Co to jest synapsa? Definicja i funkcja

Profaza I mejozy I w komórce lilii.

Ed Reschke / Getty Images

Synapsis lub syndeza jest parą wzdłużną chromosomy homologiczne . Synapsis występuje głównie podczas profazy I mejozy I. Kompleks białkowy zwany kompleksem synaptonemalnym łączy homologi. Chromatydy splatają się, rozpadając i wymieniając części ze sobą w procesie zwanym przechodzić przez . Miejsce skrzyżowania tworzy kształt „X” zwany chiazmą. Synapsis organizuje homologi, dzięki czemu można je rozdzielić w mejozie I. Skrzyżowanie podczas synapsy jest formą rekombinacja genetyczna która ostatecznie produkuje gamety które mają informacje od obojga rodziców.

Kluczowe dania na wynos: co to jest Synapsis?

• Synapsis to parowanie homologicznych chromosomów przed ich rozdziałem na komórki potomne. Jest również znany jako syndeza.
• Synapsis występuje w profazie I mejozy I. Oprócz stabilizacji chromosomów homologicznych tak, aby prawidłowo się rozdzielały, synapsa ułatwia wymianę materiału genetycznego między chromosomami.
• Przejście następuje podczas synapsy. W miejscu zachodzenia na siebie ramion chromosomów tworzy się struktura w kształcie litery X, zwana chiazmą. DNA pęka w chiazmie, a materiał genetyczny jednego homologa zamienia się z materiałem z drugiego chromosomu.

Synapsis w szczegółach

Kiedy zaczyna się mejoza, każda komórka zawiera dwie kopie każdego chromosomu – po jednej od każdego rodzica. W profazie I dwie różne wersje każdego chromosomu (homologów) znajdują się nawzajem i łączą, aby mogły ustawić się równolegle do siebie na płytce metafazowej i ostatecznie zostać rozdzielone, tworząc dwa komórki potomne . Struktura białka przypominającego wstążkę, zwana kompleksem synaptonemalnym. Kompleks synaptonemalny pojawia się jako linia centralna otoczona dwoma liniami bocznymi, które są przyłączone do homologicznych chromosomów. Kompleks utrzymuje synapsę w stałym stanie i stanowi podstawę do tworzenia chiazmy i wymiany materiału genetycznego podczas krzyżowania. Chromosomy homologiczne i kompleks synaptonemalny tworzą strukturę zwaną biwalentną. Po zakończeniu krzyżowania chromosomy homologiczne rozdzielają się na chromosomy ze zrekombinowanymi chromatydami.

Synapsis występuje, gdy homologiczne chromosomy ustawiają się w jednej linii i tworzą chiazmę do skrzyżowania. FancyTapis / Getty Images

Funkcje synaps

Głównymi funkcjami synapsy u ludzi jest organizowanie homologicznych chromosomów, aby mogły się właściwie dzielić i zapewniać zmienność genetyczną u potomstwa. U niektórych organizmów przejście podczas synapsy wydaje się stabilizować biwalentne. Jednak w muszkach owocowych ( muszka owocowa ) i niektóre nicienie ( Caenorhabditis elegans ) synapsie nie towarzyszy rekombinacja mejotyczna.

Wyciszanie chromosomów

Czasami pojawiają się problemy podczas synaps. U ssaków mechanizm zwany wyciszeniem chromosomów usuwa wadliwe komórki mejotyczne i 'wycisza' ich geny. Wyciszanie chromosomów inicjuje się w miejscach pęknięć dwuniciowych w helisie DNA.

Często zadawane pytania dotyczące Synapsis

Podręczniki zazwyczaj upraszczają opisy i ilustracje synaps, aby pomóc uczniom zrozumieć podstawowe pojęcia. Czasami jednak prowadzi to do zamieszania.

Najczęstszym pytaniem zadawanym przez uczniów jest to, czy synaps występuje tylko w pojedynczych punktach na chromosomach homologicznych. W rzeczywistości chromatydy mogą tworzyć wiele chiazm, obejmujących oba zestawy ramion homologicznych. Pod mikroskopem elektronowym para chromosomów wydaje się splątana i skrzyżowana w wielu punktach. Nawet chromatydy siostrzane może doświadczyć krzyżowania, chociaż nie powoduje to rekombinacji genetycznej, ponieważ te chromatydy mają identyczne geny. Czasami między chromosomami niehomologicznymi dochodzi do synapsy. Kiedy tak się dzieje, segment chromosomu odłącza się od jednego chromosomu i przyłącza się do innego chromosomu. Powoduje to mutację zwaną translokacją.

Innym pytaniem jest, czy synapsa kiedykolwiek występuje podczas profazy II mejozy II, czy też może wystąpić podczas profazy mitozy. Podczas gdy mejoza I, mejoza II i mitoza wszystkie obejmują profazę, synapsa jest ograniczona do profazy I mejozy, ponieważ jest to jedyny czas, w którym homologiczne chromosomy łączą się ze sobą. Istnieją pewne rzadkie wyjątki, gdy przecięcie występuje w mitoza . Może wystąpić jako przypadkowe parowanie chromosomów w bezpłciowych komórkach diploidalnych lub jako ważne źródło zmienności genetycznej niektórych rodzajów grzybów. U ludzi przejście mitotyczne może pozwolić mutacja lub ekspresję genu raka, która w innym przypadku byłaby tłumiona.

Źródła

• Dernburg, AF; McDonald, K.; Frezarka, G.; i in. (1998). „Rekombinacja mejotyczna w C. elegans inicjuje mechanizm zachowawczy i jest zbędny w przypadku synaps homologicznych chromosomów”. Komórka . 94 (3): 387–98. doi:10.1016/s0092-8674(00)81481-6
• Ellnati, E.; Russell, HR; Ojarikre, O.A.; i in. (2017). 'Białko odpowiedzi na uszkodzenie DNA TOPBP1 reguluje wyciszanie chromosomu X w linii zarodkowej ssaków'. Proc. Natl. Acad. Nauka. USA . 114 (47): 12536-12541. doi:10.1073/pnas.1712530114
• McKee, B, (2004). 'Homologiczne parowanie i dynamika chromosomów w mejozie i mitozie'. Biochim Biophys Acta . 1677 (1-3): 165-80. doi:10.1016/j.bbaexp.2003.11.017.
• Strona, J.; Fontanny, R.; Gomez, R.; i in. (2006). „Chromosomy płciowe, synapsy i kohezyny: złożona sprawa”. Chromosom . 115 (3): 250–9. doi:10.1007/s00412-006-0059-3
• Revenkova, E.; Jessberger, R. (2006). 'Kształtowanie chromosomów profazy mejotycznej: kohezyny i złożone białka synaptonemalne'. Chromosom . 115 (3): 235-40. doi:10.1007/s00412-006-0060-x