哺乳动物减数分裂同源染色体分步配对机制及其调控研究

《Nature Communications》：Stepwise pairing and fast transition regulated by recombination drive meiotic chromosome interactions

　　**摘要**母源和父源同源染色体在减数分裂过程中能够相互识别并配对，以确保染色体的准确分离。然而，驱动染色体配对的机制及其调控方式仍知之甚少。为此，我们开发了一种基于lac操纵子-lac阻遏蛋白系统的荧光报告-操纵子系统，使研究者能够在活体小鼠精曲小管组织中实时观察特定基因组位点。利用三维延时成像技术，我们直观地观察并量化了端粒引导的染色体快速运动以及同源染色体配对过程。我们的结果显示，同源染色体以离散的、界限明确的步骤实现配对。最初，在减数分裂开始时，染色体从相距较远的位置（平均距离4.8 μm）聚拢；随后进入一个中等距离的配对阶段（平均距离1.7 μm）；最终实现近距离配对（平均距离0.7 μm），这一过程与同源染色体间突触复合体的建立相关。对斑点间距离动力学的进一步分析显示，从初始的远距离到中等距离配对阶段存在相对较快的转变。对重组突变的补充研究——采用三维DNA荧光原位杂交（FISH）对整体装片小管以及染色体涂布进行免疫荧光分析——揭示，双链断裂和早期重组事件触发了从远距离到中等距离的转变。随后，近距离配对需要交叉互换成熟中间体和SYCP1/突触复合体。总之，我们的发现揭示了减数分裂染色体配对的一种重复性机制，以及其在高等真核生物中如何受关键减数分裂过程的调控。