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Studio: La ricombinazione è cruciale per la segregazione adeguata dei cromosomi nelle celle di germi

Dagli impianti dell'avocado al lievito del panettiere, gli esseri umani alle zebre, organismi sessualmente di riproduzione devono creare le cellule germinali che contengono la metà del numero dei cromosomi hanno trovato in un somatocita tipico. Quando queste cellule germinali -- quali sperma e l'uovo -- prossimo insieme durante la fertilizzazione, il numero regolare dei cromosomi è riparato.

Il trattamento biologico che produce le cellule germinali è un tipo di meiosi chiamata divisione cellulare. Come conseguenza della meiosi, ogni cellula germinale contiene soltanto una copia di ciascuno dei cromosomi accoppiati trovati in un somatocita. (In esseri umani, quello è 23 cromosomi contro i 46 usuali).

Oltre a diminuire il numero di cromosoma, la meiosi egualmente mescola il materiale genetico sui cromosomi materni e paterni che sono trovati in ciascuna delle nostre celle. I cromosomi rompono e poi operazione swap i segmenti attraversando tra loro prima del essere diviso nelle cellule figlie.

Ciò che mescola è perché voi ed i vostri fratelli germani sembrano differenti malgrado avere gli stessi genitori: Lo sperma e l'uovo che sono venuto insieme a farvi ciascuno hanno contenuto una combinazione unica di cromosomi materni e paterni.

La meiosi è uno dei trattamenti più importanti in tutto di biologia, eppure molta è rimanere misteriosa circa i sui fondamenti. In particolare, lungamente è stato una domanda come i piccoli cromosomi non si perdono nel riordino di rottura e di ricombinazione quando fa concorrenza ai cromosomi dieci volte la loro dimensione.

Abbiamo saputo per un po'che i più piccoli cromosomi hanno un'più alta tariffa delle rotture del doppio filo del DNA -- le rotture che ricombinazione iniziata. La S “ma era poco chiare come i piccoli cromosomi riescono a perforare sopra il loro peso in termini di fabbricazione delle queste rotture.„

Scott Keeney, biologo molecolare, istituto di Sloan Kettering, Accademia nazionale delle scienze

Ora, dice, un gruppo dal suo laboratorio ha risolto il puzzle. Hajime Murakami, un ricercatore senior nel laboratorio di Keeney, piombo la ricerca ed è un autore co-corrispondente, con il Dott. Keeney, su un nuovo documento che descrive i loro risultati pubblicati il 6 maggio nella natura del giornale.

Non fate, dimenticare circa me

Per i cromosomi, la ricombinazione non è appena efficaci mezzi di generazione della diversità genetica. È egualmente cruciale per la segregazione adeguata dei cromosomi nelle celle di germi. Se questa ricombinazione non accade, quindi la segregazione dei cromosomi accade a caso e può provocare una distribuzione disuguale dei cromosomi nelle cellule figlie. Avendo il numero sbagliato dei cromosomi in un uovo o in uno sperma è chiamato un aneuploide ed è una causa principale dei difetti di nascita.

Il primo punto della ricombinazione sta rompendo i due fili di doppia elica del DNA -- ha chiamato una rottura del doppio filo (DSB). Le proteine speciali (uno Spo11 chiamato compreso, che il Dott. Keeney ha scoperto più di due decadi fa) creano DSBs in cromosomi. I membri materni e paterni di ogni paio del cromosoma poi trovano uno un altro ed il cromosoma non rotto è usato mentre un modello per riparare l'irrompere il cromosoma rotto.

Dopo che questo trattamento di rottura e la riparazione, i cromosomi materni e paterni essenzialmente sono legati insieme, tali che se tiraste uno avreste portato il suo partner con. Risulta che questa legatura temporanea del nodo è una parte cruciale del modo che le celle sanno che i due membri delle paia del cromosoma sono pronti ad essere scinto nelle celle differenti. Ogni paio del cromosoma, quindi, ha bisogno almeno di un DSB di assicurare che ottenga segregato correttamente.

“Se la formazione di DSB fosse un trattamento casuale, accadente ciecamente attraverso tutti i cromosomi, quindi voi prevederebbe che i cromosomi molto piccoli a volte ottenessero saltati,„ il Dott. Murakami dice. “Ma quello non accade tipicamente.„

Se il fatto, dice, piccoli cromosomi ha un'più alta tariffa di rottura e di ricombinazione che più lungamente i cromosomi per una lunghezza data di DNA.

Il Dott. Keeney, il Dott. Murakami ed i loro colleghi ora mostrano come questo accade: Dal reclutamento dadei più delle proteine che rompono i cromosomi per iniziare la ricombinazione e dalla tenuta sopra a loro per i cromosomi più lunghi e piccoli assicuri che non siano dimenticati.

Dando a piccoli cromosomi una spinta

I ricercatori sono giunto alle loro conclusioni con una serie di esperimenti eleganti eseguiti nel saccharomyces cerevisiae del lievito, un organismo eucariotico semplice con 16 cromosomi, compreso tre che sono molto piccoli. In un esperimento hanno chiesto: che cosa accadrebbe se rendeste un breve cromosoma lungo fissandolo ad un vicino più lungo; però si comporterebbe come un breve cromosoma in termini di reclutamento dei fattori di rottura? La risposta era sì.

Egualmente hanno chiesto che cosa sarebbe accaduto se rendeste un cromosoma lungo breve tagliandolo a pezzi a metà; si comporterebbe come un breve cromosoma? Non ha fatto. Questi risultati indicano che c'è un fattore che è intrinseco ad un piccolo cromosoma che determina il suo comportamento, piuttosto che la sua dimensione di per sé.

Questa “spinta„ extra che i piccoli cromosomi fanno spiegare le guide come possono perforare sopra il loro peso, assicurando ricombinazione su ogni cromosoma, non importa come piccolo.