Meiose

Durch Struktur, nicht durch Sequenz

Meiose 1

• Chromosomenkondensation

• Paarung der Homologen

• Rekombination und Bildung der Chiasmata (Überkreuzung)

• Trennung der Homologen, Verteilung auf 2 Tochterkerne

Meiose 2

• Trennung der Chromatiden

= proteinreiche Struktur, die sich bei der Paarung homologer Chromosomen (=Synapsis) bildet

• bei Hefe und Mensch gleich, flgl. evolutiv früh gebildet

• gibt die physikalische Nähe welche für die Rekombination vorausgesetzt ist

• Cohesin: Zusammenhalt der Schwesterchromatiden

• Condensin: Kompaktierung

• Trennung des synaptonemalen Komplexes zum richtigen Zeitpunkt

• durch Protein Seperase

• spaltet Cohesin

• Sonst: non-disjunction

= Bruch und Wiederverheilung zweier DNA-Doppelhelices gleichzeitig

• homologe Rekombination: gleiche Stelle

• illegitime Rekombination: leicht versetzt

• Voraussetzung für Evolution und Chromosomenveränderung

  • negative Mutationen können von positiven getrennt werden

  • Erzeugung neuer Gen-, Allelkombinationen, Genfamilien, Gene

• homologe Rekombination (allgemeine)

  • zwischen Sequenzen mit langen Bereichen mit hoher Homologie

• site-spezifische Rekombination

  • benötigt nur kurze homologe Sequenzen

  • Integration von Phagengenom in ein bakterielles Genom

• illegitime Rekombination (unspezifische)

  • benötigt keine Homologie, aber definiertes Sequenzmotiv

  • Transposition

  • Integration des λ Phagen

• Unabhängig von Doppelstrangbrüchen (DSB)

  • Drosophila

• Abhängig von DSB

  • Mensch

• Doppelstrangbruch

  • durch SPO11 (Topoisomerase)

• Bildung freier 3’-OH-Enden durch Enzyme

• strand invasion durch das 3’-OH-Ende

  • Synaptenomaler Komplex

• Einzelstrangaustausch

  • komplementäre Sequenzen finden sich

  • D-loop (displacement) bildet sich: anderer Strang wird verdrängt

• Bildung der Holliday-Struktur

  • zwei Überkreuzungen, “Hybride” der Chromosomen

  • 2. Überkreuzung durch Verlassen des Strangs

• Branch migration

  • Holliday-Struktur wandert

• Auflösung der Holliday-Struktur

Chi = X = crossover hot spot instigator

• Ansatzpunkt für Anregung des Cross-overs durch Proteine

RecBCD

• 2 mögliche Schnittstellen (Horizontal oder vertikal)

• Horizontal

  • nur kleiner Bereich ausgetauscht

  • “Nonrecombinant-heteroduplex”

• Vertikal

  • größerer Bereich ausgetauscht

  • “recombinant heteroduplex” / echtes rekombiniertes Chromosom

Der Abstand zweier Gene

• in centiMorgan (cM)

  • 1 cM = Rekombinationshäufigkeit von 1%

• je öfter voneinander getrennt / unabhängig vererbt, desto weiter entfernt da die Wahrscheinlichkeit für einen DSB zwischen den Genen größer ist

• Viele Gene für Bestandteile des AK mosaikartig auf Gen

• aus jedem Bestandteil 1 Gen zufällig gewählt

• Enzym: RAG-Rekombinase

  • Transposeaktivität, erkennt IR

  • nur in B-Lymphozyten aktiv

• in B-Lymphozyten rekombinationsähnlicher Vorgang:

• homolog zur Transposition

  • Enzym schneidet 3’-OH-Enden in 2 Genen

  • Hairpin-Strukturen mit bindenden Strang

  • beide hairpins öffnen und verbinden sich somit an den Genen

  Homolog zur nicht-homologen-End-zu-End-Verknüpfung

  • Rest-DNA entfernt

  • verbundene Gene weiter rekombiniert

rekombinationsähnlicher Vorgang und zufällige Kombination der verschiedenen Segmente