先简述一下这篇文章缘起何处:减数分裂过程中先发生DNA双链损伤(DSB),而后修复、联会、交叉互换,有文章发现减数分裂过程中DSB的发生依赖组蛋白甲基化酶PRDM9,很自然的文章作者想到读取甲基化修饰的蛋白,经过检索文献之类的,文章作者把目光放到了H3K4me3读取蛋白ZCWPW1上
先看ZCWPW1的表达情况:在各个器官均有表达,减数分裂过程中量会动态变化,定位在细胞核
睾丸内可见随减数分裂进展ZCWPW1在细胞核内分布会发生变化,到粗线期会只定位到xy染色体
卵巢内随减数分裂进展ZCWPW1倒是没有定位到特定染色体上
ZCWPW1的确会和三甲基化的组蛋白互作,文章作者做了ZCWPW1敲除的小鼠进行后续实验
在雄鼠上,敲掉ZCWPW1后,小鼠睾丸明显减小,对睾丸切片HE染色后发现敲除组内有凋亡细胞(箭头)、输精管要么空空如野(三角)、要么缺少减数分裂完全的细胞(星号),说明雄鼠ZCWPW1缺陷后精子形成受损
雌鼠ZCWPW1缺陷后8月龄时会发生卵泡缺乏,导致不孕
ZCWPW1缺陷后,表象是小鼠不孕不育,细胞、分子层面的变化如何呢?开始看雄鼠:敲掉ZCWPW1后,染色体联会受抑制(SYCP1和SYCP3为联会复合物蛋白,SYCP1定位在联会复合物中间,SYCP3定位在联会复合物两边分别靠近两条同源染色体)
用SIM超分辨技术看联会复合物细节:多个抗体看,发现SCWPW1缺陷后联会复合物的各元件定位准确,结构未受影响
对减数分裂分期进行统计发现减数分裂被阻滞在细线期和偶线期,粗线期明显减少,无法进入双线期
细线期、偶线期发生什么?DNA损伤修复啊(上次分享的文章很详细),上面的数据又说明被阻滞在了细线期和偶线期,所以看看损伤修复蛋白的情况,发现ZCWPW1缺陷后DNA修复不完全
交叉互换(CO)是由DNA损伤修复过来的,看看CO(用MLH1作marker)的形成,发现ZCWPW1缺陷后CO无法形成
又看ZCWPW1缺陷后重组蛋白的情况,首先是单链DNA结合蛋白RPA2,发现缺陷后RPA2过度积累
看两个重组酶,发现ZCWPW1缺陷后重组酶RAD51和DMC1也过度积累
前面观察到雄性小鼠DNA修复、联会、同源重组都受到了影响,联会、同源重组过程中端粒会定位到核膜,所以看看,发现ZCWPW1缺陷后端粒定位没受影响。综合起来,在雄鼠上,ZCWPW1缺陷后DNA损伤修复、染色体联会、同源重组受到影响,进而减数分裂、精子生成受限
雄鼠看完,开始看雌鼠,先分析减数分裂进展情况,发现分裂也受到了阻滞
敲掉ZCWPW1后雌鼠联会不受影响
敲除ZCWPW1后雌鼠CO形成不受影响
敲除ZCWPW1后雌鼠重组酶不受影响
在雌鼠上只观察到减数分裂延迟,减数分裂延迟是否和前面发现的8个月龄小鼠卵泡减少有关系呢?作者看了不同发育阶段卵巢内卵母细胞的量,发现ZCWPW1缺陷后卵母细胞会减少
ZCWPW1缺陷后不同性别小鼠减数分裂前期不同的变化很有意思,数据呈现出的只是敲除ZCWPW1后的某一方面结果,ZCWPW1的影响如何传递过去并不清楚,所以作者对雄鼠睾丸做了蛋白质组分析,挖掘出了一些蛋白的变化,可以辅助解释,做出一些猜想
减数分裂的重要结点(DNA损伤、修复、联会、交叉互换)已经研究的相对透彻,实验方法很成熟,笔者猜测这篇文章的作者一直跟进新出的减数分裂高分文章,看到有人挖出位于DNA损伤上游的组蛋白甲基化酶PRDM9后,从甲基化发散到甲基化reader,敲掉reader,把减数分裂的结点都做一遍,之后整理数据,应该就成文了̷̷
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