CO TO JEST PACHYTEN I CO SIĘ Z NIM DZIEJE? - BIOLOGIA - 2025

Pachytenu lub pachynema to trzeci etap mejozy profazie I; w nim weryfikowany jest proces rekombinacji. W mitozie jest jedna profaza, aw mejozie są dwie: profaza I i profaza II.

Wcześniej, z wyjątkiem profazy II, chromosomy były zduplikowane, z których każdy dał początek siostrzanej chromatydzie. Ale tylko w profazie łączę homologi (duplikaty), tworząc biwalenty.

Produkty mejozy, w których wystąpiło skrzyżowanie podczas pachytenu (profaza I). Zaczerpnięte z commons.wikimedia.org

Termin paquiteno pochodzi z języka greckiego i oznacza „grube nici”. Te „grube nici” to sparowane homologiczne chromosomy, które po zduplikowaniu tworzą tetrady. To znaczy cztery „nici” lub struny, które sprawiają, że każdy chromosom wydaje się pogrubiony.

Istnieją unikalne aspekty mejotycznej profazy I, które wyjaśniają wyjątkowe cechy pachytenu. Tylko w pachytenie profazy I mejozy chromosomy rekombinują.

W tym celu weryfikowane jest rozpoznawanie i dopasowywanie homologów. Podobnie jak w przypadku mitozy, chromatydy muszą być zdublowane. Ale tylko w mejozie I pachytene powstają kompleksy wymiany pasmowej, które nazywamy chiasmatą.

W nich zachodzi to, co określa rekombinacyjną moc mejozy: skrzyżowanie chromatyd homologicznych chromosomów.

Cały proces wymiany DNA jest możliwy dzięki wcześniejszemu pojawieniu się kompleksu synaptonemicznego. Ten kompleks wielobiałkowy umożliwia homologicznym chromosomom łączenie się (synapsa) i rekombinację.

Kompleks synaptonemiczny podczas pachytenu

Kompleks synaptonemiczny (CS) to szkielet białkowy, który umożliwia łączenie od końca do końca między homologicznymi chromosomami. Występuje tylko podczas pachytenu mejozy I i jest fizyczną podstawą parowania chromosomów. Innymi słowy, to właśnie pozwala chromosomom na synapsę i rekombinację.

Kompleks synaptonemiczny jest silnie konserwowany wśród eukariontów przechodzących mejozę. Dlatego jest ewolucyjnie bardzo stary i strukturalnie i funkcjonalnie równoważny we wszystkich żywych istotach.

Składa się z centralnego elementu osiowego i dwóch elementów bocznych, które są powtarzane jak ząbki zamka błyskawicznego lub zamknięcia.

Kompleks synaptonemiczny powstaje z określonych punktów na chromosomach podczas zygotenu. Miejsca te są współliniowe z miejscami, w których dochodzi do pęknięć DNA, gdzie w pachytenie wystąpią synapsy i rekombinacja.

Dlatego podczas pachytenu mamy zamknięty zamek błyskawiczny. W tej konformacji określone są określone punkty, w których prążki DNA zostaną wymienione na końcu etapu.

Składniki kompleksu synaptonemicznego i skrzyżowania

Mejotyczny kompleks synaptonemiczny zawiera wiele białek strukturalnych, które występują również podczas mitozy. Należą do nich topoizomeraza II, kondensaty, kohezyny, a także białka związane z kohezyną.

Oprócz tego obecne są również białka, które są specyficzne i unikalne dla mejozy, wraz z białkami kompleksu rekombinacyjnego.

Te białka są częścią rekombinosomu. Ta struktura grupuje wszystkie białka wymagane do rekombinacji. Najwyraźniej rekombinom nie tworzy się na punktach krzyżowania, ale jest rekrutowany, już uformowany, do nich.

Chiasmas

Chiazmy to widoczne struktury morfologiczne na chromosomach, w których występują krzyżowania. Innymi słowy, fizyczna manifestacja wymiany pasm DNA między dwoma homologicznymi chromosomami. Chiazmy są charakterystycznymi cytomorfologicznymi znakami pachytenu.

We wszystkich mejozach musi wystąpić co najmniej jeden chiasm na chromosom. Oznacza to, że każda gameta jest rekombinowana. Dzięki temu zjawisku można było wydedukować i zaproponować pierwsze mapy genetyczne oparte na sprzężeniu i rekombinacji.

Z drugiej strony brak skrzyżowań, a tym samym krzyżowania, powoduje zniekształcenia na poziomie segregacji chromosomów. Rekombinacja podczas pachytenu działa wówczas jako kontrola jakości segregacji mejotycznej.

Jednak ewolucyjnie nie wszystkie organizmy przechodzą rekombinację (na przykład muszki owocówki). W takich przypadkach działają inne mechanizmy segregacji chromosomów niezależne od rekombinacji.

A , diagram przedstawiający centralny element osiowy i boczne elementy dwóch chromosomów w pełnej synapsie. B , chiasmata i zwrotnice. Zaczerpnięte z wikimedia.org

Progresja Pachytenu

Po wyjściu z zygotenu kompleks synaptonemiczny jest w pełni utworzony. Uzupełnieniem tego jest generowanie przerw w dwupasmowym DNA, na podstawie których weryfikowane są krzyżowania.

Podwójne pęknięcia DNA zmuszają komórkę do ich naprawy. W procesie naprawy DNA komórka rekrutuje rekombinom. Stosuje się wymianę prążków, w wyniku czego uzyskuje się komórki rekombinowane.

Kiedy kompleks synaptonemiczny jest w pełni utworzony, mówi się, że zaczyna się pachyten.

Biwalenty w synapsach w pachytenie oddziałują zasadniczo poprzez element osiowy kompleksu synaptonemicznego. Każda chromatyda jest zorganizowana w organizację pętlową, której podstawą jest centralny osiowy element kompleksu synaptonemicznego.

Osiowy element każdego odpowiednika styka się z drugim poprzez elementy boczne. Siostrzane osie chromatyd są silnie zagęszczone, a ich pętle chromatynowe wychodzą na zewnątrz z centralnego elementu osiowego. Odstęp między wiązaniami (~ 20 na mikron) jest ewolucyjnie zachowywany u wszystkich gatunków.

W kierunku zakończenia pachytenu widoczne są skrzyżowania z niektórych miejsc przerwania podwójnego prążka DNA. Pojawienie się zwrotnic sygnalizuje również początek rozpadu kompleksu synaptonemicznego.

Chromosomy homologiczne stają się bardziej zagęszczone (wyglądają bardziej indywidualnie) i zaczynają się rozdzielać, z wyjątkiem skrzyżowań. Kiedy to się dzieje, pachyten się kończy i zaczyna się diploten.

Skojarzenie między rekombinosomem a osiami kompleksu synaptonemicznego utrzymuje się w całej synapsie. Szczególnie w rekombinogennych skrzyżowaniach na końcu pachytenu lub nieco dalej.

Bibliografia

1. Alberts, B., Johnson, AD, Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K., Walter, P. (2014) Molecular Biology of the Cell (6th Edition). WW Norton & Company, Nowy Jork, NY, USA.
2. de Massy, ​​B. (2013) Inicjacja rekombinacji mejotycznej: jak i gdzie? Ochrona i specyfika wśród eukariontów. Annual Reviews of Genetics 47, doi: 10.1146 / annurev-genet-110711-155423
3. Goodenough, UW (1984) Genetyka. WB Saunders Co. Ltd, Filadelfia, PA, USA.
4. Griffiths, AJF, Wessler, R., Carroll, SB, Doebley, J. (2015). Wprowadzenie do analizy genetycznej (wyd. 11). Nowy Jork: WH Freeman, Nowy Jork, NY, USA.
5. Zickler, D., Kleckner, N. (2015) Recombination, pairing, and synapsis of homologs during meiosis. Cold Spring Harbor Perspectives in Biology, doi: 10.1101 / cshperspect.a016626