Crossing over

  Unter einem Chromosomalen Crossing-over versteht man in der Genetik einen Faktoren- oder Stückaustausch, der zwischen homologen Chromosomen während der Prophase I im Pachytän der Meiose stattfindet.

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Intrachromosomale Rekombination durch Crossing-over

Zu Beginn des Crossing-overs liegen in der Prophase I die homologen Zwei-Chromatiden-Chromosomen in der Zelle gegenüber und bilden eine Chromatidentetrade (zwei Schwesterchromatiden, sind am Centromer verbunden und liegen gegenüber).

  Um diesen Bruch bildet sich daraufhin der Synaptonemale Komplex, ein Komplex aus Proteinen, der die Chromosomenbruchstellen schützt und das Finden der gleichen Bereiche unterstützt. Diese Bruchstellen werden nun "über Kreuz" ( Crossing over = Überkreuzung) zusammengesetzt. Daher werden ganze Chromosomenbereiche zwischen zwei Chromosomen ausgetauscht. Die DNA-Einzelstränge werden aufgetrennt, und es bilden sich sogenannte Holliday-Junctions.

Im weiteren Verlauf der Meiose verkürzen sich die neu kombinierten homologen Zwei-Chromatiden-Chromosomen und weichen in Richtung der Zellpole auseinander, weil sie entlang des Spindelapparats dorthin wandern. Hat ein Crossing over stattgefunden, bleiben die Chromatiden an den Stellen des falsch verschmolzenen Bereichs jedoch etwas länger aneinander hängen, was im Lichtmikroskop als Chiasma (eine Figur entsprechend dem griechischen Chi) zu beobachten ist. Es entstehen Mosaikchromosomen, die sowohl väterliches als auch mütterliches Erbgut enthalten.

Das Crossing over ist die Voraussetzung für die intrachromosomale Rekombination und sorgt mit dafür, dass neue Merkmalskombinationen bei den sich geschlechtlich fortpflanzenden Lebewesen entstehen.

Inäquales Crossing-over

Kommen bei der Tetradenbildung zwei paraloge oder sehr ähnliche nichthomologe Sequenzen, wie etwa naheliegende Transposons oder bei Satelliten-DNA, zum Übereinanderliegen, so kann es zu nichthomologem, oder inäqualem Crossing-over kommen. Dies kann zwischen Nicht-Schwesterchromatiden bei der Meiose oder zwischen Schwesterchromatiden bei der Mitose geschehen. Dabei gehen auf einem Strang Informationen verloren (Deletion), auf dem anderen kommt es zu einer Insertion bzw. Duplikation. Dieses Phänomen ist ein bedeutender Faktor in der Evolution von Genfamilien, kann jedoch auch zu Krankheiten wie zum Beispiel Chorea Huntington führen.