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Nature子刊:中科院动物所李卫研究组揭示减数分裂过程中花束期端粒保护新机制

摘要 : 2018年1月8日,国际学术权威刊物自然出版集团旗下子刊《Cell Death & Differentiation》杂志在线发表了中国科学院动物研究所李卫研究组的一篇研究论文,研究报道了减数分裂过程中花束期端粒保护新机制。
2018年1月8日,国际学术权威刊物自然出版集团旗下子刊《Cell Death & Differentiation》杂志在线发表了中国科学院动物研究所李卫研究组的一篇研究论文,研究报道了减数分裂过程中花束期端粒保护新机制。李卫研究组博士生王丽娜和瑞典Gothenburg大学的涂兆伟博士为论文共同第一作者,李卫研究员为论文通讯作者。 端粒是存在于真核细胞染色体末端的一小段DNA-蛋白质复合体,对于保持染色体的完整性和控制细胞分裂周期具有不可替代的作用。端粒长度反映细胞复制史及复制潜能,被称作细胞寿命的“有丝分裂钟”。端粒在减数分裂过程中同样发挥重要的作用,减数分裂前期存在一个特殊的时相——花束期。此时,端粒聚集在细胞核内特定的区域,形成类似花束的结构,其对于程序性DSB的修复、同源染色体的联会,以及同源重组的发生具有重要的作用。花束期的端粒之间彼此靠近,构成一个异常拥挤的微环境,导致他们极易发生黏连。但是,对于减数分裂过程中端粒末端的保护机制的研究尚未有报道。 近期李卫研究组利用TRF1敲除小鼠模型研究发现TRF1作为端粒保护蛋白的成分之一,直接参与到端粒末端向核膜的锚定以及端粒完整性的保护过程中,在精子发生过程中发挥重要的作用。研究结果显示,Trf1的敲除导致雄性小鼠不育,睾丸变小且几乎没有成熟精子产生,这与临床上的无精子症高度相似。组织学检测发现,Trf1敲除的小鼠睾丸中生殖细胞大量丢失,凋亡细胞明显增多。机制研究发现,TRF1的缺失破坏了端粒末端与核膜的锚定,从而严重影响了程序性DSB的修复,同源染色体的配对、联会以及同源重组过程,使得大量的减数分裂细胞阻滞在减数分裂前期的粗线期;同时TRF1的缺失引起端粒末端的粘连,染色体分离异常,减数分裂进一步阻滞在减数分裂的中期,最终导致生殖细胞大量凋亡。该研究揭示了端粒相关蛋白在减数分裂过程中主要发挥两方面的作用,一是介导端粒向内核膜的锚定,二是发挥端粒末端保护的作用,防止染色体末端黏连的发生。进一步的研究发现TRF1,Speedy A和CDK2都可以同时参与到这两个过程当中。TRF1通过Speedy A这个支架蛋白,与CDK2间接结合,从而将端粒直接锚定在内核膜上,促进减数分裂正常进行,并发挥端粒末端保护的作用。从而揭示了减数分裂过程中花束期这一特定时相端粒保护的独特新机制。 TRF1等蛋白在花束期促进端粒与核膜的锚定并防止他们之间的融合 原文链接: Dual roles of TRF1 in tethering telomeres to the nuclear envelope and protecting them from fusion during meiosis 原文摘要: Telomeres integrity is indispensable for chromosomal stability by preventing chromosome erosion and end-to-end fusions. During meiosis, telomeres attach to the inner nuclear envelope and cluster into a highly crowded microenvironment at the bouquet stage, which requires specific mechanisms to protect the telomeres from fusion. Here, we demonstrate that germ cell-specific knockout of a shelterin complex subunit, Trf1, results in arrest of spermatocytes at two different stages. The obliterated telomere-nuclear envelope attachment in Trf1-deficient spermatocytes impairs homologue synapsis and recombination, resulting in a pachytene-like arrest, while the meiotic division arrest might stem from chromosome end-to-end fusion due to the failure of recruiting meiosis specific telomere associated proteins. Further investigations uncovered that TRF1 could directly interact with Speedy A, and Speedy A might work as a scaffold protein to further recruit Cdk2, thus protecting telomeres from fusion at this stage. Together, our results reveal a novel mechanism of TRF1, Speedy A, and Cdk2 in protecting telomere from fusion in a highly crowded microenvironment during meiosis. 来源: Cell Death&Differentiation 浏览次数:0

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