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Plant Cell | 中科院遗传发育所解析减数分裂偶线期染色体形态建成新机制
发布者:biorun 发布时间:2017/9/27 9:59:25 阅读:240

近日,中国科学院遗传与发育生物学研究所程祝宽团队在The Plant Cell发表题为“The F-box Protein ZYGO1 mediates bouquet formation to promote homologous pairing, synapsis and recombination in rice meiosis” 的研究论文,报道了一个SCF复合体新组分ZYGO1,通过调节偶线期染色体的形态建成,调控同源染色体配对、联会、交换等一系列重要事件。


图注:减数分裂染色体形态


在减数分裂偶线期,染色体会蜷缩成一团,让所有染色体端粒聚集在核膜内侧,形成特定的端粒花束结构。这种染色体的形态建成,作为一个高度保守的减数分裂事件,在同源染色体配对和随后减数分裂进程中发挥着非常重要的作用。近年来,在酵母和哺乳动物中相继分离了一些参与端粒花束形成的重要因子, 但这些因子在不同物种间很不保守。目前,植物中偶线期染色体形态建成的分子机制尚不清楚。

他们通过图位克隆方法,在水稻中发现了一个新的参与偶线期染色体形态建成的因子ZYGOTENE 1 (ZYGO1)。在zygo1突变体中,偶线期染色体不能聚集,从而散布在整个细胞核中,端粒花束也不能形成。因而在整个减数分裂期,观察不到偶线期的出现,从而表现为一个没有偶线期的突变体。ZYGO1突变影响OsSAD1在核膜的极性定位,并且由ZYGO1控制的染色体形态建成,独立于DSB形成与修复等一系列重要事件。由于偶线期的染色体形态不能正确建成,对于随后的同源染色体配对、联会和交换均产生很大影响。ZYGO1编码一个新的F-box蛋白,该蛋白通过其F-box结构域和OSK1蛋白互作,表明ZYGO1作为SCF复合体的组分,调控偶线期染色体的形态建成。相关研究为深入揭示减数分裂偶线期染色体形态建成的分子机制奠定了重要基础。

博士研究生张凡凡和高级工程师唐丁为该文章的共同第一作者。该研究得到科技部、国家自然科学基金委等项目的资助。


Telomere bouquet formation, a highly conserved meiotic event, plays an important role in homologous pairing and thereafter progression of meiosis. However, the molecular mechanism underlying it remains largely unknown. Here, we identified ZYGOTENE 1 (ZYGO1), a novel F-box protein in rice (Oryza sativa), and verified its essential role in bouquet formation during early meiosis. In zygo1, both zygotene chromosome huddling and telomere clustering were destroyedThe suppressed telomere clustering in pair1 zygo1 and Oscom1 zygo1 double mutants, together with the altered localization of OsSAD1 in zygo1 further proved the significant function of ZYGO1 in bouquet formation. In addition, the interaction between ZYGO1 and the rice SKP1-like protein 1 (OSK1) suggested that ZYGO1 might modulate bouquet formation as a component of the SKP1-Cullin1-F-box (SCF) complex. Although DNA double-strand break (DSB) formation and early recombination element installation normally occurred, there were defects in full-length pairing and synaptonemal complex (SC) assembly in zygo1. Furthermore, crossover (CO) formation was disturbedand HEI10 foci were restricted to the partially-synapsed chromosome region, indicating that CO reduction might be caused by the failure in full-length chromosome alignment in zygo1. Therefore, we propose that ZYGO1 mediates bouquet formation to efficiently promote homologous pairingsynapsis and CO formation in rice meiosis.

 
 

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