第4回 5/7
減数分裂(chap.17)
（父方由来のn=23本 + 母方由来のn=23本）
減数分裂(meiosis)は、配偶子を作るための特別な細胞分裂で、ここでは
- 1つの生殖細胞に1セット(23本)のみが受け継がれる。
- 父方および母方由来の遺伝情報の混合が起きる。
- DNA複製の後に細胞分裂が2回続けて起きる。
- 第一分裂では、姉妹染色体でなく相同染色体が対合する。相同染色体の間には、相同組換えによるキアズマが形成される。
- 第二分裂では、通常の有糸分裂(mitosis)と本質的に同じである。
減数分裂第一分裂が有糸分裂と異なる点：
- 同じ染色体由来の2つの姉妹動原体が、同じ極からの動原体微小管と結合する。
- キアズマにより相同染色体が結合されている。（抗力はコヒーシン+キアズマに依存している。） （※染色体上のキアズマの数は厳密に制御されている。）
- 後期Ⅰにおいて、コヒーシンが動原体周辺では分解されずに残る。（コヒーシンが分解されてしまうと4n→nにまで分解されてしまう。）
減数分裂では、誤りが頻繁に生じる
染色体の不分離により、染色体数の異常（異数性）が生じる。異数性を持つ生殖細胞は早期流産の原因となる。
ただし生まれてくることもあり、その中で有名なものには
- 21番染色体のトリソミーであるダウン症
- 性染色体の異数性（XO）であるターナー症候群
などがある。（つまり、「染色体21や性染色体が正確な減数分裂が困難である」ということを示す訳ではない!!）
DNA相同組み替え(chap.5)
DNAは、相同組み替えによって遺伝情報の多様性を生んでいる。
- 減数分裂時：相同染色体間の交叉形成
- 有糸分裂時：DNA二重鎖切断の修復反応として
- DNA二重鎖切断が引き金となって開始される。
- 2つの相同性のあるDNA鎖の間の鎖交換反応
減数分裂時の相同組換えの分子メカニズム
二重鎖が切断される（本来は起こってはいけない）→5’末端が切除される→鎖交換反応
- トポイソメラーゼと相同性を示すタンパク質であるSpo11がDNA二重鎖切断を形成する。
- ヌクレアーゼが5'端を切除する。
- Rad51ホモログによって鎖交換反応が触媒される。（ATP依存的）
- クロスオーバーを伴わずにリコンビネーションが終了する（下図右）orホリディ構造(Holliday junction)による交叉の形成（下図左）
ホリデイ構造（holiday junction）
ホリデイ構造の切り方によって交叉のでき方が変わってくる。
遺伝子変換
相同組み換えによって、ヘテロ二本鎖領域が増える。
基本的には父型母型の遺伝子は相同なのでヘテロ領域でも塩基対は対合するが、SNPの影響などによってミスマッチが生じ得る。
ここで、ミスマッチの修復時に父方、母方由来のアリルの存在比が2:2→1:3(3:1)になってしまう。これを遺伝子変換と呼ぶ。
Glossary
| Words | Meanings |
|---|---|
| Meiosis | |
| Somatic cell, germ cell | |
| Homologous chromosome | |
| Meiosis Ⅰ, Meiosis Ⅱ | |
| Chiasma.chiasmata, crossover | |
| Aneuploidy, trisomy, DOwn syndrome | |
| Homologous recombination | |
| Spo11,Rad51/Dmc1/RecA | |
| Holiday junction, branch migration | |
| Heteroduplex, Gene conversion |
Quizzes
Decide whether each of these statements is true or not, and then explain why.
| # | Question | Answer |
|---|---|---|
| 1 | During meiosis Ⅰ, the sister chromatids of each homologous chromosome are pulled apart and separated into different daughter nuclei. 減数分裂Ⅰでは、各相同染色体の姉妹染色体が分かれて別々の娘細胞に入る。 |
False Meiosis Ⅰ segregates homologous chromosomes, not sister chromatids. Separation of sister chromatid pairs occurs in meiosis Ⅱ. まずは相同染色体が分かれる。 |
| 2 | In most species, paired homologs are locked together by homologous recombination events that lead to DNA exhange between non-sister chromatids. 多くの種では、相同染色体は相同組換えによって結合しており、これは相同染色体間での遺伝子の交換につながる。 |
True |
| 3 | Down syndrome (trisomy 21) is the most common autosomal trisomy seen in human infants. This fact means that chromosome 21 is the most difficult to segregate properly in meiosis. ダウン症（常染色体21トリソミー）は人間で最も多く見られる常染色体のトリソミーである。このことは、染色体21が減数分裂で最も正確な分裂が困難であることを示す。 |
False Infants with trisomy of another autosomal chromosome cannot survive and result in spontaneous abortion. 他の常染色体トリソミーは出生前に死亡するからである。 |