3 Barát vagy ellenség: A heteromorf nemi kromoszómák párosítása és szinapszisa
A meiózikus kromoszóma párosítás és rekombináció kulcsfontosságú események a sikeres nemi szaporodás érdekében. Amint a szexuális antagonizmus létrejött a proto-nemi kromoszómákon, ezek a mechanizmusok kontraproduktívak a nemi kromoszóma működésével szemben. Másrészt a kromoszóma-párosítás az I. meiotikus anafázis fázisában is elengedhetetlen a szegregációhoz. A szinaptonemális komplex (SC) egy erősen rendezett és komplex szerkezet, amely az I. profázishoz áll össze. A homológ szekvenciák közötti párosítási folyamat közvetítésére és fenntartására szolgál a kereszteződésekig ( CO-k) vagy chiasmaták jönnek létre, és a diplotén szakasz megkezdődött az I. metafázis és a szegregáció előkészítése céljából. Mivel az SC szorosan kapcsolódik a rekombináció folyamatához, a DSB felbontásához, valamint újabban a CO interferenciához és a CO gépi eloszláshoz, az alapvető összetevők mutációi negatívan befolyásolják az ivarsejtek termelését és a termékenységet (Libuda, Uzawa, Meyer, & Villeneuve, 2013; Rog, Kohler, & Dernburg, 2017).
Az SC bruttó elrendezése háromoldalú szerkezet, amely áthidalja az igazított kromoszomális tengelyek és (1) axiális elemekből (AE), amelyeket oldalirányú elemeknek (LE) neveznek az SC összeszerelését követően, (2) keresztirányú szálakat (TF), amelyek az LE-khez vannak kötve, és (3) azokat a központi elemeket (CE), amelyek szolgálják a TF-ek összekapcsolását és az SC teljes összeállítását. Az SC összeszerelése, karbantartása és szétszerelése rendkívül dinamikus és folyékony folyamat, amely nagyon speciális szerkezeti és nem szerkezeti elemeket tartalmaz, amelyek szabályozása továbbra sem világos (Biswas, Hempel, Llano, Pendas, & Jessberger, 2016; Rog és mtsai, 2017). Az evolúciós konzerváció szempontjából szembeötlő inkonzisztencia van a növények, rovarok, férgek, élesztőgombák, madarak és emlősök magas szerkezeti összetevőinek és elrendezéseinek, valamint a legfontosabb SC fehérjék mögöttes aminosav-szekvenciájának alacsony konzerváltsága között ( Casey, Daish, Barbero, & Grutzner, 2017; Fraune és mtsai, 2016). Ennek ellenére bizonyos strukturális motívumok és másodlagos struktúrák konzerválódnak, például a CE-k tekercselt tekercs doménjei.
Érdekes módon az SC mutáns egerek felfedik az eltéréseket az ellenőrzési pont letartóztatásához és az apoptózishoz szükséges szinaptikus hibák szintjében a nemek (Bolcun-Filas et al., 2009; Yang et al., 2006). A Synaptonemal komplex 2-es (Sycp2) vagy 3 (Sycp3) fehérje elvesztése a férfiaknál a szinapszis és a spermatocita veszteség csökkenését eredményezi a pachyténnél a sejtpusztulás következtében, míg a petesejtekben ez a szigorúság a párosítás monitorozásában csökken, ami a szegregációs hibák magas előfordulását eredményezi és aneuploidia (Yang et al., 2006; Yuan et al., 2002, 2000). Ez a nemi különbségeket jelzi a mag meiotikus ellenőrzési pontjaiban, amelyek a női ivarsejtekben megfigyelhető magasabb kromoszóma hibák gyakoriságát eredményezhetik.
Míg az SC általános szerkezete és szerepe a meiotikus kromoszóma szervezetében erősen konzervált, jelentősek az összeállítási ütemezés variációi és a DNS kettős szálú törés (DSB) út aktiválásától való függés a szinapszis szempontjából. Ilyen sokféleség mutatkozik a nőstény D. melanogaster és C. elegans esetében, ahol a párosítás és a szinapszis előfordulhat a rekombinációtól függetlenül, valamint a hím D. melanogasterben, amelyből hiányzik a rekombináció, valamint a S. pombe és A. nidulans esetében, amelyek rekombinációtól független és függő párosítással rendelkeznek illetve SC hiányában fordulhat elő (Bahler, Wyler, Loidl, & Kohli, 1993; Cahoon & Hawley, 2013; Egel-Mitani, Olson, & Egel, 1982; Rog & Dernburg, 2013). Három szembetűnő példa, amely heteromorf nemi kromoszómákat tartalmaz, kiemeli az SC magfehérjék ezt a rugalmasságát és strukturális alkalmazkodóképességét, az egyik a sűrű lemeznek nevezett szerkezetet tartalmazó erszényes állatokban, a nőstény csirkékben egy, a ZW kiegyenlítése során nem homológ szinapszist tartalmazó nőstényekben, egy másik pedig a platypus hím meiózisban, a strukturális kohesin hatalmas felhalmozódása (Casey és mtsai, 2017).
Az SC egyéb variációs forrásai között szerepel számos poszttranszlációs módosítás, amelyek szükségesek az SC összeállításának és szétszerelésének hű hangszereléséhez a DNS károsodás útvonalában. aktiválás, homológia keresés és keresztezés kialakítása. Az ilyen lényeges módosítások magukban foglalják a SUMOylationt, az acetilezést és a foszforilezést, és magukban foglalhatják a sejtciklus-szabályozókat, mint például a CDK1-CyclinB és a polo-szerű kinázokat (PLK). Újabban a 26S proteaszóma szerepet játszott a homológ szekvenciák párosításában a kezdő élesztőben (Ahuja et al., 2017; Rog et al., 2017).