Pe măsură ce cromozomii merg, X și Y fac o pereche puțin probabilă. X este mare și conține mii de gene critice pentru viață. În schimb, Y este puțin mai mult decât un nub. Scopul său principal este de a oferi instrucțiunile pentru inițierea dezvoltării masculine și producerea spermei. Cu toate acestea, acești doi cromozomi foarte diferiți trebuie să funcționeze împreună pentru a se întâlni și a se împerechea corect în timpul meiozei - forma specială de diviziune celulară care creează sperma și ovulul.

sexuali

Cum se întâmplă acest lucru a rămas misterios de zeci de ani. Dar oamenii de știință de la Institutul Sloan Kettering au descoperit asta acum. Răspunsul implică unele rupturi și reîntregiri ADN foarte deliberate.

Ruptura este o temă a meiozei. În timpul acestui proces, fiecare cromozom pe care l-am obținut de la mamele noastre se aliniază cu fiecare cromozom pe care l-am obținut de la tați și de la cele două segmente de schimb. Înainte ca acest schimb să poată avea loc, ADN-ul din cromozomi trebuie rupt în mod deliberat. Regiunile care sunt schimbate sunt „omoloage” - se găsesc în același loc de-a lungul cromozomului și conțin aceleași gene (deși secvența ADN specială a fiecărei gene poate fi ușor diferită).

Recombinarea omoloagă este mult mai dificilă pentru bărbați, deoarece cea mai mare parte a cromozomului X nu are nimic de asociat. De fapt, doar o porțiune foarte mică din deja micul cromozom Y are o omologie cu X. Această regiune se numește regiune pseudoautozomală (PAR) și este esențială pentru a vă asigura că X și Y își găsesc drumul în celule de spermă diferite.

Oamenii de știință știu de multă vreme că PAR suferă ruperea și schimbarea segmentelor la un nivel care depășește cu mult ceea ce ne-am aștepta, având în vedere dimensiunea sa.

Pe majoritatea cromozomilor, rupturile de ADN dublu catenar apar de obicei o dată la 10 milioane de perechi de baze. PAR la șoareci are o dimensiune mai mică de 1/10, dar reușește totuși să sufere frecvente pauze cu dublu fir. "

Scott Keeney, biolog molecular la SKI

Într-un nou studiu publicat în 27 mai în jurnal Natură, Dr. Keeney și colegii săi - inclusiv biologul molecular Laurent Acquaviva și colaboratorul de lungă durată Maria Jasin - arată cum se întâmplă acest lucru.

Ce e într-o blob?

Au descoperit că cheia unei corelări corespunzătoare de X și Y este o secvență repetată de ADN din PAR care atrage mai multe proteine ​​legate de pauză cu dublă catenă în această regiune. Aceste clustere de proteine ​​- pe care Dr. Acquaviva poreclit „blobs” - schimbă arhitectura cromozomului din această regiune în așa fel încât PAR să devină, după cum spun autorii, „cea mai fierbinte zonă de formare a pauzelor cu două fire în genomul șoarecelui masculin”.

Blobs similare au fost văzute în imagini din studii publicate. Dar Dr. Acquaviva - un coleg postdoctoral în laboratorul Keeney, cercetătorul principal al proiectului și un autor corespondent pe hârtie - a fost primul care a definit ce este în aceste blob-uri și le-a conectat la hipercumularea pauzelor dublu-șuvi în această regiune.

Povești conexe

„La prima vedere, bloburile arată doar ca o mizerie pe care s-ar putea să o vezi la microscop dacă experimentul nu ar funcționa”, a spus dr. Spune Acquaviva. "Dar s-au dovedit a fi complet previzibile ca număr, timp și locație, așa că a devenit clar că în realitate sunt structuri foarte complexe pe care celula le construiește în mod intenționat".

De fapt, spune el, aceste bloburi au fost esențiale pentru înțelegerea modului în care ADN-ul PAR este legat sub formă de bucle scurte de axa liniară care este coloana vertebrală structurală a cromozomului.

Deși cromozomul X are, de asemenea, aceeași secvență repetată de ADN, cei doi cromozomi X din meioza feminină de obicei nu se recombină în această regiune. De ce nu? Oamenii de știință SKI arată că acest lucru se datorează faptului că împerecherea între alte regiuni ale X-ului tinde să se întâmple mai întâi și se opune direct ruperii la PAR.

Această strategie de a recruta mai mult decât o parte așteptată de proteine ​​de rupere a ADN-ului nu poate fi limitată la regiunea PAR. Într-o lucrare publicată la începutul acestei luni, laboratorul Keeney a arătat că micii cromozomi din drojdie în curs de dezvoltare au recurs la o tactică similară.

Parteneriat revoluționar

Aceste noi descoperiri, care au fost făcute la șoareci, sunt ultimul fruct al unei colaborări de lungă durată între laboratoarele Keeney și Jasin de la SKI. „Eu și Scott am început să colaborăm în 1997, când s-a alăturat echipei SKI”, spune ea. "Această lucrare va fi a 40-a noastră împreună. Este un omagiu adus atmosferei de colaborare a SKI-ului". De fapt, un editorial însoțitor publicat împreună cu noua lucrare a fost scris de o fostă colaboratoare, Francesca Cole, acum membru al facultății la MD Anderson Cancer Center.

Dr. Jasin și Keeney sunt ambii interesați de recombinarea omologă, dar aduc expertiză complementară colaborării lor. Dr. Jasin este expert în repararea pauzelor cu dublu fir de mamifere și Dr. Keeney este un specialist în modul în care drojdia face meioză.

Luna trecută, cea de-a 39-a lucrare a echipei a fost publicată în revista Molecular Cell. În acesta, acestea oferă cel mai detaliat aspect până acum despre modul în care sunt reparate pauzele cu două fire. „Sper că va schimba versiunea manuală a modului în care firele de ADN se mișcă în timpul recombinării meiotice”, Dr. Spune Jasin. "Dar multe întrebări interesante rămân încă de abordat." Cu alte cuvinte, fiți atenți la mai multe știri „de ultimă oră” din partea acestei echipe de oameni de știință.