Как хромосомы находят друг друга: ключевую роль играют центромеры
Исследователи из Института медицинских исследований Стоуэрс раскрыли критический ранний этап мейоза — особого типа деления клеток, обеспечивающего генетическое разнообразие у организмов, размножающихся половым путем. Работа, опубликованная 8 ноября 2011 года в Current Biology, проясняет роль центромер в формировании синаптонемного комплекса (СК).
Важность точного мейоза
"Неудача мейотического деления — вероятно, самая частая причина спонтанного аборта и причина ряда врожденных дефектов, таких как синдром Дауна", — говорит руководитель исследования Р. Скотт Хоули, Ph.D.
Мейоз уменьшает число хромосом в половых клетках вдвое, обеспечивая передачу правильного набора от родителей потомству. Поскольку хромосомы парные (23 пары у человека), они должны точно найти свою гомологичную пару перед разделением.
Проблема поиска пары
"Хромосома 1 от вашего отца должна спариться с хромосомой 1 от вашей матери, хромосома 2 от отца — с хромосомой 2 от матери и так далее", — объясняет Хоули. "Это самый критический этап всего мейотического процесса. Если ошибиться здесь, всё остальное потерпит неудачу".
Разные стратегии у модельных организмов
У таких организмов, как дрожжи и нематода Caenorhabditis elegans, для облегчения поиска используются концы хромосом, которые собираются в кластеры у ядерной оболочки.
Однако у плодовой мушки Drosophila melanogaster (классический объект для изучения мейоза) концы хромосом устроены иначе и не могут кластеризоваться подобным образом.
Открытие у дрозофилы
Новое исследование показывает, что у дрозофил вместо концов хромосом кластеризуются центромеры — специальные структуры, отвечающие за движение хромосом при делении клетки.
Синапсис (образование СК) инициируется именно в области кластеризованных центромер, а затем распространяется вдоль плеч хромосом.
Значение открытия
- Полученные данные могут быть применимы не только к дрозофилам, поскольку есть свидетельства, что синапсис также начинается у центромер и у других организмов.
- Кластеризация центромер может играть роль и на более поздних этапах мейоза, когда хромосомы разделяются.
- Работа — пример науки, основанной на наблюдении. Исследователи не планировали изучать инициацию мейоза, а изучали общую биологию его ранних стадий.
Ключевое наблюдение
Постдокторант и первый автор статьи Сатоми Такео, Ph.D., заметила связь между кластеризацией центромер и началом образования СК: "Я смотрела уставшими глазами на анализируемые клетки и вдруг начала рассматривать пятна, которые раньше игнорировала... пока не увидела эту связь. После просмотра множества изображений я написала Скотту: 'Это действительно важно, правда??' С этим открытием всё остальное начало обретать смысл".