澳门新葡8455最新网站

澳门新葡8455最新网站

生命之光

您当前的位置: 首页  >  探索发现  >  生命之光
相差悬殊的X和Y染色体是如何在一起的?
发布时间:2020-07-22     作者:   来源:科界   分享到:

在染色体配对的过程中,X和Y染色体是最不可思议的一对。X染色体很大,包含数千个对生命至关重要的基因,相比之下,Y染色体不过是一个小不点,主要负责指导雄性的发育和精子的产生。那它们是如何在减数分裂期间相遇并正确配对的呢?几十年来,这一直是一个未解之谜。

近日,来自美国斯隆-凯特琳研究所(SKI)的科学家们在《自然》杂志上发表论文称,细胞中有意的DNA断裂和重组参与了X和Y染色体的协同互作。

在减数分裂的过程中,来自父母双方的染色体两两一对排列在一起,并发生交叉互换。在交换发生之前,染色体中的DNA必须被打断。交换的区域具有“同源性”,位于染色体的同一位置,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)。

同源重组对于雄性来说更具有挑战性,因为X染色体的大部分区段都没有配对基因。在小不点Y染色体中,只有非常小的一部分与X染色体有同源性,这个区域被称为“假常染色体区段”(PAR),它对于确保X和Y染色体进入不同的精子细胞至关重要。

考虑到PAR的大小,科学家们认为它发生断裂和交换的频率远远超过我们的想象。“在大多数染色体上,DNA双链断裂通常每1000万对碱基发生一次,”SKI的分子生物学家Scott Keeney说,“小鼠的PAR大小不到这个数值的十分之一,但它仍然能够频繁地发生断裂。”

在这项研究中,科学家们发现,X和Y染色体正确配对的关键是PAR中的重复序列,它会招募DNA双链断裂的相关蛋白。这些被研究人员称为“斑点”的蛋白质簇改变了PAR的染色体结构,使其变成了“雄性小鼠基因组中双链断裂的热门区域”。

虽然之前的研究也发现了类似的斑点,但这项研究第一次定义了这些斑点的成分,并将它们与PAR处高频率的DNA双链断裂联系了起来。

“乍一看,这些斑点就像是一团乱麻。但事实证明,它们在数量、时间和位置上是完全可以预测的,所以很明显,实际上它们是细胞刻意建造的非常复杂的结构。”该项目的首席研究员、论文的通讯作者、Keeney实验室的博士后Laurent Acquaviva说,“事实上,这些斑点是理解PAR处DNA如何以短环的形式被系在染色体结构支柱上的关键。”

虽然X染色体上也有相同的重复序列,但在雌性的减数分裂中,两条X染色体通常不会在这个区域重新结合。作者指出,这是因为X染色体其他区段之间的配对往往优先发生,并直接阻止了PAR处DNA的双链断裂。

这种获取超出预期的双链断裂相关蛋白的策略可能并不局限于PAR。在本月早些时候发表的一篇论文中,Keeney实验室的研究表明,出芽酵母中的小染色体也采用了类似的策略。

【我们尊重原创,也注重分享。版权原作者所有,如有侵犯您的权益请及时联系,我们将第一时间删除。分享内容不代表本网观点,仅供参考。】