11.5: Nondisjunction
11.5: Non-Disjunctie
During meiosis, chromosomes occasionally separate improperly. This occurs due to failure of homologous chromosome separation during meiosis I or failed sister chromatid separation during meiosis II. In some species, notably plants, nondisjunction can result in an organism with an entire additional set of chromosomes, which is called polyploidy. In humans, nondisjunction can occur during male or female gametogenesis and the resulting gametes possess one too many or one too few chromosomes.
When an abnormal gamete fuses with a normal gamete, the resulting zygote has an abnormal number of chromosomes and is called aneuploid. An individual with one too few chromosomes has monosomy (45; 2n-1), while trisomy is the presence of one too many chromosomes for a total of 47 (2n+1). Down Syndrome is one well-studied trisomy, where individuals have three copies of chromosome 21. Aneuploid zygotes account for around 70% of spontaneous abortions during gestation.
Nondisjunction is more common in sex chromosomes than autosomes. Individuals can have a variety of sex chromosome combinations, including one or more additional sex chromosomes (e.g., XXY, XXX, XYY) or the presence of only a single sex chromosome (denoted X0). These individuals tend to have normal lifespans, though with sometimes major physiological and reproductive consequences. Nondisjunction appears to be more common when homologous chromosomes fail to recombine. Interestingly X and Y chromosomes normally undergo less recombination compared to autosomes, perhaps explaining the frequency of nondisjunction in sex chromosomes. Mutations in synaptonemal complex proteins, which attach homologous chromosomes, reduce crossing over but apparently increase nondisjunction. This suggests that proper chromosome recombination is an important step in normal meiosis.
Nondisjunction is more frequent during oogenesis than during spermatogenesis. Postzygotic nondisjunction, a failure of mitotic chromatid separation in the early zygote, causes similar consequences to that of meiotic nondisjunction and accounts for around 2% of Down Syndrome cases. Mitotic nondisjunction is also a hallmark of many human cancers.
Tijdens meiose scheiden chromosomen af en toe niet goed. Dit gebeurt als gevolg van het falen van homologe chromosoomscheiding tijdens meiose I of mislukte scheiding van zusterchromatiden tijdens meiose II. Bij sommige soorten, met name planten, kan non-disjunctie resulteren in een organisme met een hele aanvullende set chromosomen, wat polyploïdie wordt genoemd. Bij mensen kan non-disjunctie optreden tijdens mannelijke of vrouwelijke gametogenese en de resulterende gameten hebben een te veel of een te weinig chromosomen.
Wanneer een abnormale gameet samensmelt met een normale gameet, heeft de resulterende zygote een abnormaal aantal chromosomen en wordt deze aneuploïde genoemd. Een persoon met één te weinig chromosomen heeft monosomie (45; 2n-1), terwijl trisomie de aanwezigheid is van één te veel chromosomen op een totaal van 47 (2n + 1). Downsyndroom is een goed bestudeerde trisomie, waarbij individuen drie exemplaren van chromosoom 21 hebben. Aneuploïde zygoten zijn verantwoordelijk voor ongeveer 70% van de spontane abortussen tijdens de zwangerschap.
Nondisjunctie isvaker voor bij geslachtschromosomen dan bij autosomen. Individuen kunnen verschillende geslachtschromosoomcombinaties hebben, waaronder een of meer extra geslachtschromosomen (bijv. XXY, XXX, XYY) of de aanwezigheid van slechts één geslachtschromosoom (aangeduid met X0). Deze individuen hebben de neiging om een normale levensduur te hebben, hoewel met soms grote fysiologische en reproductieve gevolgen. Nondisjunctie lijkt vaker voor te komen wanneer homologe chromosomen niet recombineren. Interessant is dat X- en Y-chromosomen normaal gesproken minder recombinatie ondergaan in vergelijking met autosomen, wat misschien de frequentie van niet-disjunctie in geslachtschromosomen verklaart. Mutaties in synaptonemale complexe eiwitten, die homologe chromosomen hechten, verminderen het oversteken, maar verhogen blijkbaar de non-disjunctie. Dit suggereert dat een goede chromosoomrecombinatie een belangrijke stap is in normale meiose.
Nondisjunctie komt vaker voor tijdens oögenese dan tijdens spermatogenese. Postzygote non-disjunctie, een mislukking van mitotische chromatidescheidingation in de vroege zygote, veroorzaakt vergelijkbare gevolgen als die van meiotische non-disjunctie en is verantwoordelijk voor ongeveer 2% van de gevallen van het downsyndroom. Mitotische non-disjunctie is ook een kenmerk van veel menselijke kankers.
