교차

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교차

[ crossing over ]

유성생식을 하는 생물에서 교차는 일반적으로 생식세포를 만드는 감수분열 과정에서 일어난다. 제1감수분열의 태사기(pachytene stage)에 2개의 상동염색체는 서로 짝을 이루고, 대립유전자 사이에서 교차가 일어나면서 유전자 교환, 즉 재조합이 일어나게 된다. 이때 교차가 일어나는 장소를 교차점(chiasma)이라고 하며, 교차의 결과 재조합 염색체가 만들어지게 된다.1)

목차

  1. 1.교차의 발견
  2. 2.교차의 빈도
  3. 3.유전자재조합
  4. 4.참고문헌

교차의 발견

Frans Alfons Janssens은 1909년에 생식세포가 만들어지는 감수분열 과정에서 상동염색체 사이에 교차점이 있다는 사실을 최초로 발견하였으며, Thomas Hunt Morgan은 초파리의 유전 연구를 통해 Janssens이 발견한 키아스마를 염색체의 교차라고 설명하였다.2) 교차점의 물리적 기초는 1931년 Harriet Creighton과 Barbara McClintock에 의해 이루어졌다.3) Creighton과 McClintock은 옥수수의 세포유전학적 실험에서 돌연변이는 생식세포가 만들어지는 과정동안 교차에 의해 일어난다고 발표하였다. Morgan은 초파리 유전연구의 결과로 1933년에 노벨생리의학상을 받았으며, Barbara McClintock은 옥수수의 유전현상으로 1983년에 노벨생리의학상을 수상하였다(그림 1).

그림 1. Creighton과 McClintock의 실험에 이용한 9번 염색체의 2가지 모양과 교차의 결과 (출처: 한국식물학회)

교차의 빈도

상동염색체에서 연관되어 있는 2쌍의 대립유전자 사이에서 일어나는 교차 빈도(％)를 교차율이라 한다. 이 교차율은 연관된 2쌍의 대립유전자 사이의 거리에 비례한다. 따라서 2쌍의 대립유전자 사이의 상대적 거리를 계산한 교차율이 0%이었다면 교차가 전혀 일어나지 않은 것이므로, 2쌍의 대립유전자는 완전 연관되었다고 한다. 또 교차율이 50%이었다면, 2쌍의 대립유전자가 독립 분리되었다고 한다. 이와 같이 교차율은 생식세포 형성과정에서 대립유전자의 완전연관, 불완전연관(교차), 독립분리 등을 판별하는 데에도 활용된다(그림 2).1)

그림 2. 염색체의 교차 (출처: 한국식물학회)

유전자재조합

교차는 일반적으로 일치하는 상동염색체의 상동유전자 사이에서 일어나는 현상이기 때문에 유전자재조합이라고 한다. 그러나 때로는 염기서열의 정렬이 일치하지 않을 수도 있으며, 이와 같은 경우 불균등 교차 또는 불균형 재조합이 발생할 수 있으며, 돌연변이의 원인이 되기도 한다(그림 3).1)3)

그림 3. 감수분열에서 교차가 일어나는 과정 (출처: 한국식물학회)

참고문헌

1. E. D. Peter Snustad, Michael J. Simmons. (2013) Genetics. John Wiley&Sons Inc.,
2. Morgan, Thomas Hunt; Alfred H. Sturtevant, H. J. Muller 등 (1915) The Mechanism of Mendelian Heredity. New York: Henry Holt.CS1,
3. Creighton, HB; McClintock, B. (1931) A Correlation of Cytological and Genetical Crossing-Over in Zea Mays. PNAS, 17: 492–497