精子、孢子染色体压缩过程中的决定性分子

生物通报道：Wistar研究所的研究人员，首次发现一种在酵母染色体压缩过程中发挥关键作用的分子，在果蝇和小鼠的精子形成中，这种分子也发挥相同的活性。提示，控制染色体压缩的机制在进化过程中的保守性。9月15日《Genes & Development》新闻报道了这项新发现，并且在同一期刊上对实验的重大意义做了深入报道。

　　

生物通报道：高等生物中，遗传信息通过卵子、精子（或称配子）从亲代传递到子代。一些单细胞生物体如酵母，基因可以通过孢子（spores）在亲代和子代间传递。在这两种生殖策略中，遗传物质先加倍然后平均分配到配子或者单孢子中。在配子或者单孢子形成的末期，遗传物质（也称染色质）发生剧烈的压缩，体积锐减到原来的5%。

 

Wistar研究所的研究人员，通过研究酵母单孢子形成过程中控制遗传物质的机制，首次发现一种在染色体压缩过程中发挥关键作用的分子。他们证实：分子“标记”出现于压缩过程之前，并且其出现是压缩过程能够顺利完成的保证。另外，研究人员发现，在果蝇和小鼠的精子形成中，这种分子也发挥相同的活性，提示，控制染色体压缩的机制在进化过程中的保守性。9月15日《Genes & Development》新闻报道了这项新发现，并且在同一期刊上对实验的重大意义做了深入报道。

 

“这种分子标记在单孢子和精子内部基因组压缩过程中的关键时刻发挥作用，”论文初级作者、Wistar研究所研究员 Shelley L. Berger教授说，“当然在酵母和哺乳动物以外的生命形式中，这种分子标记对于的染色体压缩也可能发挥相似的作用，提示我们：压缩在进化过程中是非常非常重要的一个环节。”

 

Berger推测，压缩也许能够回答许多重要的生物学假说。

 

“DNA在配子中是以单链形式存在的，很容易断裂或者发生突变，”她说，“压缩能够保持基因组的稳定性。假如配子中的单链DNA受损，其很有可能断裂，然后以破坏性方式重新组装。”

 

她强调，双链DNA假如发生损伤，能够以剩下的一条单链为模板依据碱基互补原则重新修复损伤。

 

“在高等生物中，组装能够影响精子的可孕性和功能，继而影响物种的繁殖能力，”研究小组带头人、Thanuja Krishnamoorthy博士说，“我们有必要更好地了解精子形成过程中基因组装。”

 

实验中一直强调的分子是一种调节组氨酸的磷分子。组氨酸是一种环绕在DNA周围，与DNA共同组装成核小体的小分子蛋白。成串的核小体是染色体的结构基础。

 

Krishnamoorthy在酵母实验中检验观察结果。实验过程中，Krishnamoorthy改变了组氨酸上这种关键蛋白附着点。最后发现：这种蛋白不能附着在组氨酸上，压缩过程被严重抑制了。“我们发现实验酵母单孢子内部，染色质的体积明显变大，好像压缩过程消失了一样，” Berger说，“单孢子形成的成功率也明显下降了。”（生物通记者 子元）