Crossing-over is de uitwisseling van moeder en vader chromosomen zoals het gebeurt tijdens de profase van meiosis Deze stukuitwisseling zorgt voor de diversiteit aan eigenschappen van nakomelingen. Fouten bij het oversteken veroorzaken ziekten zoals Wolf-Hirschhorn-syndroom.
Wat is oversteken?
Crossing-over is de uitwisseling van moeder en vader chromosomen dat gebeurt tijdens de profase van meiosis Oversteken is de term genetica gebruikt om chromosomale kruising te beschrijven. Tijdens dit proces is er een uitwisseling van stukken van moeder en vader chromosomen Chromosomen bevatten DNA dat is verpakt in eiwitten Tijdens het kruisen wordt het DNA van het nageslacht dus samengesteld uit het genetisch materiaal van beide ouders. Deze stap is een onderdeel van meiosis, ook wel bekend als looptijdverdeling. Het wordt voorafgegaan door een breuk in de DNA-strengen veroorzaakt door enzymen De kruising vindt plaats tijdens profase één van meiose en vindt plaats in het synaptonemale complex. Dit is een structuur die bestaat uit eiwitten, DNA en RNA. Lichtmicroscopisch kan kruising worden waargenomen als twee chromatiden elkaar kruisen. De recombinatie van de cross-over wordt ook wel intrachromosomale recombinatie genoemd. Het volgt interchromosomale recombinatie, wat resulteert in een willekeurige rangschikking van vaderlijke en moederlijke gameten in zygoten.
Functie en taak
Genetica maakt onderscheid tussen mitose en meiose. Mitose wordt ook wel eenvoudige celdeling genoemd. Tijdens dit proces worden de chromosoomparen van vader en moeder gedupliceerd en verdeeld over dochtercellen. Dit betekent dat elk van de twee helften na een eenvoudige verdeling een homologe partner krijgt toegewezen. De dochtercellen bezitten dus opnieuw tweemaal de chromosoomset van de oorspronkelijke cellen. Bij wijze van spreken verdubbelt mitose het DNA. In vergelijking hiermee is meiose de volwassen deling waarin de kiemcellen worden gevormd. In de eerste stap van meiose, het paar gen exemplaren worden weer verdubbeld. Een viervoud gen kopie set is gemaakt. Alle bestaande chromosomen zijn dus aanwezig in elk twee chromatiden, dwz in dubbele DNA-strengen inclusief de bijbehorende eiwitten Het proces van DNA-duplicatie gaat gepaard met recombinatie. Allelen worden uitgewisseld en het genetisch materiaal ondergaat een nieuwe ordening. Deze nieuwe regeling tijdens interchromosomale recombinatie wordt aan het toeval overgelaten. Dus tijdens profase één hechten de corresponderende chromosomen van de moeder en vader aanvankelijk willekeurig aan elkaar. Deze aanhechting wordt ook wel zygoteen genoemd en resulteert in het synaptonemale complex van eiwitten, DNA en RNA. Zygotene wordt gevolgd door een paringsfase, ook wel bekend als pachytene. De aldus gegenereerde structuur wordt bivalent genoemd vanwege de duplicatie van chromosomen. Soms wordt het ook wel een tetrad genoemd, omdat er nu elk vier chromatiden zijn. Eindelijk speciaal enzymen een breuk in de DNA-strengen genereren. Deze breuk vindt plaats waar de afzonderlijke chromatiden elkaar overlappen. Intrachomosomale recombinatie assembleert nu de chromosoombreuken kruiselings. Daarom wordt dit proces ook wel chromosomale cross-over genoemd. Cross-over omvat dus de uitwisseling van volledige chromosomale gebieden tussen twee verschillende chromosomen. Zonder de kruising kunnen er geen nieuwe eigenschapcombinaties ontstaan voor de nakomelingen. Recombinatie is slechts de basis voor aanpassingen aan veranderende omgevingsomstandigheden. Intrachromosomale recombinatie is dus een belangrijk onderdeel van de evolutie. Meiose en intrachromosomale kruising worden gevolgd door mitose.
Ziekten en aandoeningen
Fouten bij het oversteken zijn een belangrijke factor bij ziekte. Wanneer bijvoorbeeld twee chromosoomsequenties erg op elkaar lijken tijdens de vorming van tetrads, kunnen deze sequenties over elkaar heen worden gelegd, ook al zijn ze niet homoloog. Dit wordt dan aangeduid als inaqual cross-over. Bij dit fenomeen gaat vaak een streng verloren en wordt een andere gedupliceerd. In deze context is er ook praten van verwijdering en duplicatie. Sommige fouten bij het kruisen hebben geen ziektewaarde, maar andere resulteren in combinaties die niet-overlevende individuen opleveren. In andere gevallen wordt de overlevingskansen opnieuw gegeven, maar de ziektewaarde houdt verband met de gebrekkige kruising. Ziekten die gepaard gaan met kruising zijn ofwel chromosomale afwijkingen of chromosomale dysplasieën. Als gevolg van dergelijke afwijkingen of dysplasieën kunnen bijvoorbeeld aangeboren ziekten zoals de ziekte van Huntington Kan ontwikkelen. de ziekte van Huntington is een erfelijke ziekte van de hersenen die verstoorde affecten, verlies van controle over spieren, wanen en dementie of cognitieve stoornissen. De ziekte is het gevolg van een onnatuurlijk hoge ophoping van glutamine residuen gecodeerd door bepaalde genen. Het Cri-du-chat-syndroom is ook te wijten aan een defect bij het oversteken. Deze ziekte is een voorbeeld van een erfelijke ziekte als gevolg van deletie. In dit geval wordt de korte arm van chromosoom vijf verwijderd. Getroffen personen zijn verstandelijk gehandicapt en produceren ongebruikelijke geluiden. Ze hebben vaak een heel klein hoofd en ver uit elkaar geplaatste ogen. Wolf-Hirschhorn-syndroom wordt ook veroorzaakt door een defect bij het oversteken. In dit geval gaat een deel van de korte arm van chromosoom vier verloren. Dientengevolge, ernstige mentale vertraging en groeiachterstand treedt op. Een minder ernstige ziekte die wordt veroorzaakt door fouten bij het oversteken, is een rood-groen gezichtstekort. Bij deze ziekte ontbreken genen voor bepaalde lichtgevoeligheden door gebrekkige recombinatie. Zodoende kan de getroffen persoon de kleuren van het overeenkomstige lichtbereik niet waarnemen. Dit fenomeen wordt doorgegeven bij X-gebonden recessieve overerving.
