小鼠X连锁microRNA簇以拷贝数依赖的方式调控减数分裂检查点以及Prdm9驱动的杂交不育现象

《Proceedings of the National Academy of Sciences》：Mouse X-linked microRNA cluster regulates the meiotic checkpoint and Prdm9-driven hybrid sterility in a copy number–dependent manner

杂交不育与基因调控机制研究显示，Mir465 miRNA基因簇通过影响Prdm9介导的减数分裂重组热点与DM不兼容性导致家鼠杂交雄性不育。基因簇缺失可恢复生育能力并改善联会缺陷，同时增加全局重组率。该研究揭示Mir465作为联会检查点的双重作用（调控杂交不育与重组率），并证实其与Prdm9的互作是Dobzhansky-Muller不兼容性的分子实例。

　　

重要性

我们发现，Mir465 miRNA基因的拷贝数量在决定家鼠Mus musculus musculus与Mus musculus domesticus亚种杂交后代的不育性方面起着关键作用，这种不育性与Prdm9基因的不兼容性有关。删除Mir465基因簇后，不育的种间杂交后代的生育能力得以恢复，同源染色体的减数分裂联会问题得到改善，同时整体重组率也有所提高。此外，精子发生过程中的Mir465基因依赖性同样适用于常染色体易位杂合子的染色体不育情况，这进一步凸显了Mir465基因簇作为减数分裂检查点调控因子的作用。

摘要

在新物种形成过程中，不同种群之间的生殖障碍之一就是它们杂交后代的不育性。Mus musculus musculus与Mus musculus domesticus杂交后代中由Prdm9引发的雄性不育现象，依赖于PRDM9（一种决定减数分裂重组热点位置的组蛋白甲基转移酶）与位于杂交不育X2（Hstx2）位点上的未知X连锁遗传因子之间的相互作用。本研究证实，Mir465 microRNA（miRNA）基因簇正是这个导致杂交不育性的关键因子。研究发现，去除Mir465基因后，不育杂交后代的生育能力得以恢复，同源染色体的减数分裂联会也得到改善。此外，Mir465基因敲除还能使携带染色体易位的不育个体恢复精子发生能力，表明Mir465基因作为一个独立于Prdm9>亚种间不兼容性机制的减数分裂检查点发挥作用。同时，Mir465基因敲除还提高了杂交后代及亲本Mus m. domesticus小鼠的整体重组率。这表明Mir465基因同时调控着两个基因位点的表型：Hstx2（影响杂交后代生育性）和Meir1（控制重组率）。在所有检测的欧洲Mus m. musculus样本中均观察到Mir465基因簇的扩增现象，并且发现了其差异表达的靶标基因，这些证据表明这两个亚种之间的生殖障碍对Mir465基因拷贝数变化非常敏感。综上所述，Prdm9与Mir465之间的这种相互作用为密切相关的物种杂交后代中的Dobzhansky–Muller不兼容性提供了罕见实例，为进一步分子水平的研究提供了基础。