Synaptonemaler Komplex

Modell des Synaptonemalen Komplexes

Der Synaptonemale Komplex (oder auch Synaptische Komplex) ist eine etwa 100-300 nm breite Struktur^[1][2] aus Proteinen, RNA und DNA, die in bestimmten Phasen der Meiose im Zellkern beobachtet werden kann. Er vermittelt die Paarung der homologen Chromosomen und ermöglicht eine kontrollierte Vermischung väterlicher und mütterlicher Erbinformation im Vorgang des Crossing Over.

Der synaptonemale Komplex ist eine Haftstelle im Zellkern. Während der Meiose bildet sich dieser Komplex um die Anordnung der homologen Chromatid-Fäden zu erleichtern.

Dieser Komplex erscheint leiterförmig. Die "Sprossen der Leiter" und die in der Mitte gelegene Struktur nennt man Zentralelement. Es ist zu beiden Seiten mit dem lateralen Element (Seitenelement) verbunden. An diesen Seitenelementen lagern sich zu der einen Seite hin die väterlichen Schwesterchromatiden und zur anderen die mütterlichen Schwesterchromatiden an.

Es ergibt sich so folgende Reihenfolge: väterliche Schwesterchromatiden 1+2 - laterales Element - zentrales Element - laterales Element - mütterliche Schwesterchromatide 3+4

Im zentralen Element finden sich in größeren Abständen voneinander Umkopplungsknoten. Hier findet die Rekombination (Chiasma, Umkopplung) statt. Dabei werden Erbinformationen der mütterlichen Chromatiden über den Zentralelementbereich hinweg gegen homologe Abschnitte väterlicher Erbinformationen auf die andere Seite (und umgekehrt) ausgetauscht.

Der synaptonemale Komplex bildet sich im Zygotän. Nach dem Pachytän löst er sich auf, denn die Chromosomenpaarung ist nun vollendet. Würde sich der Komplex nicht auflösen, würde es zu keiner Rekombination bzw. Teilung kommen.

Entstehung und Funktion

Die Vorläuferstrukturen des synaptenomale Komplex bilden sich bereits im Stadium des Leptotäns der Reifeteilung. Die Schwesterchromatiden der Chromosomen verdichten sich und lagern sich zu einem sogenannten Lateralelement zusammen, einer Struktur, die im Elektronenmikroskop an die linke oder rechte Hälfte eines Reißverschlusses erinnert. Ein jeder "Zahn" dieser Reißverschlußhälfte wird Synaptomer genannt, und besteht aus stark verdichtetem Chromatin und zusätzlichen Proteinen.

Während der Homologenpaarung (Synapsis) lagert sich jeweils ein Lateralelement mit seinem homologen Partner zusammen (also das väterliche mit dem mütterlichen Chromosom). Die Synapsis beginnt an den Enden der Lateralelemente, welche sich, gleich einem sich schließenden Reißverschluss, immer weiter zusammenlagern. Hierbei spielt die Information auf den sich zusammenlagernden DNA-Strängen eine steuernde Rolle, da sich meist nur Abschnitte mit "vergleichbarer" Information zusammenfinden.

Sind die Lateralelemente beisammen (der Reißverschluss an einer Stelle geschlossen), so bildet sich zwischen den Lateralelementen ein Proteinband aus (das Zentralelement). Mit der Ausbildung des Zentralelementes ist der synaptenomale Komplex fertiggestellt. Die gesamte Struktur hält nun für eine gewisse Zeit die homologen DNA-Abschnitte der väterlichen und mütterlichen Erbinformation räumlich beisammen und ermöglicht so den Austausch von homologen väterlichen und mütterlichen Genabschnitten.

Literatur

1. ↑ Welsch, Bernhard: Synaptonemal complex und Chromosomenstruktur in der achiasmatischen Spermatogenese von Panorpa communis (Mecoptera) Chromosoma (Berl.) 43, 19-74 (1973)
2. ↑ Klug, Cummings, Spencer "Genetik" (8. Auflage)