1. Homologous chromosome pairing in meiosis of higher eukaryotes-still an enigma?
- Author
-
Sybenga, J.
- Subjects
Nucleotide sequencing -- Analysis ,Genetic research -- Analysis ,DNA sequencing -- Analysis ,Muscle proteins -- Analysis ,RNA -- Analysis ,Chromosomes -- Analysis ,Biological sciences - Abstract
Meiosis is the basis of the generative reproduction of eukaryotes. The crucial first step is homologous chromosome pairing. In higher eukaryotes, micrometer-scale chromosomes, micrometer distances apart, are brought together by nanometer DNA sequences, at least a factor of 1000 size difference. Models of homology search, homologue movement, and pairing at the DNA level in higher eukaryotes are primarily based on studies with yeast where the emphasis is on the induction and repair of DNA double-strand breaks (DSB). For such a model, the very large nuclei of most plants and animals present serious problems. Homology search without DSBs cannot be explained by models based on DSB repair. The movement of homologues to meet each other and make contact at the molecular level is not understood. These problems are discussed and the conclusion is that at present practically nothing is known of meiotic homologue pairing in higher eukaryotes up to the formation of the synaptonemal complex, and that new, necessarily speculative models must be developed. Arguments are given that RNA plays a central role in homology search and a tentative model involving RNA in homology search is presented. A role of actin in homologue movement is proposed. The primary role of DSBs in higher eukaryotes is concluded to not be in paring but in the preparation of Holliday junctions, ultimately leading to chromatid exchange. Keywords: meiosis higher eukaryotes, homologue pairing, double-strand DNA breaks, RNA, chromosome pairing model, chromatid exchange. La meiose constitue l'assise de la reproduction generative chez les eucaryotes. Une premiere etape cruciale est l'appariement des chromosomes homologues. Chez les chromosomes des eucaryotes superieurs, mesurant des micrometres et separes par de semblables distances, des sequences de l'ordre du nanometre en assurent le rapprochement, soit une difference d'au moins 1000 fois. Chez les eucaryotes, les modeles de la recherche d'homologie, du mouvement des homologues et de l'appariement au niveau de l'ADN ont principalement ete realisees chez la levure, ou l'emphase est placee sur l'induction et la reparation de bris bicatenaires (ou DSB pour 'double-strand breaks'). Dans un tel modele, les tres grands noyaux rencontres chez la plupart des especes vegetales et animales posent de serieux problemes. La recherche d'homologie sans DSB ne peut s'expliquer par des modeles fondes sur la reparation des DSB. Ainsi, le mouvement des homologues pour assurer leur rencontre et contact n'est pas compris au niveau moleculaire. Ces problemes sont discutes par l'auteur et celui-ci conclut que pratiquement rien n'est connu presentement sur l'appariement des homologues chez les eucaryotes superieurs jusqu'au moment de la formation du complexe synaptonemal. En consequence, de nouveaux modeles, forcement speculatifs, doivent etre mis au point. Des arguments sont presentes a l'effet que l'ARN jouerait un role central dans la recherche d'homologie et un modele provisoire octroyant a l'ARN un role dans la recherche d'homologie est mis de l'avant. Un role pour l'actine dans le mouvement des homologues est propose. L'auteur conclut que le role premier des DSB chez les eucaryotes superieurs serait non pas dans l'appariement mais dans la preparation des jonctions de Holliday, lesquelles menent ultimement a l'echange de chromatides. [Traduit par la Redaction] Mots-cles : meiose eucaryotes superieurs, appariement d'homologues, cassures d'ADN double brin, ARN, modele d'appariement chromosomique, echange de chromatides., Introduction Diploid eukaryotes normally have two genomes, one from each parent, from which for generative reproduction, complete haploid sets of chromosomes (genomes) must be derived. This is realized in meiosis. [...]
- Published
- 2020
- Full Text
- View/download PDF