破解生命的第一道难题!《Nature》背靠背:染色体遗传不出错的原因找到了


Holliday结(HJs)是在双链断裂修复过程中连接重组染色体的四向分支DNA结构。尽管存在染色体分离的风险,但HJs在减数分裂前期作为交叉过程的中间物积累。HJs是否具有额外的调节功能尚不清楚。

2025年9月24日,维也纳大学Joao Matos团队在Nature在线发表题为Holliday junction–ZMM protein feedback enables meiotic crossover assurance的研究论文,该研究在出芽酵母中建立了一个实验系统,使HJs在减数分裂染色体联会(meiotic chromosome synapsis)建立后能够有条件地进行核分解。该研究发现HJs分解触发联会复合体的完全解体,而不破坏染色体的轴环组织。

文章模式图(图源自Nature

在机制上,HJs介导了ZMM蛋白与同源染色体轴界面上形成的重组结节的持续结合。ZMM蛋白反过来促进联会复合体的聚合,同时保护HJs不受非交叉途径的加工。因此,稳定HJs的ZMM和在未来交叉位点保留ZMM蛋白的HJs之间的互反馈维持了染色体联会,直到HJs分解酶在退出前期被激活。

值得注意的是,通过聚合和维持联会复合物结构,HJ-ZMM相互作用抑制了从头双链断裂形成和重组再起始。这样,这种相互作用抑制了DNA损伤反应,使减数分裂过程没有未修复的断裂,并支持交叉保证。

另外,2025年9月24日,加州大学戴维斯分校Neil Hunter团队在Nature在线发表题为Protecting double Holliday junctions ensures crossing over during meiosis的研究论文,该研究展示了关键的联会复合体(SC)组分通过依赖和相互依赖的关系发挥作用,以保护双Holliday结(dHJ)不被异常溶解为非交叉产物。条件消融实验表明,黏结蛋白是SC侧位元件的核心,在联会和dHJ相关交叉重组复合物(CRCs)是必需的。

交叉特异性dHJ需要Rec8-cohesin(图源自Nature

SC中心区域的横向丝蛋白也是维持CRCs所必需的。反过来,SC中心区域的稳定性需要CRCs的持续存在,有效地将联会与dHJ形成和联会断开耦合到分解。然而,dHJ保护和CRC维持可以在没有SC中心区域的中心元件介导的端到端同源联会的情况下发生。SC组分的局部集合足以实现交叉特异性dHJ分辨率,以确保同源染色体的连锁和分离。

参考消息:

https://www.nature.com/articles/s41586-025-09559-x

https://www.nature.com/articles/s41586-025-09555-1


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