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Étude : La recombinaison est essentielle pour la ségrégation correcte des chromosomes dans des cellules germinales

Des centrales d'avocat à la levure du boulanger, les êtres humains aux zèbres, les organismes sexuellement de reproduction doivent produire les cellules germinales qui contiennent la moitié du nombre de chromosomes ont trouvé dans une cellule de fuselage typique. Quand ces cellules germinales -- comme le sperme et l'oeuf -- venez ensemble pendant la fécondation, le nombre régulier de chromosomes est remis.

Le procédé biologique qui produit des cellules germinales est un type de méiose appelée de division cellulaire. En raison de la méiose, chaque cellule germinale contient seulement une copie de chacun des chromosomes appareillés trouvés dans une cellule de fuselage. (Chez l'homme, c'est 23 chromosomes contre les 46 habituels).

En plus de réduire le numéro de chromosome, la méiose brouille également le matériel génétique sur les chromosomes maternels et paternels qui sont trouvés dans chacune de nos cellules. Les chromosomes brisent et puis échangent des segments en croisant plus d'entre eux avant d'être divisée en cellules de descendant.

Ce qui brouille est pourquoi vous et vos enfants de mêmes parents semblez différents en dépit de avoir les mêmes parents : Le sperme et l'oeuf qui sont venus ensemble pour vous effectuer chacun ont contenu une combinaison unique de chromosomes maternels et paternels.

La méiose est l'un des procédés les plus importants en tout de biologie, pourtant beaucoup est restée mystérieuse au sujet de ses connaissances de base. En particulier, c'a longtemps été une question comme les petits chromosomes ne perdent pas dans le pas traînant de se briser et de recombiner en concurrençant des chromosomes dix fois leur taille.

Nous avons su pendant un moment que de plus petits chromosomes ont un niveau supérieur d'interruptions de double-boucle d'ADN -- les interruptions qui recombinaison initiée. S « mais elle était peu clair comment les petits chromosomes parviennent à poinçonner au-dessus de leur grammage en termes d'effectuer ces interruptions. »

Scott Keeney, biologiste moléculaire, institut de Sloan Kettering, académie nationale des sciences

Maintenant, il dit, une équipe de son laboratoire a résolu le puzzle. Hajime Murakami, un scientifique supérieur de recherches dans le laboratoire de Keeney, a abouti la recherche et est un auteur Co-correspondant, avec M. Keeney, sur un article neuf décrivant le leur des découvertes 6 mai publié dans la nature de tourillon.

Ne faites pas vous, oublier moi

Pour des chromosomes, la recombinaison n'est pas simplement moyen efficace de produire de la diversité génétique. Il est également essentiel pour la ségrégation correcte des chromosomes dans des cellules germinales. Si cette recombinaison ne se produit pas, alors la ségrégation des chromosomes se produit fait au hasard et peut avoir comme conséquence une distribution inégale des chromosomes dans des cellules de descendant. Avoir le faux numéro des chromosomes dans un oeuf ou un sperme est appelé une aneuploidie et est une cause principale des anomalies congénitales.

La première étape de la recombinaison brise les deux boucles de la double helice d'ADN -- appelé une interruption de double-boucle (DSB). Les protéines spéciales (un Spo11 appelé y compris, que M. Keeney a découvert il y a plus de deux décennies) produisent DSBs en chromosomes. Les membres maternels et paternels de chaque paire de chromosome trouvent alors un un un autre, et le chromosome non-cassé est employé pendant qu'une matrice pour réparer l'interruption dans le chromosome cassé.

Après ce procédé de se briser et de réglage, les chromosomes maternels et paternels sont essentiellement attachés ensemble, tels que si vous tiriez sur un vous amèneriez son associé avec eux. Il s'avère que cet attachement temporaire du noeud est une partie essentielle de la manière dont les cellules savent que les deux membres des paires de chromosome sont prêts à être fractionnés dans différentes cellules. Chaque paire de chromosome a besoin, pour cette raison, au moins d'un DSB pour s'assurer qu'elle obtient isolée correctement.

« Si la formation de DSB étaient un procédé fait au hasard, se produisant aveugle en travers de tous les chromosomes, puis vous attendrait que les chromosomes très petits obtiendraient parfois sautés plus de, » M. Murakami dit. « Mais cela ne se produit pas type. »

Si le fait, il dit, de petits chromosomes ont un niveau supérieur de se briser et de recombiner que plus longtemps des chromosomes pour une longueur donnée d'ADN.

M. Keeney, M. Murakami, et leurs collègues montrent maintenant comment ceci se produit : En recrutant plus des protéines qui brisent des chromosomes pour commencer la recombinaison, et en se retenant en circuit sur eux pour de plus longs, petits chromosomes assurez-vous qu'ils ne sont pas oubliés.

Donnant à petits chromosomes un élan

Les chercheurs sont venus à leurs conclusions par une suite d'expériences élégantes entreprises dans les saccharomyces cerevisiae de levure, un organisme eucaryotique simple avec 16 chromosomes, y compris trois qui sont très petits. Dans une expérience ils ont demandé : ce qui se produirait si vous rendiez un chromosome court long en le fixant à un plus long voisin ; néanmoins se comporterait-il comme un chromosome court en termes de recruter les facteurs se brisants ? La réponse était oui.

Ils ont également demandé ce qui se produirait si vous rendiez un long chromosome court en le hachant dans la moitié ; se comporterait-elle comme un chromosome court ? Elle n'a pas fait. Ces résultats prouvent qu'il y a un facteur qui est intrinsèque à un petit chromosome qui détermine son comportement, plutôt que sa taille en soi.

Cette « poussée » supplémentaire que les petits chromosomes font expliquer des aides comment ils peuvent poinçonner au-dessus de leur grammage, assurant la recombinaison sur chaque chromosome, n'importe comment petit.