skanuj0012

specyficzność aktywności inhibicyjnej, wiąże się ono bowiem wybiórczo z DNA w zygotenie. Wiązanie to jest ograniczone do odcinków DNA nie dłuższych niż 90 par zasad. Przypuszcza się, że białko to jest jednym z głównych czynników kierujących, w końcu preleptotenowej fazy S, komórki dzielące się mitotycznie na mejotyczną drogę rozwoju. Z kolei aktywność endonukleo-lityczna tego białka zdaje się odgrywać istotną rolę w inicjacji koniugacji.

Synteza Zyg-DNA ma miejsce w kompleksie synaptemałnym lub w jego pobliżu. Zahamowanie bowiem syntezy DNA w zygotenie blokuje wstępne odszukanie się chromosomów homologicznych, jak również proces samej koniugacji, a także tworzenie kompleksów synaptemal-nych. Dane te wskazują wyraźnie, że Zyg-DNA jest czynnikiem warunkującym ustawianie się chromosomów homologicznych obok siebie, oraz że synteza Zyg-DNA jest niezbędna do tworzenia kompleksu synaptemalnego. Przypuszcza się, że DNA uczestniczący w koniugacji związany jest z centralnym elementem kompleksu synaptemalnego, zaś DNA zaangażowany w wymianie genów zlokalizowany jest w pętlach bocznych wokół kompleksu synaptemalnego.

Koniugacja jest inicjowana w miejscach przyczepu chromosomów do błony jądrowej. Koniugacja nie następuje, jeżeli brak jest homologii chromosomów (np. u międzygatunkowych hybrydów). Jednakże homologia, chociaż jest konieczna, nie wystarcza do koniugacji chromosomów.

Warunkiem niezbędnym do koniugacji jest synteza białek, zablokowanie bowiem ich syntezy powoduje zahamowanie tego procesu. Wśród białek syntetyzowanych w zygotenie wykryto jedno, podobne do białka genu 32, istotnego dla replikacji i rekombinacji u bakteriofaga T4. Białko to pojawia się w leptotenie, największa jego synteza przypada na zygoten, po czym białko to znika pod koniec pachytenu. Okresowe pojawianie się tego białka w czasie koniugacji i Crossing over sugeruje, że jego rola polega na wytwarzaniu połączeń poprzecznych (filamentów) między chromosomami homologicznymi.

Z kolei w spermatocytach szczura i roślin okrytozalążkowych zaobserwowano pojawianie się histonu bogatego w lizynę. Synteza tego białka zwanego histonem mejozy (FM lub Xi) osiąga maksimum w zygotenie (14%), a spada do połowy tej wartości w pachytenie; histon ten prawdopodobnie jest jednym ze składników molekularnych kompleksu synaptemalnego.

Nasuwa się pytanie, w jaki sposób kompleks synaptemalny łączy chromosomy homologiczne. Wydaje się, że chromosomy w okresie koniugacji wytwarzają pętle boczne długości 0,5 gm, przypominające boczne pętle chromosomów szczoteczkowych (p. rys. 21.2). Przypuszcza się, że w pętlach znajduje się aktywny genetycznie DNA biorący udział w Crossing over podczas pachytenu. Pomiędzy pętlami homologicznych chromosomów pojawiają się spojenia w postaci pałeczek, stanowiące element-centralny, które razem z elementami bocznymi tworzą stopniowo kompleks synaptemalny ciągnący sią wzdłuż chromosomów homologicznych.

Pachyten. W okresie pachytenu zachodzi nadal proces spiralizacji całkowicie skoniugowa-nych chromosomów homologicznych, które, oplatając się wokół siebie, skracają się i grubieją, osiągając 5-krotnie mniejszą długość niż w leptotenie (patrz rys. 21.2); stąd też pachyten nazywany jest stadium grubych nici. W pachytenie biwalenty są wyraźnie widoczne, przy czym w każdym z chromosomów biwalentu widoczne są dwie chromatydy.

W stadium pachytenu ma miejsce Crossing over, konsekwencjąktórego sąchiazmy; ich liczba równa się liczbie wymienionych odcinków między niesiostrzanymi chromatydami chromosomów homologicznych (rys. 21.3). Crossing over zachodzić może również wówczas, gdy kompleks synaptemalny jest nieobecny, np. u męskich osobników Drosophila anonassae, ale wówczas liczba chiazm jest niższa o 2/3 w porównaniu z liczbą chiazm u żeńskich osobników mających

Rys. 21.3. Schemat Crossing over: litery oznaczają lokalizację hipotetycznych genów

tę strukturę. Natomiast nie zaobserwowano Crossing over w oocytach jedwabnika (Bombyxmori), chociaż u osobników męskich proces ten był opisywany. Z kolei u pasikonika afrykańskiego i Fritillaria nie obserwowano chiazm mimo koniugacji. Przypuszcza się, że nieobecność chiazm równoznaczna jest z brakiem Crossing over.

U organizmów, u których Crossing over i tworzenie chiazm nie zachodzi (np. w oocytach Bombyx mimo koniugacji i tworzenia kompleksu synaptemalnego) istnieje mechanizm zastępczy, warunkujący prawidłowy rozdział chromosomów. Otóż po zakończeniu pachytenu elementy boczne zwiększają długość i grubieją, tworząc rodzaj prętów między chromosomami homologicznymi. Po skróconej profazie te zmodyfikowane kompleksy wraz z przyczepionymi do nich chromosomami skierowują się do płaszczyzny równikowej wrzeciona. W anafazie kompleksy te pozostają w płaszczyźnie równikowej, a chromosomy wędmjądo biegunów. Fakt powyższy zdaje się wskazywać, że zmodyfikowane kompleksy przejmują funkcję chiazm w doprowadzaniu biwalentów do metafazy I, zapewniając w ten sposób prawidłowy rozdział chromosomów homologicznych.

Aby wyjaśnić mechanizm Crossing over należy przypomnieć, że między późnym zygotenem a wczesnym pachytenem zachodzi synteza białka warunkującego Crossing over. Białkiem tym jest DŃAza II (enzym rozcinający cząsteczkę DNA) o optimum pH 5,2. Największa jej aktywność przypada na pachyten, po czym całkowicie zanika pod koniec tego stadium.

Proces Crossing over może więc przebiegać następująco: po skoniugowaniu chromosomów homologicznych następuje wycięcie przez wspomnianą DNAzę fragmentów DNA z chromatyd niesiostrzanych chromosomów homologicznych, przy czym liczba wyciętych fragmentów wynosi około 10⁵ na jądro mejotyczne. Przypuszcza się, że nacinanie nici DNAzachodzi w(lub) blisko rejonów charakteryzujących się odmienną sekwencją nukleotydów. Wycięte odcinki ulegają wymianie i następuje ich włączenie do DNA chromatydy drugiego chromosomu homologicznego; proces ten jest katalizowany przez obecny w tym stadium mejozy enzym — ligazę polinu-kłeotydową zależną od ATP.

Interesujące jest, że liczba wyciętych odcinków DNA znacznie przewyższa liczbę wymienionych odcinków. Można więc przypuszczać, że wycięte fragmenty DNA wyznaczają potencjalne miejsca dla Crossing over, przy czym nie wszystkie wycięte odcinki ulegają wymianie, lecz zostają wbudowane do cząsteczki DNA, z której zostały wycięte.

361