Спо11
| СПО11 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Идентификаторы | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Псевдонимы | SPO11 , CT35, SPATA43, TOPVIA, инициатор мейотических двухцепочечных разрывов, SPO11 инициатор мейотических двухцепочечных разрывов, Мейотическая рекомбинация, Spo11, Meiotic_Spo11, IPR013048, Spo11, TOPOVIA | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Внешние идентификаторы | Опустить : 605114 ; МГИ : 1349669 ; Гомологен : 6059 ; Генные карты : SPO11 ; ОМА : SPO11 – ортологи | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Викиданные | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Spo11 — это белок , который у человека кодируется SPO11 геном . Spo11 в комплексе с mTopVIB создает двухцепочечные разрывы, чтобы инициировать мейотическую рекомбинацию . [5] [6] Его активный центр содержит тирозин, который связывает и диссоциирует ДНК, способствуя образованию разрывов. На каждую цепь ДНК вовлечен один белок Spo11, таким образом, в каждом событии двухцепочечного разрыва участвуют два белка Spo11.
Генетический обмен между двумя молекулами ДНК путем гомологичной рекомбинации может начаться с разрыва обеих цепей ДНК (так называемого двухцепочечного разрыва), а рекомбинация запускается ферментом эндонуклеазой , который разрезает молекулу ДНК, которая «принимает» замененную ДНК. В мейозе используется фермент SPO11, родственный ДНК- топоизомеразам . Топоизомеразы изменяют ДНК, временно разрывая одну или обе цепи, пропуская неразрывную цепь или цепи ДНК через разрыв и восстанавливая разрыв; разорванные концы ДНК ковалентно связаны с топоизомеразой. SPO11 аналогичным образом прикрепляется к ДНК, образуя двухцепочечные разрывы во время мейоза. [7]
Мейотическая рекомбинация
[ редактировать ]Считается, что SPO11 играет преобладающую роль в инициации мейотической рекомбинации. Однако рекомбинация может происходить и по альтернативным SPO11-независимым механизмам, которые можно изучить экспериментально с использованием мутантов spo11 .
У почкующихся дрожжей Saccharomyces cerevisiae мейотические дефекты рекомбинации и расхождения хромосом мутантов spo11 устраняются рентгеновским облучением. [8] Это открытие указывает на то, что повреждения ДНК, вызванные рентгеновскими лучами, могут инициировать перекрестную рекомбинацию, приводящую к правильному расхождению независимо от SPO11.
У червя Caenorhabditis elegans гомолог spo11 обычно используется для инициации мейотической рекомбинации. Однако радиационно-индуцированные разрывы могут также инициировать рекомбинацию у мутантов, удаленных по этому spo11 . гомологу [9]
Дезаминирование цитозина, приводящее к несоответствию dU:dG, является одним из наиболее распространенных повреждений, вызывающих изменение одного основания в нереплицирующейся ДНК. Мутанты Spo11 делящихся дрожжей Schizosaccharomyces pombe и C. elegans подвергаются мейотической кроссоверной рекомбинации и правильной сегрегации хромосом, когда в их ДНК возникают повреждения dU:dG. [10] Эта перекрестная рекомбинация не включает в себя образование большого количества двухцепочечных разрывов, но требует урацил-ДНК-гликозилазы, фермента, который удаляет урацил из фосфодиэфирного остова ДНК и инициирует репарацию вырезаемых оснований. Таким образом, было высказано предположение, что эксцизионная репарация повреждений ДНК, таких как основание урацила, абазический сайт или одноцепочечный разрыв, достаточна для инициации мейотической кроссоверной рекомбинации у S. pombe и C. elegans . [10]
У S. pombe мутант, дефектный по spo11 гомологу Rec12 , лишен мейотической рекомбинации. Однако рекомбинация может быть восстановлена до уровня, близкого к нормальному, путем делеции rad2 , гена, который кодирует эндонуклеазу, участвующую в процессинге фрагментов Оказаки (Farah et al., 2005). Как кроссоверная, так и некроссоверная рекомбинация были увеличены, но двухцепочечные разрывы не были обнаружены. На основании биохимических свойств делеции rad2 было высказано предположение, что мейотическая рекомбинация может быть инициирована повреждениями ДНК, отличными от двухцепочечных разрывов, такими как разрывы и разрывы, которые накапливаются во время премейотической репликации ДНК, когда процессинг фрагмента Окасаки недостаточен. [11]
Вышеприведенные данные показывают, что повреждения ДНК, возникающие из различных источников, могут быть устранены путем мейотической рекомбинации и что такой процесс может происходить независимо от SPO11.
Отсутствие у некоторых половых видов.
[ редактировать ]У самого недавнего общего предка социальных амеб родов Dictyostelium , Polysphondylium и Acytostelium , по-видимому, отсутствовал ген Spo11 . [12] [13] Такой предок, вероятно, жил несколько сотен миллионов лет назад. [14] Dictyostelium discoideum и Polysphondylium pallidum способны к мейотическому половому размножению (см. D. discoideum Половое размножение и P. pallidum Половое размножение ). Блумфилд [12] предположили, что спящие клетки в почве могут подвергаться многим видам стресса, таким как высыхание или радиация, которые могут вызвать спонтанное повреждение ДНК . Такое повреждение могло бы сделать индукцию двухцепочечных разрывов с помощью Spo11 лишней для инициации рекомбинации во время мейоза и, таким образом, объяснить ее отсутствие в этой группе.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с GRCh38: Версия Ensembl 89: ENSG00000054796 – Ensembl , май 2017 г.
- ^ Jump up to: а б с GRCm38: выпуск Ensembl 89: ENSMUSG00000005883 – Ensembl , май 2017 г.
- ^ «Ссылка на Human PubMed:» . Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США .
- ^ «Ссылка на Mouse PubMed:» . Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США .
- ^ Врилинк Н., Шамбон А., Везон Д., Перейра Л., Челышева Л., Де Мюйт А. и др. (февраль 2016 г.). «Комплекс ДНК-топоизомеразы VI инициирует мейотическую рекомбинацию» . Наука . 351 (6276): 939–43. Бибкод : 2016Sci...351..939В . дои : 10.1126/science.aad5196 . ПМИД 26917763 . S2CID 206643600 .
- ^ Роберт Т., Нор А., Брун С., Маффре С., Крими Б., Бурбон Х.М., де Масси Б. (февраль 2016 г.). «Семейство TopoVIB-подобных белков необходимо для образования двухцепочечного разрыва мейотической ДНК» . Наука . 351 (6276): 943–9. Бибкод : 2016Sci...351..943R . дои : 10.1126/science.aad5309 . ПМИД 26917764 . S2CID 9445593 .
- ^ Гены X Левина (10-е изд.). Jones and Bartlett Publishers, Inc., 2011. стр. 353–354. ISBN 978-0-7637-7992-4 .
- ^ Торн Л.В., Байерс Б. (май 1993 г.). «Стадийное влияние рентгеновского облучения на мейоз дрожжей» . Генетика . 134 (1): 29–42. дои : 10.1093/генетика/134.1.29 . ПМК 1205431 . ПМИД 8514137 .
- ^ Дернбург А.Ф., Макдональд К., Молдер Дж., Барстед Р., Дрессер М., Вильнёв А.М. (август 1998 г.). «Мейотическая рекомбинация у C. elegans инициируется консервативным механизмом и не является обязательной для синапса гомологичных хромосом» . Клетка . 94 (3): 387–98. дои : 10.1016/s0092-8674(00)81481-6 . ПМИД 9708740 . S2CID 10198891 .
- ^ Jump up to: а б Пауклин С., Буркерт Дж.С., Мартин Дж., Осман Ф., Веллер С., Бултон С.Дж. и др. (май 2009 г.). «Альтернативная индукция мейотической рекомбинации от одноосновных повреждений ДНК-дезаминаз» . Генетика . 182 (1): 41–54. дои : 10.1534/genetics.109.101683 . ПМЦ 2674839 . ПМИД 19237686 .
- ^ Фара Дж.А., Кроми Дж., Дэвис Л., Штайнер В.В., Смит Г.Р. (декабрь 2005 г.). «Активация альтернативного, независимого от Rec12 (spo11) пути мейотической рекомбинации делящихся дрожжей в отсутствие эндонуклеазы лоскута ДНК» . Генетика . 171 (4): 1499–511. doi : 10.1534/genetics.105.046821 . ПМК 1456079 . ПМИД 16118186 .
- ^ Jump up to: а б Блумфилд Дж. (июнь 2016 г.). «Атипичные циклы плоидности, Spo11 и эволюция мейоза» . Семинары по клеточной биологии и биологии развития . 54 : 158–64. дои : 10.1016/j.semcdb.2016.01.026 . ПМИД 26811992 .
- ^ Малик С.Б., Пайтлинг А.В., Стефаниак Л.М., Шурко А.М., Логсдон Дж.М. (август 2007 г.). «Расширенный список консервативных мейотических генов доказывает наличие пола у Trichomonas vaginalis» . ПЛОС ОДИН . 3 (8): e2879. дои : 10.1371/journal.pone.0002879 . ПМЦ 2488364 . ПМИД 18663385 .
- ^ Физ-Паласиос О, Ромерало М, Ахмадзаде А, Вестстранд С, Альберг П.Е., Балдауф С (2013). «Происходила ли наземная диверсификация амеб (амебозоа) синхронно с наземными растениями?» . ПЛОС ОДИН . 8 (9): e74374. Бибкод : 2013PLoSO...874374F . дои : 10.1371/journal.pone.0074374 . ПМЦ 3770592 . ПМИД 24040233 .