stringtranslate.com

Синаптонемный комплекс

Схема синаптонемного комплекса на разных стадиях профазы I
A Гомологичные хромосомы (светло-голубые) выравниваются и синапсируют друг с другом посредством поперечных нитей (черные линии) и продольных нитей (темно-синие). Рекомбинационные узелки (серые эллипсоиды) в центральной области могут помочь в завершении рекомбинации. Хроматин (красные петли) прикреплен к его половой ноге и пальцу, простираясь от обеих сестринских хроматид. B Верх: Набор томатных SC. Хроматиновые «оболочки» видны вокруг каждого SC. Внизу: Два томатных SC с удаленным хроматином, что позволяет выявить кинетохоры («шарообразные» структуры) в центромерах.

Синаптонемный комплекс ( SC ) представляет собой белковую структуру, которая образуется между гомологичными хромосомами (двумя парами сестринских хроматид ) во время мейоза и, как полагают, опосредует синапсис и рекомбинацию во время профазы I во время мейоза у эукариот . В настоящее время считается, что SC функционирует в первую очередь как каркас, позволяющий взаимодействующим хроматидам завершать свою кроссоверную деятельность. [1]

Состав

Синаптонемный комплекс представляет собой трехкомпонентную структуру, состоящую из двух параллельных боковых областей и центрального элемента. Эта «трехкомпонентная структура» наблюдается во время стадии пахитены первой мейотической профазы , как у самцов, так и у самок во время гаметогенеза . До стадии пахитены, во время лептонемы, боковые элементы начинают формироваться, и они инициируют и завершают свое спаривание во время стадии зиготены. После окончания пахинемы SC обычно разбирается и больше не может быть идентифицирован. [2]

У людей были охарактеризованы три специфических компонента синаптонемального комплекса: белок SC-1 (SYCP1), белок SC-2 (SYCP2) и белок SC-3 ( SYCP3 ). Ген SYCP1 находится на хромосоме 1p13; ген SYCP2 находится на хромосоме 20q13.33; а ген SYCP3 находится на хромосоме 12q. [3]

Синаптонемный комплекс был описан Монтроузом Дж. Мозесом в 1956 году в первичных сперматоцитах рака и Д. Фосеттом в сперматоцитах голубя, кошки и человека. [4] Как видно с помощью электронного микроскопа, синаптонемный комплекс образован двумя «боковыми элементами», в основном образованными SYCP3 и вторично SYCP2, «центральным элементом», который содержит по крайней мере два дополнительных белка и аминоконцевую область SYCP1, и «центральной областью», охватывающей два боковых элемента, которая содержит «поперечные нити», состоящие в основном из белка SYCP1. [3]

СК можно увидеть с помощью светового микроскопа, используя окрашивание серебром, или с помощью иммунофлуоресцентных методов, которые маркируют белки SYCP3 или SYCP2.

Сборка и разборка

Формирование SC обычно отражает спаривание или « синапсис » гомологичных хромосом и может использоваться для проверки наличия аномалий спаривания у особей, несущих хромосомные аномалии, как по количеству, так и по структуре хромосом. [5] Половые хромосомы у самцов млекопитающих показывают только «частичный синапсис», поскольку они обычно образуют только короткий SC в паре XY. SC показывает очень небольшую структурную изменчивость среди эукариотических организмов, несмотря на некоторые существенные различия в белках. У многих организмов SC несет один или несколько «рекомбинационных узелков», связанных с его центральным пространством. Считается, что эти узелки соответствуют зрелым генетическим рекомбинационным событиям или «кроссоверам». У самцов мышей гамма-облучение увеличивает мейотические кроссоверы в SC. Это указывает на то, что экзогенно вызванные повреждения ДНК , вероятно, восстанавливаются путем кроссинговерной рекомбинации в SC. [3] Обнаружение взаимодействия между структурным компонентом SC [синаптонемальным центральным элементом белка 2 (SYCE2)] и рекомбинационным белком репарации RAD51 также предполагает роль SC в репарации ДНК.

В процессе развития клетки синаптонемный комплекс исчезает в поздней профазе мейоза I. Он образуется во время зиготены.

Рак

Хотя белок синаптонемного комплекса 2 (SYCP2) является мейотическим белком, он аномально и часто экспрессируется при раке молочной железы и яичников . Экспрессия белка SYCP2 при этих видах рака связана с широкой резистентностью к препаратам, вызывающим повреждение ДНК , т. е. препаратам, вызывающим реакцию на повреждение ДНК (DDR). [6] SYCP2 используется для восстановления двухцепочечных разрывов ДНК с помощью гомологичной рекомбинации , сопряженной с транскрипцией . [6] SYCP2, по-видимому, придает раковым клеткам устойчивость к терапевтическим агентам, повреждающим ДНК, путем стимуляции восстановления двухцепочечных разрывов, опосредованного R-петлей. [6] Таким образом, ингибирование экспрессии SYCP2 изучается в целях улучшения терапии рака молочной железы и яичников. [6]

Необходимость в эукариотах

Теперь очевидно, что синаптонемный комплекс не требуется для генетической рекомбинации в некоторых организмах. Например, у простейших инфузорий, таких как Tetrahymena thermophila и Paramecium tetraurelia, генетический кроссинговер , по-видимому, не требует образования синаптонемного комплекса. [7] [8] Исследования показали, что не только SC формируется после генетической рекомбинации, но и мутантные дрожжевые клетки, неспособные собирать синаптонемный комплекс, все еще могут участвовать в обмене генетической информацией. Однако у других организмов, таких как нематода C. elegans , образование хиазм требует образования синаптонемного комплекса.

Ссылки

  1. ^ Page SL, Hawley RS (2004-10-08). «Генетика и молекулярная биология синаптонемного комплекса». Annual Review of Cell and Developmental Biology . 20 (1): 525–58. doi :10.1146/annurev.cellbio.19.111301.155141. PMID  15473851.
  2. ^ Yang F, Wang PJ (2009). «Синаптонемный комплекс млекопитающих: каркас и дальше». Genome Dynamics . 5 : 69–80. doi : 10.1159/000166620. ISBN 978-3-8055-8967-3. PMID  18948708.
  3. ^ abc Bolcun-Filas E, Hall E, Speed ​​R, Taggart M, Grey C, de Massy B и др. (февраль 2009 г.). «Мутация гена Syce1 у мышей нарушает синапсис и предполагает связь между структурными компонентами синаптонемного комплекса и репарацией ДНК». PLOS Genetics . 5 (2): e1000393. doi : 10.1371/journal.pgen.1000393 . PMC 2640461 . PMID  19247432. 
  4. ^ Moses, Montrose J. (1968-12-01). «Синаптинемальный комплекс». Annual Review of Genetics . 2 (1): 363–412. doi :10.1146/annurev.ge.02.120168.002051. ISSN  0066-4197.
  5. ^ Zickler D, Kleckner N (1999-12-01). «Мейотические хромосомы: интегрирующая структура и функция». Annual Review of Genetics . 33 (1): 603–754. doi :10.1146/annurev.genet.33.1.603. PMID  10690419.
  6. ^ abcd Ван Ю, Гао Б, Чжан Л, Ван X, Чжу X, Ян Х, Чжан Ф, Чжу X, Чжоу Б, Яо С, Нагаяма А, Ли С, Оуян Дж, Ко С.Б., Эйзенхауэр Э.Л., Заррелла Д., Лу К., Руэда Б.Р., Цзоу Л., Су XA, Йеку О, Эллисен Л.В., Ван XS, Лан Л. (февраль 2024). «Мейотический белок SYCP2 придает устойчивость к агентам, повреждающим ДНК, посредством репарации ДНК, опосредованной R-петлей». Нат Коммун . 15 (1): 1568. doi : 10.1038/s41467-024-45693-2. ПМЦ 10881575 . ПМИД  38383600.  В данной статье использован текст из этого источника, доступный по лицензии CC BY 4.0.
  7. ^ Lukaszewicz A, Howard-Till RA, Loidl J (ноябрь 2013 г.). «Нуклеаза Mus81 и геликаза Sgs1 необходимы для мейотической рекомбинации у простейших, лишенных синаптонемного комплекса». Nucleic Acids Research . 41 (20): 9296–309. doi :10.1093/nar/gkt703. PMC 3814389. PMID  23935123 . 
  8. ^ Chi J, Mahé F, Loidl J, Logsdon J, Dunthorn M (март 2014 г.). «Мейозный генный инвентарь четырех инфузорий выявляет преобладание синаптонемного комплексно-независимого пути кроссовера». Молекулярная биология и эволюция . 31 (3): 660–72. doi : 10.1093/molbev/mst258 . PMID  24336924.

Внешние ссылки

На Викискладе есть медиафайлы по теме Синаптонемный комплекс .