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何向伟实验室发长文阐明着丝粒重定位导致倒转减数分裂和生殖隔离

2019-10-11

    2019年10月9日,浙江大学生命科学研究院何向伟实验室在《美国科学院院刊》(PNAS)在线发表了题为“Centromere repositioning causes inversion of meiosis and generates a reproductive ”的研究论文。
      
    着丝粒在染色体上的位置是由一种组蛋白H3的变体CENP-A通过表观遗传机制决定,并在细胞分裂过程中保持稳定。越来越多的证据表明在进化过程中着丝粒的位置发生重新定位(称为“进化新着丝粒”),这一现象被认为对物种形成可能非常重要。然而,关于着丝粒高稳定性的分子机制及其生物学功能和意义还尚未明确。

    本研究发现在裂殖酵母中,经过减数分裂,特定内层动粒的破坏(如mhf2Δ)会致使三条染色体的其中一条染色体随机发生着丝粒重定位(即原着丝粒失活和新着丝粒的形成)。重定位的新着丝粒不对称地形成于失活着丝粒附近的异染色质区域,并能顺利进行有丝分裂(图 1A)。当携带重定位着丝粒的细胞与携带原着丝粒的野生型细胞杂交,其子代的存活率极大程度地下降(图 1B),而携带相同的重定位着丝粒的细胞杂交就能产生正常数目的子代。因此,这些结果表明重定位着丝粒能造成生殖隔离,并为进化新着丝粒在物种进化中起作用提供实验证据。有意思的是,在纯合杂交后的减数分裂过程中,携带相同的重定位着丝粒的染色体以倒转的方式完成减数分裂(即姐妹染色单体在减数分裂I期分离,同源染色体在减数分离II分离,称为“倒转减数分裂”),而同一细胞内携带原着丝粒的染色体则进行经典减数分裂(图 1C)。这一现象表明减数分裂过程并非按照既定程序一层不变,具有高度灵活性。



    卢敏博士为本文第一作者,何向伟教授为本文的通讯作者。该研究工作获得了科技部973项目和国家自然科学基金委面上项目的支持。
    原文链接:https://www.pnas.org/content/early/2019/10/08/1911745116

来源:浙江大学 生命科学研究院

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