In vitro реконструкция мейотических двунитевых разрывов ДНК: решена давняя задача
В исследовании, опубликованном в Nature, сообщается об успешной реконструкции in vitro процесса формирования мейотических двунитевых разрывов ДНК (DSBs).
Мейоз — специализированная форма деления клеток у большинства организмов с половым размножением. Гомологичная рекомбинация — ключевое событие мейоза, которое не только увеличивает генетическое разнообразие, но и обеспечивает точное расхождение гомологичных хромосом.
Этот процесс инициируется образованием запрограммированных DSBs, катализируемых белком Spo11 (открыт в 1997 году). Однако, несмотря на почти три десятилетия усилий, реконструкция этого процесса in vitro оставалась нерешённой задачей.
В данной работе исследователи под руководством проф. Тонг Минхана из Центра передового опыта в молекулярной клеточной науке Китайской академии наук, в сотрудничестве с проф. Хуан Ин из больницы Синьхуа, экспрессировали и очистили комплекс SPO11-TOP6BL с использованием клеток Expi293F.
Они продемонстрировали, что этот комплекс расщепляет ДНК и ковалентно присоединяется к 5'-концу разрыва in vitro, успешно реконструировав формирование мейотических DSBs. Это решило давний вопрос в области мейотической рекомбинации.
С помощью стратегии точечных мутаций было показано, что ионы Mg2+ необходимы для активности комплекса по расщеплению ДНК. У мышей с точечной мутацией в SPO11, нарушающей связывание Mg2+, образование DSBs полностью отсутствовало. Интересно, что активность комплекса SPO11 не зависит от АТФ, в отличие от его предкового фермента — топоизомеразы VI.
Это исследование представляет собой крупный прорыв в понимании мейотической рекомбинации и предоставляет мощную платформу для изучения её молекулярных механизмов.