Bookshelf

Myšlenka, že intrachromozomální rekombinanty vznikají nějakou výměnou materiálu mezi homologními chromozomy, byla přesvědčivá. K ověřenítéto myšlenky však bylo zapotřebí experimentů. Jedním z prvních kroků bylo korelovat výskyt genetického rekombinanta s výměnou částí chromozomů. Několik badatelů přistupovalo k tomuto problému stejně. V roce 1931 Harriet Creightonová a Barbara McClintocková studovaly dva lokusy chromozomu 9 kukuřice: jeden ovlivňoval barvu semen (C, barevný; c, bezbarvý) a druhý složení endospermu (Wx, voskový; wx, škrobový). Chromozom nesoucí C a Wx byl navíc neobvyklý tím, že nesl velký, hustě zbarvený prvek (tzv. knob) na konci C a delší kus chromozomu na konci Wx;tedy heterozygot byl

Když porovnali chromozomy genetických rekombinantů s chromozomy rodičovských typů, Creighton a McClintock zjistili, že všechny rodičovské typy si zachovaly rodičovskéchromozomální uspořádání, zatímco všechny rekombinanty byly

nebo

Takto korelovali genetické a cytologické události intrachromozomální rekombinace.Zdálo se, že místem výměny jsou chiasmata, ale definitivní důkaz o tom přišel až v roce 1978.

Jaký je však mechanismus výměny chromozomů při crossoveru? Stručná odpověď zní, že ke křížení dochází v důsledku přerušení a opětovného spojení chromozomů. Dva rodičovské chromozomy se zlomí na stejném místě a poté se opět spojí ve dvě nerodičovské kombinace. V kapitole 19 budeme studovat modely molekulárníchprocesů, které umožňují, aby se DNA takto přesně přerušila a znovu spojila.

Všimněte si, že v našich schematických znázorněních křížení v této kapitole jsme ukázali křížení probíhající ve čtyřchromatidové fázi meiózy. Avšak jen na základěstudia náhodných rekombinantních produktů meiózy, jako je tomu u testovacího křížení, není možné tuto možnost odlišit od křížení ve stadiu dvou chromozomů. Tuto záležitost vyřešila genetická analýza organismů, jejichž čtyři produkty meiózy zůstávají pohromadě ve skupinách po čtyřech, tzv. tetrádách. Mezi tyto organismy patří především houby a jednobuněčné řasy. Meiotické produkty v jedné tetrádě lze izolovat, což se rovná izolaci všech čtyř chromatid vzniklých z jedné meiózy. Analýzy tetrád křížení, v nichž jsou propojeny geny, jasně ukazují, že v mnoha případech tetrády obsahují čtyři různé genotypy s ohledem na tyto lokusy; například z křížení

některé tetrády obsahují čtyři genotypy

Tento výsledek lze vysvětlit pouze výskytem křížení ve stadiu čtyř chromatid, protože pokud by ke křížení došlo ve stadiu dvou chromozomů, pak by v jednotlivé meióze mohly existovat pouze dva různé genotypy, jak ukazuje obrázek5-20.

Obrázek 5-20

Tetradová analýza poskytuje důkazy, které umožnily genetikům rozhodnout, zda ke křížení dochází ve dvouřetězcové (dvouchromozomové) nebo čtyřřetězcové (čtyřchromatidové) fázimeiózy. Protože více než dva různé produkty jedné meiózy (více…)

Tetradová analýza umožňuje prozkoumat mnoho dalších aspektů intrachromozomální rekombinace, kterým se budeme podrobně věnovat v kapitole 6, ale prozatím využijme tetrády k zodpovězení dvou zásadnějších otázek o crossing-overu. Za prvé, může dojít k vícenásobnému křížení mezi více než dvěmachromatidy? Abychom tuto otázku zodpověděli, musíme se zabývat dvojím křížením; a ke studiu dvojího křížení potřebujeme tři propojené geny. Například v křížení, jako je

, je možné mnoho různých tetrád, ale některé z nich lze vysvětlit pouze dvojitým křížením. Jako příklad uvažujme následující tetrádu:

Tato tetráda musí být vysvětlena dvěma kříženími zahrnujícími tři chromatidy, jak je uvedeno na obrázku 5-21. Jiné typy tetrad ukazují, že všechny čtyřichromatidy se mohou účastnit křížení v téže meióze. Dvě, tři nebo čtyřichromatidy se tedy mohou účastnit crossing-overu v jedné meióze.

Obrázek 5-21

Jeden z několika možných typů tetrád s dvojitým crossoverem, které jsou pravidelně pozorovány. všimněte si, že více než dvě chromatidy si vyměnily části.

Jestliže se mohou zúčastnit všechny chromatidy, můžeme se ptát, zda dochází k nějaké chromatidinterferenci; jinými slovy, ovlivňuje výskyt crossoveru mezi některými dvěma sesterskými chromatidami pravděpodobnost, že se tyto dvě chromatidy zúčastní dalšího crossoveru ve stejné meióze? Tetradová analýza může na tuto otázku odpovědět a ukazuje, že obecně je rozložení křížení mezi chromatidami náhodné; jinými slovy, nedochází k interferenci chromatid.

Než opustíme téma účasti chromatid na křížení, stojí za to nastolit další otázku: Je možné, aby ke křížení docházelo mezi sesterskými chromatidami? U některých organismů bylo prokázáno, že ke křížení sesterských chromatid skutečně dochází, ale protože při něm nevznikají rekombinanty a navíc není jasné, zda k němu dochází u všech organismů, je obvyklé tento typ výměny v diagramu křížení nezobrazovat.

Křížení je pozoruhodně přesný proces. Synapse a výměna chromozomů issuch, že se neztrácejí ani nezískávají žádné segmenty a v tetrádě vznikají čtyři kompletní chromozomy. O povaze molekulárních dějů v místech křížení a v jejich okolí bylo získáno mnoho poznatků, které budou prozkoumány v kapitole 19.

.