Kirjahylly

Ajatus siitä, että intrakromosomaaliset rekombinanttituotteet syntyvät jonkinlaisella materiaalin vaihdolla homologisten kromosomien välillä, oli vakuuttava. Tämän ajatuksen testaaminen vaati kuitenkin kokeita. Yksi ensimmäisistä vaiheista oli korreloida geneettisen rekombinanttituotteen esiintyminen kromosomien osien vaihdon kanssa. Useat tutkijat lähestyivät tätä ongelmaa samalla tavalla. Vuonna 1931 Harriet Creighton ja Barbara McClintock tutkivat maissin kromosomin 9 kahta lokusta: toinen vaikutti siementen väriin (C, värillinen; c, väritön) ja toinen endospermin koostumukseen (Wx, vahamainen; wx,tärkkelyspitoinen). Lisäksi C- ja Wx-kromosomia kantava kromosomi oli epätavallinen siinä mielessä, että siinä oli suuri, tiheästi värjäytyvä elementti (nuppu) C-päässä ja pidempi kromosomin pala Wx-päässä;Näin ollen heterotsygootti oli

Vertaillessaan geneettisten rekombinanttityyppien kromosomeja vanhempien tyyppien kromosomeihin Creighton ja McClintock havaitsivat, että kaikki vanhempien tyyppien kromosomijärjestelyt säilyivät vanhempien kromosomijärjestelyissä, kun taas kaikki rekombinanttityypit olivat

tai

Siten he korreloivat intrakromosomaalisen rekombinaation geneettiset ja sytologiset tapahtumat.Kiasmat näyttivät olevan vaihtopaikkoja, mutta lopullinen todiste tästä saatiin vasta vuonna 1978.

Mutta mikä on kromosomivaihdon mekanismi risteytymistapahtumassa? Lyhyt vastaus on,että risteytyminen on seurausta kromosomien rikkoutumisesta ja jälleenyhdistymisestä. Kaksi vanhempien kromosomia katkeaa samasta kohdasta ja yhdistyy sitten uudelleen kahdeksi ei-vanhempien yhdistelmäksi. Luvussa 19 tutkimme malleja molekyyliprosesseista, jotka mahdollistavat DNA:n katkeamisen ja uudelleen yhdistymisen näin tarkalla tavalla.

Huomaa, että tämän luvun kaavamaisissa esityksissämme risteytymisestä olemme esittäneet risteytymisen tapahtuvan meioosin neljän kromatidin vaiheessa. Kuitenkin pelkästään meioosin satunnaisia rekombinanttituotteita tutkimalla, kuten testiristeytyksessä, ei ole mahdollista erottaa tätä mahdollisuutta kahden kromosomin vaiheessa tapahtuvasta risteytymisestä. Tämä kysymys ratkaistiin analysoimalla geneettisesti sellaisia organismeja, joiden neljä meioosituotetta pysyy yhdessä neljän kappaleen ryhmissä, joita kutsutaan tetradoiksi. Nämä organismit ovat pääasiassa sieniä ja yksisoluisia leviä. Yhden tetradin meioottiset tuotteet voidaan eristää, mikä vastaa kaikkien neljän kromatidin eristämistä yhdestä meioosista. Risteytysten tetrad-analyysit, joissa geenit ovat sidoksissa toisiinsa, osoittavat selvästi, että monissa tapauksissa tetradit sisältävät neljä erilaista genotyyppiä näiden lokusten suhteen; esimerkiksi risteytyksestä

jotkut tetradit sisältävät neljä genotyyppiä

Tämä tulos voidaan selittää vain sillä, että risteytyminen tapahtuu neljän kromatidin vaiheessa, sillä jos risteytyminen tapahtuisi kahden kromosomin vaiheessa, yksittäisessä meioosissa voisi olla vain kaksi erilaista genotyyppiä, kuten kuvassa 5-20 esitetään.

Kuvio 5-20

Tetrad-analyysi tarjoaa todisteita, joiden avulla genetiikan tutkijat pystyivät päättämään, tapahtuuko risteytyminen meioosin kaksisäikeisessä (kaksikromosomisessa) vai nelisäikeisessä (nelikromatidisessa) vaiheessa. Koska yhden meioosin useampi kuin kaksi erilaista tuotetta (enemmän…)

Tetrad-analyysi mahdollistaa monien muidenkin intrakromosomaalisen rekombinaation näkökohtien tutkimisen, joita tarkastellaan yksityiskohtaisesti luvussa 6, mutta tässä vaiheessa käytämme tetradeja vastataksemme kahteen perustavanlaatuisempaan kysymykseen ristiinkytkennästä. Ensinnäkin, voiko moninkertainen risteytyminen tapahtua useamman kuin kahden kromatidin välillä? Vastataksemme tähän kysymykseen meidän on tarkasteltava kaksoisristeytymistä, ja kaksoisristeytymisen tutkimiseksi tarvitsemme kolme yhdistettyä geeniä. Esimerkiksi sellaisessa risteytyksessä kuin

on monia erilaisia tetradoja, mutta osa niistä voidaan selittää vain kaksoisristeytyksillä. Tarkastellaan esimerkkinä seuraavaa tetradia:

Tämä tetradia on selitettävissä kahdella risteytymisellä, johon osallistuu kolme kromatidia, kuten kuvassa 5-21 on esitetty. Muuntyyppiset tetradit osoittavat, että kaikki neljä kromatidia voivat osallistua risteytymiseen samassa meioosissa. Näin ollen kaksi, kolme tai neljäkromatidia voi osallistua risteytymistapahtumiin yhdessä meioosissa.

Kuva 5-21

Yksi useista mahdollisista kaksoiskromatidien risteytymistapahtumista, joita havaitaan säännöllisesti.Huomaa, että useampi kuin kaksi kromatidia on vaihtanut osia.

Jos kaikki kromatidit voivat osallistua, voimme kysyä, esiintyykö kromatidinterferenssiä; toisin sanoen, vaikuttaako minkä tahansa kahden sisaruskromatidin välisen ristiinkytkennän tapahtuminen sen todennäköisyyteen, että nämä kaksi kromatidia osallistuvat toiseen ristiinkytkentään samassa meioosissa? Tetrad-analyysillä voidaan vastata tähän kysymykseen, ja se osoittaa, että yleensä kromatidien välisten ristiinkytkentöjen jakauma on satunnainen; toisin sanoen kromatidien välistä interferenssiä esiintyy.

Ennen kuin jätämme aiheen kromatidien osallisuudesta ristiinkytkentöihin, on syytä nostaa esiin toinen kysymys: Onko mahdollista, että risteytyminen tapahtuu sisarkromatidien välillä? Joissakin organismeissa on osoitettu, että sisar-kromatidien risteytymistä todellakin tapahtuu, mutta koska se ei tuota rekombinantteja ja koska ei myöskään ole selvää, tapahtuuko sitä kaikissa organismeissa, on tavanomaista olla esittämättä tämäntyyppistä vaihtoa risteytysdiagrammeissa.

Risteytyminen on huomattavan tarkka prosessi. Kromosomien synapsis ja vaihto aiheuttavat sen, että yhtään segmenttiä ei menetetä tai saada, ja tetradissa syntyy neljä täydellistä kromosomia. Risteytymiskohdissa ja niiden ympärillä tapahtuvien molekyylitapahtumien luonteesta on saatu paljon tietoa, ja niitä tarkastellaan luvussa 19.