Mayoz Bölünme ve Rekombinasyon
Mayoz bölünme, kromozom sayısını diploidden haploide düşüren art arda iki bölünmeden oluşmaktadır ve rekombinasyon ise birinci bölünmede gerçekleşen, homolog kromozomlar arasındaki programlanmış DNA alışverişidir. Bu süreçler birlikte, kromozomların doğru şekilde ayrılmasını sağlayan fiziksel bağlantıları oluştururken genetik olarak benzersiz gametler meydana getirmektedir.
Tanım
Mayoz bölünme, diploid bir germ hücresinden haploid gametler üreten iki aşamalı bir bölünmedir (mayoz I, indirgeyici; mayoz II, eşitleyici) ve mayoz rekombinasyonu ise programlanmış DNA çift sarmal kırıklarıyla başlatılan, homolog kromozomlar arasındaki karşılıklı genetik materyal alışverişidir.
Kapsam
Bu konu, mayoz I ve mayoz II evrelerini, rekombinasyonun moleküler düzeyde başlamasını ve çözümlenmesini, krossing-over ve kiyazma oluşumunu ve rekombinasyonun çeşitlilik yaratmadaki ve ayrılma doğruluğunu sağlamadaki ikili rolünü kapsamaktadır. Bu, mayoz ve kromozom ayrılması içindeki mekanistik bir referanstır, klinik bir rehberlik değildir.
Temel sorular
- İki mayoz bölünme nasıl organize edilmektedir ve mayoz I, mayoz II'den nasıl farklılık göstermektedir?
- Rekombinasyon moleküler düzeyde nasıl başlatılmakta ve çözümlenmektedir?
- Krossing-overlar ve kiyazmalar doğru kromozom ayrılmasını nasıl sağlamaktadır?
Anahtar kavramlar
- Mayoz I (indirgeyici bölünme) ve Mayoz II (eşitleyici bölünme)
- Profaz I alt evreleri (leptoten, zigoten, pakiten, diploten, diyakinez)
- Programlanmış DNA çift sarmal kırıkları
- Sinaptonemal kompleks ve sinapsis
- Krossing-overlar ve kiyazmalar
- Krossing-over interferansı ve zorunlu krossing-over
- Gen dönüşümü
Mekanizmalar
Mayoz rekombinasyonu, korunmuş Spo11 proteininin genom boyunca programlanmış DNA çift sarmal kırıkları oluşturmasıyla profaz I'de başlamaktadır (Keeney ve ark., 1997). Bu kırıklar rezeke edilmekte ve tek sarmallı uçları homolog kromozomu istila ederek, ya krossing-overlara — kiyazmalara dönüşen karşılıklı alışverişler — ya da krossing-over olmayan (gen dönüşümü) sonuçlara yönlendirilen rekombinasyon ara ürünleri oluşturmaktadır. Sinaptonemal kompleks boyunca sinapsis, bu olaylar devam ederken homolog eşleşmesini stabilize etmektedir. Krossing-over oluşumu, her homolog çiftin en az bir iyi konumlanmış krossing-over (zorunlu krossing-over) almasını ve krossing-overların birbirinden aralıklı olmasını (interferans) sağlayacak şekilde düzenlenmektedir. Anafaz I'de kiyazmalar, kardeş kromatid kohezyonu ile birlikte, homologlar ayrılana kadar her bir bivalenti iğ üzerinde gerilim altında tutmaktadır; mayoz II ise daha sonra mitozdaki gibi kardeş kromatidleri ayırmaktadır (Hunter, 2015; de Massy, 2013; Handel & Schimenti, 2010).
Klinik önem
Homologların ayrılması için mekanik olarak doğru yerleştirilmiş bir krossing-over gerektiğinden, rekombinasyondaki kusurlar — çok az krossing-over veya sentromere ya da telomere çok yakın konumlanmış krossing-overlar — kromozomları yanlış ayrılmaya ve anöploidiye yatkın hale getirmektedir. Bu mekanistik bağlantı, kromozomal hataların kökenlerini yorumlamada merkezi bir rol oynamaktadır; konu biyolojiyi tanımlamakta olup, bireysel klinik kararlar için bir temel oluşturmamaktadır (Hunter, 2015; Handel & Schimenti, 2010).
Tarihçe
Homolog segmentlerin değişimi, yirminci yüzyılın başlarında genetik bağlantıdan çıkarılmıştır ve kiyazmalar ise sitolojik olarak bunun fiziksel karşılığı olarak tanınmıştır. Moleküler mekanizma, mayoz rekombinasyonunun programlanmış, Spo11-katalizli çift sarmal kırıklarıyla başlatıldığının gösterilmesiyle (Keeney ve ark., 1997) dönüşüme uğramıştır; bunun ardından kırıklardan krossing-overlara ve gen dönüşümüne yol açan yollar ile bunların düzenlenmesi aşamalı olarak tanımlanmıştır (de Massy, 2013; Hunter, 2015).
Öne çıkan isimler
- Scott Keeney
- Nancy Kleckner
- Neil Hunter
- Bernard de Massy
İlgili konular
Temel eserler
- keeney-1997
- hunter-2015
- demassy-2013
Sıkça sorulan sorular
- Kiyazma nedir?
- Kiyazma, bir krossing-overdan sonra iki homolog kromozomun bağlı kaldığı görünür noktadır; DNA'nın karşılıklı alışverişini temsil etmekte ve mayoz I'de ayrılana kadar homologları fiziksel olarak birbirine bağlamaktadır.
- Doğru ayrılma için rekombinasyon neden gereklidir?
- Krossing-overlar, kardeş kromatid kohezyonu ile birlikte, her bir homolog çiftin iğe doğru şekilde bağlanmasını sağlayan gerilimi oluşturmaktadır; iyi yerleştirilmiş bir krossing-overdan yoksun bir kromozom çiftinin yanlış ayrılma olasılığı çok daha yüksektir.