Генетика для студентов КРИ Часть 5. Механизм кроссинговера Анна Михайловна Гусаченко
advertisement
Генетика для студентов КРИ Электронный лекционный курс – мультимедийная презентация Анна Михайловна Гусаченко Часть 5. Механизм кроссинговера Цитологическое доказательство кроссинговера Эксперимент К. Штерна ♀ (1930). Хромосомы дрозофилы Некроссоверы маркированы цитологически: ♀ одна Х-хромосома несет кусочек гетерохроматина от Y, другая Х-хромосома короче из-за транслокации участка на 4 хромосому. Генетические маркеры : cr- глаза цвета гвоздики, cr+ - дикий тип, В – узкие глаза, В+ - нормальные ♂ кроссоверы ♀ Цитологическое доказательство кроссинговера Эксперимент Х. Крейтон и Б. МакКлинток на кукурузе. Маркеры цитологические: хромосома имеет блок гетерохроматина и более длинная из-за транслоцированного куска другой хромосомы. Маркеры генетические: с - бесцветный, с+ - окрашенный эндосперм, wx – восковой, wx+ - нормальный эндосперм некроссоверы кроссоверы Вывод: при кроссинговере хромосомы обмениваются участками и у животных, и у растений. На какой стадии происходит кроссинговер? До репликации (2 хроматиды) или после репликации (4 хроматиды)? • Бриджес, Андерсон (1925) показали, что кроссинговер происходит на стадии 4-х хроматид у дрозофилы на линии со сцепленными Х-хромосомами g Y g+ F1 дикий тип x g+ g Y дикий тип g+ Редкие самки- gg -гомозиготы Бриджес, Андерсон (1925). Кроссинговер в сцепленных Х-хромосомах между геном и центромерой F1: Без кроссинговера g/g+ g/g+ Кроссинговер между g и центромерой F1: g/g алые глаза g+/g+ Обнаружен «митотический»соматический кроссинговер Клон singet Клон yellow К.Штерн (1936) Кроссинговер в соматических клетках возникает как случайное, мутационное событие. Происходит по похожему механизму, что и мейотический на стадии 4-х хроматид «Митотический»- соматический кроссинговер Два мутантных клона на клыле дрозофилы. Мутации по форме щетинок Дикий тип Плесневый гриб Neurospora crassa идеален для изучения кроссинговера Цикл развития Neurospora crassa Гаплоид, N Диплоид, 2N, мейоз Гаплоидные споры Цикл развития плесени Neurospora crassa Аски – «сумки» с гаплоидными спорами. Каждый аск - продукт одного мейоза – лежат рядом, удобны для анализа Кроссинговер у плесени Neurospora crassa А А1 А А2 a a Нет кроссинговера между геном и центромерой А а Кроссинговер между геном и центромерой А2 а А а митоз A A а а а а А А а а А А а а А А Кроссоверные аски а а a А А А1 митоз a a А А A A A A a a a a Некроссоверный аск А А Кроссинговер у Neurospora crassa Модель: кроссинговер происходит до репликации на стадии 2-х хроматид Модель: кроссинговер происходит после репликации на стадии 4-х хроматид Тэйлор (Taylor J.H., 1965) применил новый метод – радиоавтографию – для доказательства обмена между хроматидами • Сперматогенез у кузнечика Romalea microptera. • Тэйлор вводил кузнечикам тимидин, в котором вместо Н был его тяжелый изотоп Н3 Доказательства обмена между хроматидами Что такое тритий Н ? 3 • Триитий, сверхтяжёлый водород с молекулярной массой 3, символы T и 3H — радиоактивный изотоп водорода. Ядро трития состоит из протона и двух нейтронов: p+ + 2n0 • В процессе распада тритий превращается в 3He с испусканием электрона и антинейтрино (бетараспад), период полураспада — 12,32 года. Доступная энергия распада очень мала (18,59 кэВ), средняя энергия электронов 6,5 кэВ. • Электроны вылетают в разные стороны на расстояние 1 мкм. Это расстояние удобно для работы с клетками и хромосомами. Тэйлор (Taylor J.H.) 1965 Доказательства обмена между хроматидами • Надо, чтобы одна хроматида была меченая, другая нет. Как это сделать? • Как регистрировать (увидеть) метку? Делают препарат хромосом. Используют фотоэмульсию с AgBr, AgJ. Электроны восстанавливают Ag+ до металлического серебра Ag0 А1 - М2 Тэйлор (Taylor J.H.) 1965 Доказательства обмена между хромосомами • • • Надо, чтобы одна хроматида была меченая, другая нет. Прошла 1 репликация. Одна хроматида меченая, другая – нет. В М2 видны можно увидеть обмены между меченой и немеченой хроматидой (это половина всех обменов). • Частота хиазм в самой большой хромосоме 3.67 – кроссоверных хроматид 3.67/2 = 1.88, мы можем видеть половину из них: 0.94. Тэйлор увидел 0.89 Подтвердил гипотезу «разрыввоссоединение» А1 - М2 Генная конверсия у грибов Линдегрен К.К. (1949) открыл необычное расщепление. Нормальное расщепление в тетрадах 4:4 (2:2:2:2). Иногда встречаются 6:2 и даже 3:5. Нарушается закон чистоты гамет. Объяснил с помощью гипотезы Х.Винклера (1930) о генной конверсии Образование полухиазмы (модель Холлидея), ее разрезание по конверсионному и кроссоверному типу (1964 и позже) конверсия кроссинговер Полухиаз ма миграция ветвей Коррекция гетеродуплекса Образование полухиазмы (модель Холлидея), ее разрезание по конверсионному и кроссоверному типу Полухиазма в клетках E. coli (Potter, Dressler, 1976) конверсия кроссинговер Образование полухиазмы (модель Холлидея), ее разрезание по конверсионному и кроссоверному типу Полухиазма – хиазма по одной из комплементарных цепей ДНК Полухиазма может сдвигаться – это миграция ветвей Полухиазма может изомеризоваться – разворачиваться в крест в одном и в другом направлении. Крест полухиазмы может разрезаться двумя способами: •по той ветви, которая участвовала в полухиазме – это можно заметить как конверсию, •по той ветви, которая не участвовала – это будет кроссинговер В месте кроссинговера или конверсии может возникнуть гетеродуплекс – участок, где нуклеотиды не комплементарны (это разные аллели). Гетеродуплекс корректируется ферментами репарации по любой из 2-х цепей, но уже только по одной в участке кроссинговера Современная (самая последняя) модель кроссинговера Двуцепочечный разрыв: Режутся оби цепи ДНК В механизмах рекомбинации еще очень много неясного, это направление развивается Кроссинговер, конверсия (?) кроссинговера нет, конверсия
