减数分裂期的重组起始重组

减数分裂期的重组起始重组
关键词：酵母芽殖酵母细胞黑粉菌菌种保藏中心 ATCC 中国微生物菌种网
在经过了前减数分裂间期的核配和减数分裂S期复制后，开始进入第一次减数分裂的前期Ⅰ。

在减数分裂过程中，重组事件发生于减数分裂前期Ⅰ，该时期的重组频率显著高于营养菌丝阶段，为后者重组频率的100～1000倍。

重组过程是在高度程序化的DSB形成的基础上启动，这是一种具有风险的启动方式。

减数分裂DSB的修复过程不同于有丝分裂DSB的修复过程，前者是以一条同源的非姊妹染色单体为模板进行修复，而后者以姊妹染色单体或者同一染色体内的重复序列为模板进行修复。

在包括芽殖型与裂殖型酵母、灰盖鬼伞及大孢粪壳在内的许多真菌中，DNA 双链断裂(DSB)在Spo11蛋白的诱导下形成，Spo11蛋白是一种减数分裂特异性拓扑异构酶Ⅱ，具有进化保守性。

Spo11能与DNA片段5’端瞬时发生共价结合并随后脱离，这样DSB的5’端被迅速切除，形成3’端单链，3’端单链与RacA 类似物Rad51及Dmc1形成的复合物进行结合。

这种介导链转移的复合物能够在偶线期及早粗线期促进后续的重组过程。

DSB能在出芽酵母的单倍体减数分裂过程中形成，因而与同源染色体间的相互作用无关。

在所有已知的spo11突变体中，同源交换(CO)和交叉形成均受到强烈抑制，但各突变体在配对及发育表型上具有差异。

在真菌、植物及哺乳动物中，spo11基因突变表现为严重的配对缺陷。

对芽殖酵母、灰盖鬼伞及大孢粪壳进行辐射处理，突变的性母细胞能部分纠正这种缺陷，从而验证了DBS事件是重组和配对所需的．表明Spo11在减数分裂过程中发挥重要作用。

在植物、酵母及大孢粪壳中，spo11突变将导致减数分裂两次分离过程中染色体发生随机分离，形成可育后代的能力降低。

与此相比，在灰盖鬼伞及小鼠中，spo11突变将在减数分裂前期后引发细胞程序性死亡。

然而，spo11不能独立行使功能。

在芽殖酵母中，DSB的形成至少还需要其他9种蛋白。

其中一种蛋白质称为Rec103／Ski8，该蛋白在大孢粪壳中同样能直接与Spo11p发生直接结合。

SKI8最初是基于其突变体具有超级致死表型而被发现的，其表达产物Ski8可能在酿酒酵母与大孢粪壳的RNA代谢过程中发挥作用。

有趣的是，Ski8仅在减数分裂时才从细胞质转移至细胞核，并且在减数分裂前期的初期定位于染色体。

Ski8与Spo11的这种定位是相互依赖的。

Rec102、Rec104、Mer2及Mei4是与DSB形成相关的另外4种蛋白，迄今未在裂殖酵母及
粗糙脉孢菌等中发现它们的同源蛋白。

这可能反映了重组的起始过程存在物种的差异性，或者具有保守功能的蛋白质缺乏序列的保守性。

相似的例子是减数分裂特异性蛋白RecA，该蛋白的同源蛋白Dmc1存在于灰盖鬼伞及平菇中，但不存在于粗糙脉孢菌中。

同样，玉米黑粉菌中存在肿瘤抑制蛋白BRCA2的同源蛋白Brh2，该蛋白是DSB修复所必需的。

在植物及黑粉菌中，减数分裂过程中DSB的修复同样需要BRCA2的作用。