Spo11 - Spo11
Spo11 je protein že u lidí je kódován SPO11 gen. Spo11 v komplexu s mTopVIB vytváří dvouvláknové zlomy, které iniciují meiotikum rekombinace.[5][6] Jeho aktivní místo obsahuje tyrosin, který liguje a disociuje s DNA za účelem podpory tvorby trhlin. Jeden Spo11 protein je zapojen na vlákno DNA, tedy dva Spo11 proteiny jsou zapojeny do každé dvouvláknové zlomové události.
Genetická výměna mezi dvěma molekulami DNA pomocí homologní rekombinace začíná zlomem obou řetězců DNA - nazývá se dvouřetězcový zlom - a rekombinaci zahájí endonukleáza enzym, který štěpí molekulu DNA, která „přijímá“ vyměněnou DNA. v redukční dělení buněk enzym je SPO11, který souvisí s DNA topoizomerázy. Topoizomerázy mění DNA přechodným přerušením jednoho nebo obou řetězců, průchodem neporušeného řetězce DNA nebo řetězců zlomem a jeho opravou; zlomené konce DNA jsou kovalentně spojeny s topoizomerázou. SPO11 je podobně připojen k DNA, když během meiózy vytváří dvouřetězcové zlomy.[7]
Meiotická rekombinace
SPO11 má hrát hlavní roli při iniciaci meiotický rekombinace. K rekombinaci však může dojít také alternativními mechanismy nezávislými na SPO11, které lze studovat experimentálně pomocí spo11 mutanti.
V začínajících kvasnicích Sacharomyces cerevisiaemeiotické defekty v rekombinaci a disjunkce chromozomů spo11 mutanty jsou zmírněny ozářením X.[8] Toto zjištění naznačuje, že poškození DNA vyvolané rentgenovým zářením může iniciovat křížovou rekombinaci vedoucí k řádné disjunkci nezávisle na SPO11.
V červi Caenorhabditis elegans, homolog z spo11 se obvykle používá při zahájení meiotické rekombinace. Radiačně indukované zlomy však mohou také iniciovat rekombinaci u mutantů, pro které byly odstraněny spo11 homolog.[9]
Odminování cytosinu vedoucí k nesouladu dU: dG je jednou z nejběžnějších lézí měnících jednu bázi v nereplikující se DNA. Spo11 mutanti štěpných kvasinek Schizosaccharomyces pombe a C. elegans podstoupit meiotickou zkříženou rekombinaci a správnou segregaci chromozomů, když jsou v jejich DNA produkovány léze dU: dG.[10] Tato křížová rekombinace nezahrnuje tvorbu velkého počtu dvouřetězcových zlomů, ale vyžaduje uracil DNA-glykosylázu, enzym, který odstraňuje uracil z páteře DNA fosfodiesteru a iniciuje opravu základní excize. Bylo tedy navrženo, aby oprava poškození DNA pomocí bazální excize, jako je uracilová báze, an abasic site nebo je pro zahájení meiotické křížové rekombinace v dostatečném rozsahu jednořetězcový nick S. pombe a C. elegans.[10]
v S. pombe, mutant vadný v spo11 homolog Rec12 postrádá meiotickou rekombinaci. Avšak rekombinaci lze obnovit na téměř normální úroveň odstraněním rad2, gen, který kóduje endonukleázu zapojenou do Okazakiho fragment zpracování (Farah et al., 2005). Crossover i non-crossover rekombinace byly zvýšeny, ale dvouřetězcové zlomy byly nezjistitelné. Na základě biochemických vlastností delece rad2 bylo navrženo, že meiotická rekombinace může být zahájena jinými lézemi DNA než dvouřetězcovými zlomy, jako jsou škrábance a mezery, které se hromadí během premeiotické replikace DNA, když je zpracování fragmentu Okasaki nedostatečné.[11]
Výše uvedená zjištění naznačují, že poškození DNA vznikající z různých zdrojů lze napravit meiotickou rekombinací a že takový proces může nastat nezávisle na SPO11.
Absence u některých sexuálních druhů
Nejnovější společný předchůdce sociálního améba rody Dictyostelium, Polysphondylium a Acytostelium Zdá se, že postrádal Spo11 gen.[12][13] Takový předek pravděpodobně žil před několika stovkami milionů let.[14] Dictyostelium discoideum a Polysphondylium pallidum jsou oba schopni meiotický sexuální reprodukce (vidět D. discoideum sexuální reprodukce a P. pallidum sexuální reprodukce ). Bloomfield[12] spekulovali, že spící buňky v půdě mohou být vystaveny mnoha druhům stresu, jako je vysychání nebo záření, které by mohly vyvolat spontánní Poškození DNA. Takové poškození by vedlo k tomu, že indukce dvouvláknových zlomů Spo11 by byla pro iniciaci nadbytečná rekombinace během meiózy, a tím vysvětlit její nepřítomnost v této skupině.
Reference
- ^ A b C GRCh38: Vydání souboru 89: ENSG00000054796 - Ensembl, Květen 2017
- ^ A b C GRCm38: Vydání souboru 89: ENSMUSG00000005883 - Ensembl, Květen 2017
- ^ „Human PubMed Reference:“. Národní centrum pro biotechnologické informace, Americká národní lékařská knihovna.
- ^ „Myš PubMed Reference:“. Národní centrum pro biotechnologické informace, Americká národní lékařská knihovna.
- ^ Vrielynck N, Chambon A, Vezon D, Pereira L, Chelysheva L, De Muyt A a kol. (Únor 2016). „Komplex podobný DNA topoizomeráze VI iniciuje meiotickou rekombinaci“. Věda. 351 (6276): 939–43. Bibcode:2016Sci ... 351..939V. doi:10.1126 / science.aad5196. PMID 26917763. S2CID 206643600.
- ^ Robert T, Nore A, Brun C, Maffre C, Crimi B, Bourbon HM, de Massy B (únor 2016). „Rodina proteinů podobných TopoVIB je nutná pro tvorbu dvouřetězcových zlomů meiotické DNA“. Věda. 351 (6276): 943–9. Bibcode:2016Sci ... 351..943R. doi:10.1126 / science.aad5309. PMID 26917764. S2CID 9445593.
- ^ Lewinovy geny X (10. vydání). Jones and Bartlett Publishers, Inc. 2011. str. 353–354. ISBN 978-0-7637-7992-4.
- ^ Thorne LW, Byers B (květen 1993). „Fázově specifické účinky ozáření X na kvasinkovou meiózu“. Genetika. 134 (1): 29–42. PMC 1205431. PMID 8514137.
- ^ Dernburg AF, McDonald K, Moulder G, Barstead R, Dresser M, Villeneuve AM (srpen 1998). „Meiotická rekombinace u C. elegans iniciuje konzervovaným mechanismem a je postradatelná pro homologní synapsi chromozomu“. Buňka. 94 (3): 387–98. doi:10.1016 / s0092-8674 (00) 81481-6. PMID 9708740. S2CID 10198891.
- ^ A b Pauklin S, Burkert JS, Martin J, Osman F, Weller S, Boulton SJ a kol. (Květen 2009). „Alternativní indukce meiotické rekombinace z jednobázových lézí DNA deamináz“. Genetika. 182 (1): 41–54. doi:10.1534 / genetika.109.101683. PMC 2674839. PMID 19237686.
- ^ Farah JA, Cromie G, Davis L, Steiner WW, Smith GR (prosinec 2005). „Aktivace alternativní cesty štěpné kvasinkové meiotické rekombinace nezávislé na rec12 (spo11) za nepřítomnosti DNA klapkové endonukleázy“. Genetika. 171 (4): 1499–511. doi:10.1534 / genetika.105.046821. PMC 1456079. PMID 16118186.
- ^ A b Bloomfield G (červen 2016). „Atypické cykly ploidie, Spo11 a vývoj meiózy“. Semináře z buněčné a vývojové biologie. 54: 158–64. doi:10.1016 / j.semcdb.2016.01.026. PMID 26811992.
- ^ Malik SB, Pightling AW, Stefaniak LM, Schurko AM, Logsdon JM (srpen 2007). „Rozšířený soupis konzervovaných meiotických genů poskytuje důkazy o pohlaví v Trichomonas vaginalis“. PLOS ONE. 3 (8): e2879. doi:10,1371 / journal.pone.0002879. PMC 2488364. PMID 18663385.
- ^ Fiz-Palacios O, Romeralo M, Ahmadzadeh A, Weststrand S, Ahlberg PE, Baldauf S (2013). „Došlo k pozemské diverzifikaci améb (amébozoa) synchronně s suchozemskými rostlinami?“. PLOS ONE. 8 (9): e74374. Bibcode:2013PLoSO ... 874374F. doi:10.1371 / journal.pone.0074374. PMC 3770592. PMID 24040233.