X отмечает место: рекомбинация в структурно различных хромосомах
Ученые из Института медицинских исследований Стоуэрс изучили, как синаптонемный комплекс — крупный белковый комплекс, критически важный для правильного расхождения хромосом во время мейоза, — выполняет свою работу. Исследование выявило неожиданные особенности его функционирования.
- Важность рекомбинации: Дефекты в кроссинговере хромосом (рекомбинации) — вторая по значимости причина анеуплоидий (аномального числа хромосом) после возраста матери. Анеуплоидии встречаются в 10–50% человеческих беременностей и могут приводить к выкидышам.
- Объект исследования: Ученые сфокусировались на роли белка C(3)G, компонента центрального региона синаптонемного комплекса плодовой мушки Drosophila melanogaster, в мейотической рекомбинации.
- Метод: Используя систему CRISPR/Cas9, были созданы три штамма мух с точными делециями в предполагаемой области coiled coil белка C(3)G: на 213, 16 и 7 аминокислот.
- Ключевое открытие: Мутации по-разному влияли на половую X-хромосому и аутосомы (неполовые хромосомы). Например, делеции на 213 и 7 аминокислот значительно снижали частоту рекомбинации на X-хромосоме, но не на аутосомах. Делеция на 16 аминокислот не оказывала такого эффекта.
- Структурные дефекты: Три мутанта демонстрировали дефекты синаптонемного комплекса, которые инициировались в разное время мейоза. При самой маленькой делеции (7 аминокислот) интактный синаптонемный комплекс вообще не формировался.
- Вывод: Результаты показывают, что для некоторых белков их структура может быть важнее первичной аминокислотной последовательности. Также стало ясно, что разные хромосомы (X-хромосома и аутосомы) по-разному реагируют на изменения в синаптонемном комплексе.
- Перспективы: Хромосомо-специфичный характер наблюдаемых дефектов может быть применим для понимания нарушений мейоза у человека. Дальнейшие исследования планируется направить на изучение взаимодействия белков в комплексе и причин разной чувствительности регионов генома к дефектам рекомбинации.
Исследование опубликовано 30 сентября 2019 года в Proceedings of the National Academy of Sciences.