Исследование мейоза дрожжей: изменение температуры укорачивает хромосомные оси и увеличивает число кроссоверов

Исследование мейоза у почкующихся дрожжей показало, что клетки воспринимают изменения температуры через увеличение уровня отрицательных суперспиралей ДНК. Это приводит к росту числа кроссоверов и изменяет организацию хромосом во время мейоза.

Мейоз — это специализированное деление клетки, в результате которого образуются гаметы с половинным набором хромосом. Мейотические кроссоверы (обмен участками) между гомологичными хромосомами выполняют две ключевые роли:

  1. Физически удерживают гомологичные хромосомы вместе для их правильного расхождения.
  2. Повышают генетическое разнообразие потомства.

Формирование кроссоверов регулируется архитектурой мейотических хромосом, которые организованы в линейные массивы петель, закреплённых на белковой оси.

Ключевые результаты исследования:

  • Изменения температуры (как повышение, так и понижение) приводят к укорочению осей мейотических хромосом и увеличению числа кроссоверов.
  • Температурные изменения согласованно усиливают:
    • Гиперраспределение белков оси (таких как Red1 и Hop1) на хромосомах.
    • Количество предполагаемых маркеров кроссоверов — фокусов белка Zip3.
  • Эти температурно-индуцированные изменения зависят от уровня отрицательных суперспиралей ДНК, которые, как известно, регулируют число кроссоверов.
  • При этом температура регулирует количество белков, ассоциированных с осью, и, следовательно, длину оси независимо от изменений в суперспирализации ДНК.

Вывод: Дрожжевые клетки во время мейоза воспринимают изменения температуры, увеличивая уровень отрицательных суперспиралей ДНК. Это, в свою очередь, повышает число кроссоверов и модулирует организацию хромосом.

Эти результаты дают новую перспективу для понимания влияния температуры и её механизмов на мейотические кроссоверы и организацию хромосом, что имеет важное значение для эволюции и селекции.

Исследование опубликовано в журнале Science China Life Sciences. Работу возглавляли профессор Шуньсинь Ван и профессор Лянгран Чжан (Шаньдунский университет).