Рекомбинационные узелки в рекомбинации и конверсии
Характерной особенностью мейоза большинства изученных видов является то, что в начале мейотической профазы число рекомбинационных узелков , как правило, в 1.5-2.0 раза больше числа узелков и производных структур (рекомбинационные утолщения,хроматиновые узелки), которые наблюдаются в конце мейотической профазы ( Wettstein et al.,1984 ). Кроме того, в начале профазы мейоза рекомбинационные узелки распределены вдоль мейотических бивалентов равномерно, в то время как в поздней профазе распределение РУ вдоль мейотических хромосом отличается от равномерного.В поздней профазе увеличивается число бивалентов, имеющих небольшое - 1-3 - число рекомбинационных узелков. Частота бивалентов, имеющих большое число РУ - более 4-х меньше теоретически ожидаемой. В ходе мейоза увеличиваются расстояния между рекомбинационными узелками. Эти результаты были получены на таких эволюционно далеких видах, как сумчатые грибы, насекомые и млекопитающие.
Изменение числа и перераспределение РУ в профазе мейоза являются, вероятно, общим правилом организации мейоза эукариот. Было высказано предположение, что изменения РУ в ходе мейоза связаны с двумя типами рекомбинационных событий - мейотическим кроссинговером и генетической конверсией ( Wettstein et al.,1984 ). В начале мейотической профазы РУ маркируют рекомбинационные события обоих типов. В конце мейотической профазы с хроматином связаны только те рекомбинационные узелки, в местах локализации которых произошел кроссоверный обмен . В отсутствие кроссоверного обмена узелки абортируются.
В самом деле, поведение рекомбинационных узелков в профазе мейоза во многом совпадает с поведением кроссоверных событий двух типов - конверсии и кроссинговера. Известно, что мейотический кроссинговер у эукариот связан с образованием в качестве промежуточной структуры гетеродуплекса и полухиазмы ( Holliday, 1964 ). В районе гетеродуплекса возможна генетическая конверсия, которая примерно в половине случаев сопровождается реципрокным обменом гомологичных хромосом - кроссинговером. Это означает, что среднее число гетеродуплексов как потенциальных сайтов кроссинговера должно в два раза превышать число кроссоверных обменов. Это соответствует двукратному превышению числа рекомбинационных узелков в ранней мейотической профазе по сравнению с поздней.
В генетических экспериментах было показано, что конверсионные события не интерферируют и распределены вдоль хромосом независимо друг от друга ( Mortiner, Fogel; 1985 ). На цитологическом уровне это соответствует случайному распределению РУ в ранней профазе.
Таким образом, можно предположить, что рекомбинационные узелки в ранней пахитене являются потенциальными сайтами рекомбинационных событий обоих типов: генетической конверсии и мейотического кроссинговера. Узелки сохраняются до поздней пахитены только в том случае, если в месте их локализации возникает кроссоверный обмен. Если кроссинговер не происходит, узелок абортируется, что и приводит к двукратному уменьшению числа РУ в поздней пахитене.
Сформулированная гипотеза подтверждается результатами, полученными при исследовании мейотической мутации дрозофилы - мей-218. У мух, гомозиготных по этой мутации, частота кроссинговера значительно снижена, однако, частота конверсии у таких мух не меняется ( Carpenter,1984 ). Электронномикроскопический анализ показал, что число узелков в поздней профазе снижено пропорционально снижению числа кроссоверных обменов, в то же время частота РУ в ранней профазе не меняется, что соответствует отсутствию изменений в уровне конверсии.
Возможно, что рекомбинационные узелки представляют собой молекулярно-ферментативные машины мейотического кроссинговера. Присоединение РУ к биваленту в профазе мейоза создает потенциальный сайт для рекомбинационных событий двух типов - генетической конверсии и мейотического кроссинговера. В сайте локализации РУ всегда образуется гетеродуплекс и возможна генетическая конверсия, которая в половине случаев сопровождается кроссинговером. Предложенная схема не доказана окончательно, однако удивительные совпадения результатов генетических, молекулярно-генетических и цитологических исследований позволяют надеяться, что она соответствует действительности.
