Crossing Over Ocorre Em Que Fase

Crossing over e a meiose: o que realmente acontece

O crossing over é o processo de troca de segmentos entre cromossomos homólogos. Ele gera variabilidade genética e é um dos pilares da reprodução sexuada. Muita gente pergunta quando exatamente isso acontece, e a resposta curta é: na profase I da meiose.

crossing over ocorre em que fase

Dentro da profase I, o processo se divide em cinco subfases. A troca efetiva de material genético entre cromátides não-irmãs acontece durante o estágio de paquitênico. Antes disso, na leptotênico, os cromossomos começam a se condensar. Na zigotênico, os homólogos se pareiam — esse pareamento recebe o nome de sinapse e é formado pelo complexo sinaptonêmico, uma estrutura proteica em forma de zíper que mantém os homólogos colados um ao outro. No paquitênico, com os homólogos já sinapsados, ocorrem os pontos de contato visíveis chamados de quiasmas, que são as evidências microscópicas do crossing over propriamente dito. No diplotênico, o complexo sinaptonêmico começa a se desfazer e os homólogos se separam ligeiramente, mas permanecem unidos nos quiasmas. Por fim, na diacinese, os cromossomos atingem seu grau máximo de condensação e os quiasmas migram para as extremidades, num fenômeno chamado de terminalização.

Isso significa que o crossing over não é um evento único e instantâneo. Ele começa como quebras de fita dupla de DNA promovidas pela enzima Spo11, e só se completa com o reparo dessas quebras usando a cromátide homóloga como molde. Esse mecanismo de reparo por recombisão homóloga é o mesmo usado em outras situações celulares, mas na meiose ele tem um destino específico: gerar novas combinações alélicas. Quando trabalho com mapeamento genético, a frequência de crossing over é o que uso para calcular a distância entre genes. Um centimorgan corresponde a 1% de recombinação. Se dois marcadores estão a 15 cM de distância, esperam-se cerca de 15% de gametas recombinantes entre eles. Isso funciona bem para distâncias curtas. Quando a distância aumenta acima de 30-40 cM, a precisão cai porque eventos múltiplos de crossing over podem ocorrer entre os mesmos dois pontos, e alguns desses eventos se cancelam na contagem de fenótipos.

Um problema prático que encontrei recentemente envolveu o mapeamento de um gene de resistência em uma população de Arabidopsis. Os marcadores próximos pareciam mostrar uma recombinação artificialmente alta em certos indivíduos. O que descobri foi que alguns desses indivíduos eram inviáveis como homozigotos para o alelo parental original, e isso distorcia a proporção esperada na segregaçaõ. A solução foi confirmar os genótipos por sequenciamento Sanger dos locus em vez de confiar apenas nos marcadores moleculares, e ajustar a análise estatística excluindo os indivíduos com genótipos Ambíguos ou inconsistentes com a herdadiadade mendeliana esperada. Outro detalhe que poucos consideram é que a frequência de crossing over não é uniforme ao longo do genoma. Em fungos como Saccharomyces cerevisiae, existem hotspots de recombinação determinados por proteínas como o complex Rsx1. Em humanos, o protocolo PRDM9 define onde os hotspots aparecem, mas isso varia entre indivíduos. Isso significa que dois crossing overs no mesmo genoma podem ter probabilidades muito diferentes de ocorrer em regiões específicas. Para mapeamento de precisão, isso exige um número grande de progenies — na casa de centenas, às vezes milhares — para ter poder estatístico suficiente.

Também é importante notar que crossing over não ocorre em todos os cromossomas da mesma forma. Em Drosophila melanogaster, por exemplo, não há crossing over em machos. Se você estiver fazendo cruzamentos nessa espécie, precisa levar isso em conta desde o planejamento experimental. No caso humano, o cromossomo Y praticamente não recombina com o X exceto nas regiões pseudossomáticas, o que limita severamente o mapeamento por recombinação nessa região. Se o objetivo for apenas identificar em qual fase o crossing over ocorre, a resposta direta é profase I, subfase paquitênico. Mas na prática, quando se trabalha com dados de recombinação, a compreensão dos mecanismos moleculares e das limitações do método é o que diferencia um resultado confiável de um artefato.