Cell：缺少它们 染色体交换出问题

　　

生物通报道：来自加州大学戴维斯分校的研究人员发表了题为“Delineation of Joint Molecule Resolution Pathways in Meiosis Identifies a Crossover-Specific Resolvase”的文章，在酵母中发现了三种酶对于染色体配对交换具有重要意义，这不仅对于染色体相关疾病，生育等具有重要意义，而且也有助于肿瘤等疾病的研究，相关成果公布在Cell杂志上。

文章的通讯作者是加州大学戴维斯分校微生物学教授，HHMI研究员Neil Hunter，这位科学家以酵母为材料，致力于染色体重组交换研究。据EurekAlert报道，对于这一成果，他表示，减数分裂过程中，细胞中染色体重组配对，相互沟通，能分裂产生精子和卵子。

染色体携带着遗传信息，重要性不言而喻，染色体一旦发生畸变就会造成染色体病，比如我们熟知的唐氏综合征，也就是21号染色体多出一个拷贝造成的。还有些染色体的结构异常属于携带者异常，给人类造成的异常表面看不出来，但却影响人的生育能力，只造成胚胎先天发育异常，而使人类发生反复自然流产或后代先天智力低下及多发畸形，甚至可造成终生不能生育。

在这篇文章中，研究人员在酵母中找到了可能切割DNA从而形成交换的酶，染色体需要相互交换连接，这种作用对于染色体的准确整理，以及形成具有正确数量的染色体的精子和卵子具有关键作用。交换DNA片段也在进化中起到了关键的作用，是进化的一个方面。

研究证明，每一对染色体必须包含至少一个交换，当出现超过两个交换的时候，基因组就会变得不稳定。Hunter教授说，“必需存在某些酶，确保至少发生一次交换，并且不会太多”。

因此研究组就此展开了研究，他们发现了其中的奥秘——三种酵母酶：Mlh1、Mlh3和 Sgs1参与了DNA切割，进行交换。

这项研究还发现在人类细胞中，这三种酶的同源异构体在肿瘤抑制方面也扮演了重要角色，比如在一种遗传性结肠癌中，人类的MLH1 和MLH3发生了突变。而BLM（人类中的Sgs1的同源异构体）在一种称为布卢姆綜合症（Bloom syndrome）的疾病中发生了突变——这种疾病是一种罕见的常染色体隐性遗传病，患者DNA修复中的重组跨越系统有缺陷，因而对中度烷化剂敏感，白血病、淋巴瘤易感。

Hunter教授说，“Sgs1最令人吃惊”，“之前我们已经了解到这种酶的作用是帮助解开DNA，防止交换，而这一新发现的功能被其它酶掩盖了”。

除了这篇Cell文章之外，4月份的Molecular Cell杂志也发表了一篇题为“BLM Helicase Ortholog Sgs1 Is a Central Regulator of Meiotic Recombination Intermediate Metabolism”的文章，也聚焦于于BLM和Sgs1，感兴趣的读者可以看看。（生物通：张迪）

原文摘要：

Delineation of Joint Molecule Resolution Pathways in Meiosis Identifies a Crossover-Specific Resolvase

At the final step of homologous recombination, Holliday junction-containing joint molecules (JMs) are resolved to form crossover or noncrossover products. The enzymes responsible for JM resolution in vivo remain uncertain, but three distinct endonucleases capable of resolving JMs in vitro have been identified: Mus81-Mms4(EME1), Slx1-Slx4(BTBD12), and Yen1(GEN1). Using physical monitoring of recombination during budding yeast meiosis, we show that all three endonucleases are capable of promoting JM resolution in vivo. However, in mms4 slx4 yen1 triple mutants, JM resolution and crossing over occur efficiently. Paradoxically, crossing over in this background is strongly dependent on the Blooms helicase ortholog Sgs1, a component of a well-characterized anticrossover activity. Sgs1-dependent crossing over, but not JM resolution per se, also requires XPG family nuclease Exo1 and the MutL complex Mlh1-Mlh3. Thus, Sgs1, Exo1, and MutL together define a previously undescribed meiotic JM resolution pathway that produces the majority of crossovers in budding yeast and, by inference, in mammals.