主な違い – シナプシスと交差現象
減数分裂は、生物の有性生殖を実現するために配偶子が作られる際に起こる現象です。
シナプシスと交差は、相同染色体間の遺伝物質の交換を可能にすることで、個体間の遺伝的変異をもたらすために重要である。
シナプシスとクロスオーバーの主な違いは、シナプスが減数第一分裂の第1期で相同染色体が対になるのに対し、クロスオーバーはシナプシス中に遺伝物質が交換されることである。
今回は、この点について見ていきます。
- シナプシスとは
– 定義、メカニズム、機能、特徴 - クロスオーバーとは
– 定義、メカニズム、機能、特徴 - シナプスとクロスオーバーの違いとは？
シナプシスとは
減数分裂の際に、2本の相同染色体が対になることをシナプシスといいます。
シナプスは第1減数分裂の第1相で起こり、第1減数分裂の第1相で2本の相同染色体が分離する。
シナプスのメカニズム
シナプシスでは、まず個々の染色体の末端が核膜に付着する。
これらの染色体末端膜複合体は、核外細胞骨格の助けを借りて、対になるもう一方の相同染色体を見つけるまで移動する。
そして、2本の染色体の間の領域は、RNAとタンパク質からなるシナプテンマール複合体によって連結される。
図1にシナプテンマール複合体を示す。
(B)上部のトマトSCと2つのトマトSC（印をつけた部位で交差が起こる。
常染色体は、染色体の両端に2つのシナプテンマール複合体を形成している。
しかし、性染色体は各染色体の片方の端に1つのシナプテンマール複合体を形成する。
シナプスの機能
シナプスの主な役割は、シナプスを成功させるために、2つの同族体をペアリングで認識することである。
シナプスの間、遺伝子の変異は2つの方法で許容される。
第一は、相同染色体の対が細胞赤道上で独立に配向することである。
これは独立同型の法則と呼ばれ、ランダムな性質の母方染色体と父方染色体の分離を可能にする。
次に、非姉妹染色体のキアズマでの染色体交差により、染色体の遺伝子組み換えが起こり、遺伝した染色体に新しい対立遺伝子の組合せが生じる。
DNA修復はDNAの損傷、特にシナプス形成時の二本鎖切断に対応して行われる。
クロスオーバーとは
シナプスの際に、非姉妹染色体間でDNAが交換されることをクロスオーバーと呼びます。
したがって、染色体の交差は有性生殖における第1減数分裂の第1相で起こります。
クロスオーバーの仕組み
交差は、相同染色体内で類似のDNA領域が分解され、遺伝子組換えが起こることによって起こる。
この一致するDNA領域では、まず非姉妹染色分体が絡み合い、類似のDNA領域が分解される。
この類似のDNA領域は、交叉によって交換される。
キアズマはXのような領域で、交叉の際に2つの非姉妹染色分体が結合される。
このキアズマの形成により、第1分裂中期における二価の染色体の分離が安定化される。
図2に交差の過程を示します。
図2: クロスオーバーの様子
合成依存性鎖切断（Synthesis-dependent strand annealing: SDSA）は、シナプスの際に起こるもう一つのタイプの組み換えで、情報の交換はできるが、DNA断片の物理的な交換はできない。
クロスオーバーの機能
交叉は、子孫の遺伝的変異を増加させる。
交叉によってもたらされる遺伝的変異は、染色体キラーと呼ばれる過程に対する防御となる。
交叉を繰り返すと、その領域にある遺伝子が独立して集中するようになる。
有益な遺伝子の集中は、その種にとって有利となる。
シナプシスとクロッシングオーバーの違い
定義
シナプシス: 第1減数分裂の第1相で相同染色体が対になることをシナプシスという。
交差(Crossing Over)。
シナプスの際に行われる遺伝子の交換を交叉という。
対応
シナプシス：最初にシナプスが発生する。
クロスオーバー。
シナプスの後、クロスオーバーが起こる。
相関関係
シナプシス：シナプスは必ず発生する。
クロスオーバー。
クロスオーバーが起こることがあります。
役割
シナプシス：相同染色体の適切な分離を保証し、交差による組換えを可能にする。
交差(Crossing Over)。
遺伝子組換えにより、集団内の対立遺伝子を変化させることができる。
ムーブメント
シナプシス：相同染色体同士が結合することで、シナプスを形成する。
交差 姉妹染色体以外の染色体のDNAが交換される。
結論
シナプシスと交差は、生物の有性生殖に関わる減数第一分裂の第一プロフェーズの間に起こる。
シナプシスとは、細胞内で相同染色体が対になることである。
2つの染色体は、RNAとタンパク質が集まって形成されたシナプテンマール複合体によってつなぎ合わされる。
キアズマは、シナプスの際に、姉妹染色体でない2本の染色体をつなぎ合わせる位置です。
X字型のDNA領域で、両非姉妹染色体の二本鎖切断を可能にし、両非姉妹染色体の間で遺伝物質の交換を行う。
このような遺伝物質の交換を組換えという。
遺伝子の変異は、組換えによって子孫の間で構成される。
シナプシスとクロスオーバーの主な違いは、機能とともにその対応関係です。
Web. 15 Mar. 2017.
2. “染色体クロスオーバー”. ウィキペディア. ウィキメディア財団、2017年3月13日。
