Bookshelf

Tanken att intrakromosomala rekombinanter producerades genom något slags utbyte av material mellan homologa kromosomer var övertygande. Men det krävdes experiment för att testa denna idé. Ett av de första stegen var att korrelera uppkomsten av en genetisk rekombinant med ett utbyte av delar av kromosomer. Flera forskare har angripit detta problem på samma sätt. År 1931 studerade Harriet Creighton och Barbara McClintock två loci på kromosom 9 hos majs: den ena påverkade fröets färg (C, färgad; c, färglös) och den andra påverkade endospermens sammansättning (Wx, vaxig; wx, stärkelserik). Dessutom var den kromosom som bar C och Wx ovanlig i det avseendet att den bar ett stort, tätt färgat element (en s.k. knopp) i C-ändan och ett längre kromosomstycke i Wx-ändan;Heterozygoten var således

När de jämförde kromosomerna hos genetiska rekombinanter med kromosomerna hos föräldratyper fann Creighton och McClintock att alla föräldratyper behöll föräldrarnas kromosomala arrangemang, medan alla rekombinanter var

eller

Sålunda korrelerade de de genetiska och cytologiska händelserna vid intrakromosomal rekombination.Chiasmata tycktes vara platsen för utbytet, men det slutgiltiga beviset för detta kom inte förrän 1978.

Men vad är mekanismen för kromosomutbyte vid en crossover-händelse? Det korta svaret är att en crossover är ett resultat av kromosombrott och återförening. Två föräldrakromosomer bryts i samma position och förenas sedan igen i två kombinationer som inte är föräldrakromosomer. I kapitel 19 kommer vi att studera modeller av de molekylära processer som gör det möjligt för DNA att bryta och återförenas på ett så exakt sätt.

Du kommer att lägga märke till att vi i våra schematiska framställningar av korsningar i det här kapitlet har visat korsningar som äger rum i meiosens fyrkromatiska stadium. Bara genom att studera slumpmässiga rekombinanta produkter från meiosen, som i en testkorsning, är det emellertid inte möjligt att särskilja denna möjlighet från crossing-over på två kromosomstadiet. Denna fråga har lösts genom genetisk analys av organismer vars fyra meiosprodukter förblir tillsammans i grupper om fyra, så kallade tetrader. Dessa organismer är huvudsakligen svampar och encelliga alger. De meiotiska produkterna i en enda tetrad kan isoleras, vilket är liktydigt med att isolera alla fyra kromatiderna från en enda meios. Tetradanalyser av korsningar där gener är kopplade visar tydligt att tetrader i många fall innehåller fyra olika genotyper med avseende på dessa loci; Till exempel från korsningen

innehåller vissa tetrader fyra genotyper

Detta resultat kan endast förklaras av att en korsning sker i det fyrakromatiska stadiet, för om korsningen sker i det tvåkromosomala stadiet kan det bara finnas två olika genotyper i en enskild meios, vilket visas i figur 5-20.

Figur 5-20

Tetradanalysen ger bevis som gjorde det möjligt för genetiker att avgöra om crossing-over sker i tvåsträngs- (tvåkromosom-) eller i fyrsträngs- (fyrkromatid-) stadiet av meiosen. Eftersom mer än två olika produkter från en enda meios (mer…)

Tetradanalysen gör det möjligt att utforska många andra aspekter av intrakromosomal rekombination, som kommer att behandlas i detalj i kapitel 6, men låt oss för närvarande använda tetrader för att besvara två mer grundläggande frågor om crossing-over. För det första, kan flera korsningar ske mellan mer än två kromatider? För att besvara denna fråga måste vi titta på dubbla korsningar, och för att studera dubbla korsningar behöver vi tre kopplade gener. I en korsning som

är till exempel många olika tetrader möjliga, men en del av dem kan endast förklaras av dubbla korsningar. Betrakta följande tetrad som ett exempel:

Denna tetrad måste förklaras av två korsningar som involverar tre kromatider, vilket visas i figur 5-21. Andra typer av tetrader visar att alla fyra kromatiderna kan delta i crossing-over i samma meios. Därför kan två, tre eller fyrakromatider delta i crossing-over-händelser i en enda meios.

Figur 5-21

En av flera möjliga typer av tetrader med dubbla crossover-händelser som regelbundet observeras. observera att fler än två kromatider bytte delar.

Om alla kromatider kan delta kan vi fråga oss om det finns någon kromatidinterferens; med andra ord, påverkar förekomsten av ett crossover mellan två systerkromatider sannolikheten för att dessa två kromatider ska delta i ett annat crossover i samma meios? Tetradanalysen kan besvara denna fråga och visar att fördelningen av korsningar mellan kromatider i allmänhet är slumpmässig; med andra ord finns det ingen kromatidinterferens.

Innan vi lämnar ämnet kromatiders inblandning i korsningar är det värt att ta upp en annan fråga: Är det möjligt att crossing-over sker mellan systerkromatider? Det har visats i vissa organismer att det faktiskt förekommer crossing-over mellan systerkromatid och kromatid, men eftersom det inte ger upphov till några rekombinanter och eftersom det dessutom inte är klart om det förekommer i alla organismer, är det konventionellt att inte representera denna typ av utbyte i crossover-diagrammen.

Crossing-over är en anmärkningsvärt exakt process. Synapsen och utbytet av kromosomer issuch att inga segment förloras eller vinns, och fyra kompletta kromosomer uppstår i en tetrad. Man har lärt sig en hel del om karaktären av de molekylära händelserna i och runt korsningsplatserna, och dessa kommer att undersökas i kapitel 19.