Новости | Обнаружены небольшие соединения ДНК, регулирующие кроссовер и защищающие стабильность хромосом

Новости | Обнаружены крошечные соединения ДНК, регулирующие кроссинговер и защищающие стабильность хромосом

Каждая новая жизнь начинается с точной генетической рекомбинации. При формировании яйцеклеток или сперматозоидов материнские и отцовские хромосомы сближаются и обмениваются участками ДНК в процессе кроссинговера. Для фертильности и стабильного числа хромосом необходим как минимум один акт рекомбинации на пару хромосом, однако слишком большое количество разрывов или обменов ДНК может угрожать геному. Как клеткам удается поддерживать правильный баланс?

Исследование под руководством д-ра Жуана Матоса из лаборатории Max Perutz Labs помогло ответить на этот давний вопрос. Результаты были опубликованы в журнале Nature в 2025.

Команда обнаружила, что крошечные структуры ДНК, называемые соединениями Холлидея, являются не просто промежуточными этапами кроссинговера. Они также помогают поддерживать синаптонемный комплекс, напоминающий застежку-молнию и соединяющий парные хромосомы. Стабильные соединения Холлидея подают клетке сигнал прекратить образование разрывов ДНК, защищая геном от повреждений.

«Мы предположили, что соединения Холлидея — это не пассивные связи ДНК, а ключевые элементы формирования и поддержания синаптонемного комплекса, благодаря чему хромосомы остаются соединенными до готовности участков кроссовера».

—д-р Жуан Матос, руководитель исследовательской группы

Чтобы проверить эту гипотезу, первый автор работы Адриан Хенггелер использовал дрожжи, мейотические механизмы которых схожи с механизмами клеток человека, что делает их полезной генетической моделью.

С помощью молекулярного инструмента, разработанного лабораторией, Хенггелер «заморозил» миллионы клеток дрожжей в момент, когда соединения Холлидея и синаптонемные комплексы сосуществовали, но обмен хромосомами еще не произошел. Затем он точно удалил соединения ДНК и в реальном времени наблюдал за реакцией клеток.

«Это был один из наших моментов озарения», — вспоминал Хенггелер. «Как только соединения Холлидея удалили, синаптонемный комплекс в реальном времени разрушился — именно так, как мы предполагали, и это было видно под микроскопом».

Без соединений Холлидея синаптонемный комплекс немедленно распался, снова начали формироваться новые разрывы ДНК, а мейоз был нарушен.

«Исследование выявляет простой и элегантный механизм обратной связи, — добавил Матос. — После того как участки кроссовера и синаптонемный комплекс стабильно сформированы, клетка «понимает», что может прекратить образование разрывов и продолжить мейоз».

Следующая задача — выяснить, действует ли тот же механизм у млекопитающих. Если это подтвердится, он может дать важные сведения о фертильности и стабильности генома у разных видов, а также открыть новые направления исследований нарушений фертильности или хромосомных заболеваний.

Источник:

Собрано в интернете