bir kısmından sorumludur. Bu mekanizmaların anlaşılması, sitogenetik ve prenatal tarama bulgularının yorumlanmasının temelini oluşturmaktadır; bu madde, altta yatan biyolojiyi tanımlamaktadır ve bireysel tanı veya üreme kararları için bir temel teşkil etmemektedir (Nagaoka et al., 2012).
Epidemiyoloji
Kromozom ayrışması hataları, insan üremesinde oldukça yaygındır: klinik olarak tanınan gebeliklerin önemli bir kısmı anöploiddir ve bu tür hataların çoğu oositte ortaya çıkmakta, anne yaşı ilerledikçe sıklığı artmaktadır (Hassold & Hunt, 2001; Nagaoka et al., 2012).
Tarihçe
Kalıtımın kromozomal temeli ve mayozun redüksiyonel doğası on dokuzuncu yüzyılın sonları ve yirminci yüzyılın başlarında ortaya konulmuştur. Moleküler çağ, mayotik rekombinasyonun programlanmış DNA çift sarmal kırıklarıyla başladığını ve krossing-overların doğru ayrışma için mekanik olarak gerekli olduğunu açıklığa kavuşturmuştur; paralel insan genetiği çalışmaları, anöploidilerin büyük çoğunluğunun anne mayoz hatalarından kaynaklandığını ortaya koyarak, anne yaşı etkisini merkezi bir çözülmemiş sorun olarak çerçevelemiştir (Hassold & Hunt, 2001; Hunter, 2015).
Öne çıkan isimler
- Terry Hassold
- Patricia Hunt
- Neil Hunter
- Mary Ann Handel
İlgili konular
Temel eserler
- hassold-hunt-2001
- nagaoka-2012
- hunter-2015
Sıkça sorulan sorular
- Mayoz mitozdan nasıl farklıdır?
- Mitoz, iki genetik olarak özdeş diploid hücre üreten tek bir bölünmedir; mayoz ise tek bir DNA replikasyonundan sonra iki ardışık bölünme ile dört haploid hücre üretir ve ilk bölünmede homolog eşleşme ve rekombinasyonu içerir.
- Mayoz neden rekombinasyonu içerir?
- Rekombinasyon, genetik çeşitliliği oluşturmak için alelleri yeniden düzenler ve ortaya çıkan krossing-overlar, homolog kromozomları fiziksel olarak birbirine bağlayarak mayoz I sırasında doğru bir şekilde hizalanmalarını ve ayrışmalarını sağlar.