O Crossing Over Ocorre Em Qual Fase Da Meiose

O que é crossing over e por que ele importa

Crossing over é a troca de segmentos entre cromossomos homólogos durante a meiose. Esse processo gera variabilidade genética e é um dos pilares da recombinação meiótica. Sem ele, a diversidade dentro de populações seria muito menor do que efetivamente é. A troca acontece fisicamente quando as cromátides ir-irmãs de cada homólogo se rompem e se religam de forma cruzada. O ponto de contato recebe o nome de quiasma. É algo que você consegue observar ao microscópio óptico se a preparação for decente.

o crossing over ocorre em qual fase da meiose

O crossing over ocorre na paquíteno da profase I da meiose. Esse é o estágio em que os bivalentes estão completamente pareados e os complexos sinaptonêmicos estão formados. A troca em si começa a ser estabelecida durante a paquíteno, embora os eventos iniciais de quebra e pesquisa de homologia possam iniciar já na leptóteno tardia. Depois da paquíteno, os quiasmas permanecem visíveis na diplomats e apenas se deslocam para as pontas dos cromossomos no final da meiose I. Esse movimento se chama terminalização e muitas vezes gera confusão. O crossing over em si não continua acontecendo durante a diplomats. O que persiste são os quiasmas que testemunham a troca que já ocorreu. Se você está estudando isso para prova ou para trabalho de laboratório, o erro mais comum é marcar que o crossing over ocorre na diplomateno. Isso está errado. A formação do quiasma se evidencia na diplomatenho, mas o evento recombínal em si é da paquíteno.

Como o processo acontece no nível molecular

A recombinação começa com a quebra dupla de fita, ou DSBR, mediada pela enzima Spo11 em leveduras e pelo complexo homologou em mamíferos. A Spo11 fica covalentemente ligada às pontas rompidas até que seja removida por nucleases específicas. Esse detalhe técnico é importante porque muitos protocolos de citogenética que envolvem marcadores de recombinação precisam lidar com essa ligação. Após a reprocessamento das extremidades, ocorre a invasão da fita por uma cromátide homóloga. Isso forma uma junção de Disa. A via pode seguir dois caminhos principais: reparo via síntese dependente de filamento, que tende a gerar apenas produtos não-crossovers, ou resolução de bolsas de recombinação tipo Holliday, que pode produzir crossover ou não-crossover dependendo de como as nucleases resolvem a estrutura. Em células humanas, roughly metade dos eventos de recombinação resultam em crossover físico. O restante vira conversão gênica sem troca de braço. Essa estatística varia entre tecidos e entre indivíduos, mas a proporção geral se mantém consistente em estudos de citogenética.

Problema real que eu tive no laboratório

Eu precisei montar uma montagem de metáfase I de ovários de Xenopus laevis para visualizar quiasmas em paquíteno. O primeiro lote de preparações mostrou muitos bivalentes difusos, com os cromossomos espalhados de forma que os quiasmas eram impossíveis de contar. Passei duas semanas ajustando concentração de citocalasina B, tempo de hipotônico e pressão na lamuladura antes de obter montagens boas. O workaround que funcionou foi reduzir o tempo de fixação em acetoetanol 3:1 para quatro minutos em vez dos quinze minutos padrão do protocolo do laboratório. Com fixação mais curta, os quiasmas não contraiam tanto e permaneciam visíveis. Além disso, o uso de glicose a 0,4 M no tampão de hipotônico ajudou a manter a integridade dos complexos sinaptonêmicos. Com isso, consegui contar quiasmas de forma confiável e calcular a frequência de crossing over por bivalente.

Pontos contra intuitivos que poucos ensinam

Primeiro: a frequência de crossing over não é uniforme ao longo dos cromossomos. Existem hotspots de recombinação determinados por sequências específicas e pela presença da proteína PRDM9 em mamíferos. Em humanos, cerca de trinta por cento dos crossovers ocorrem em apenas dez por cento do genoma. Se você está analisando dados de sequenciamento para mapear recombinação, ignorar esse viés leva a estimativas totalmente erradas de distância genética. Segundo: crossover e conversão gênica são coisas diferentes. Um evento de recombinação pode produzir conversão de alelos sem que haja troca de segmentos cromossômicos. Em análise de tetrades de levedura, isso é extremamente comum. Muitos iniciantes assumem que todo evento de troca produz recombinantes visíveis nos marcadores fenotípicos. Na prática, muitos eventos são silenciosos do ponto de vista fenotípico.

Limitações e onde o conceito falha

O modelo clássico de crossing over baseado em observação de quiasmas tem limitações sérias em materiais com cromossomos muito pequenos ou em tecidos com baixa taxa recombínal. Em Drosophila macho, por exemplo, não ocorre crossing over. Todo o protocolo de análise precisa ser diferente. Se alguém tentar aplicar técnicas baseadas em contagem de quiasmas em machos de Drosophila, o resultado será zero e a conclusão equivocada. Outro problema prático é que a frequência de crossing over diminui com a idade em óvulos humanos. Isso está bem documentado e explica parcialmente o aumento de aneuploidias em gestações de mulheres mais velhas. A perda de coesão entre cromátides irmãs ao longo do tempo é um fator tão importante quanto a própria frequência de troca. Se o seu objetivo é estimar mapa genético com precisão, a correlação entre distância física e distância genética nem sempre se mantém. Regiões com alta repetição e heterocromatina têm frequência de crossing over drasticamente reduzida. Nesse caso, o uso de painéis de marcadores moleculares com sequenciamento de nova geração é mais confiável do que a citogenética clássica.

Resumo prático

O crossing over ocorre na paquíteno da profase I. Os quiasmas que representam a troca ficam visíveis nas fases seguintes, mas o evento molecular em si é da paquíteno. A recombinação é mediada por quebras de fita dupla e resolução de estruturas de Holliday. A distribuição não é uniforme, há conversão gênica sem crossover, e existem tecidos e espécies onde o processo simplesmente não acontece. Para dados quantitativos, o melhor é combinar citogenética com mapas moleculares, já que a observação de quiasmas isoladamente tem limitações conhecidas.