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X和Y染色体结成了看似不可能的一对毛柄钓樟

2022-12-14 14:33:29  文化娱乐网

X和Y染色体结成了看似不可能的一对 187
随着染色体配对的进行,X和Y染色体结成了看似不可能的一对。X染色体很大,它包含成千。。。
随着染色体配对的进行,X和Y染色体结成了看似不可能的一对。X染色体很大,它包含成千上万个对生命至关重要的基因。相比之下,Y染色体仅仅是个小不点,它主要的功能是为启动男性发育和制造精子提供指引。生殖细胞通过减数分裂这种特殊的细胞分裂方式形成精子和卵子。然而,要想在减数分裂过程中正确地相遇并配对,这两条截然不同的染色体就必须一起工作。

几十年来,这种正确配对的发生机制一直很神秘。而现在斯隆-凯特琳研究所(SloanKetteringInstitute,SKI)的科学家们已经弄明白了这个谜题。答案涉及到一些非常巧妙设计的DNA断裂与重连。

断裂是减数分裂的主题。在这个过程中,我们从母亲那里得到的每一条染色体,都与从父亲那里得到的每一条染色体分别配对,并进行片段的交换。在这种交换发生之前,染色体中的DNA必须被故意破坏。交换的区域是同源的——它们沿着染色体的相同位置,包含相同的基因(尽管每个基因的特定DNA序列可能略有不同)。

同源重组对男性来说更具挑战性,因为大多数X染色体都没有配对对象。事实上,在已经很小的Y染色体上,只有极小的一部分与X有同源性。这个区域被称为伪常染色体区(pseudoautosomalregion,PAR),它对于确保X和Y进入不同的精细胞至关重要。

长期以来,科学家们已经知道:考虑到PAR的大小,它在经历片段断裂和交换的过程中,程度远超人们的预期。研究该现象的SKI分子生物学家ScottKeeney说:在大多数染色体上,DNA双链断裂通常每1000万个碱基对发生一次。小鼠体内的PAR不到Y染色体大小的十分之一,但它仍能经受高频的双链断裂。在《自然》(Nature)杂志上的一项新研究中,Keeney博士和同事——包括分子生物学家LaurentAcquaviva和长期合作者MariaJasin揭示了这种情况是如何发生的。

他们发现,X和Y正确配对的关键是PAR中重复的DNA序列,它吸引了几个与双链断裂相关的蛋白质到这个区域。Acquaviva博士把这些蛋白质簇称为blobs(斑点),它们改变了这一区域的染色体结构,使PAR成为作者所谓的雄性小鼠基因组中双链断裂形成最热的区域。

在已发表研究的图片中也曾发现类似的斑点。但Acquaviva博士是第一个定义这些斑点中有什么,并将它们与PAR区域高度积聚的DNA双链断裂相互关联的人。Acquaviva博士是Keeney实验室的博士后。他是该项目的主要研究人员,也是论文的共同通信作者。

Acquaviva博士说:乍一看,如果实验不成功,可能在显微镜下看到的斑点就像一团乱麻。但其实它们在数量、时间和位置上完全可以预测。因此很明显,它们实际上是细胞有意构建的复杂结构。

事实上,Acquaviva博士说,这些斑点是理解PARDNA如何以短环的形式,被拴在线轴——染色体的结构骨架上的驳骨草属关大黄檗键。虽然X染色体也有相同的重复DNA序列,但女性减数分裂中的两条X染色体在该区域通常不重组。为什么?SKI的科学家表明,这是因为X染色体其他区域之间的配对往往先发生,并直接对抗PAR处的断裂。

这种招募超过预期DNA断裂蛋白份额的策略可能不限于PAR假繁缕属区域。在五月早些时候发表的一篇论文中,Keeney实验室的研究表明,芽殖酵母中的小染色体采用了类似的策略。

这些在小鼠身上的新发现,是斯隆-凯特琳研究所的Keeney和Jasi白头树n实验室长期合作的最新成果。Jasin说:Scott和我在他1997年加入SKI时就开始合作。这篇论文将是我们合著的第40篇。这是SKI良好合作氛围的成果。事实上,一篇和该论文一起发表的社论,是由前合作伙伴FrancescaCole写的。他现在是MD安德森癌症中心(MDAndersonCancerCenter)的教职员工。

Jasin和Keeney博士都对同源重组感兴趣,但他们为双方的合作带来了互补的专业知识。Jasin博士是研究哺乳动物双链断裂修复的专家,而Keeney博士是研究酵母减数分裂机制的专家。该团队的第39篇论文发表在了《分子细胞》(MolecularCell)杂志上。他们在论文中发表了迄今为止最详细的关于双链断裂修复的研究。Jasin博士说:我希望它能改变教科书版的DNA双链在减数分裂重组过程中的移动方式。但许多令人兴奋的问题仍亟待解决。换言之,敬请期待这个团队的科学家们更多的断裂消息("breaking"news)。

翻译:胡舒昶

审校:巢栩嘉

引进来源:纪念斯隆-凯特琳癌症中心

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