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山東大學生殖醫學王順心教授課題組原創研究成果在Cell發表


生物探索月日,山東大學生殖醫學研究中心在減數分裂領域取得重大突破,研究成果「P-」發表於國際權威學術雜誌C。該研究發現並解析了交叉重組頻率在...

- 2019年3月15日13時58分
- 科學文摘 / 生物探索

生物探索3月15日,山東大學生殖醫學研究中心在減數分裂領域取得重大突破,研究成果「Per-nucleus crossover covariation and implications for

evolution」發表於國際權威學術雜誌Cell。該研究發現並解析了交叉重組頻率在同一減數分裂細胞的不同染色體之間協同變化這一重組調控新機制,揭示其在生物進化適應中的重要作用,並且為深入研究染色體結構與重組之間的關係及重組對生物進化適應的影響,提供了新思路。生殖醫學研究中心王順心教授為該文章的第一兼共同通訊作者,張亮然教授為共同通訊作者,山東大學為第一作者單位和通訊作者單位。

DOI:https://doi.org/10.1016/j.cell.2019.02.021

減數分裂是有性生殖的必經過程。精子和卵細胞必須經過減數分裂才能產生。減數分裂過程要發生同源染色體配對、聯會和重組等複雜的事件。交叉重組(crossover)是減數分裂的核心事件。交叉重組建立同源染色體之間的物理連接,保證染色體正確分離;同時會引起雙親遺傳物質相互交換,增加物種的遺傳多樣性。如果交叉重組不能形成或者其數目/分布異常,則會導致配子無法形成或產生異常配子。但是,人們對減數分裂交叉重組調控的分子機制,及其在生物進化適應中的意義,還缺乏深入了解。


王順心教授與張亮然教授等,對人及多種真核生物減數分裂交叉重組進行研究發現,同一細胞內各條染色體之間在重組頻率上存在協同變化。即同一細胞內如果一條染色體具有較高(低)的重組頻率,那麼該細胞內其餘每條染色體都傾向於具有較高(低)的重組頻率,最終導致該細胞具有較高(低)的重組頻率。進而揭示,不同染色體之間交叉重組頻率的協同變化,源於染色體軸長度的協同變化。交叉重組頻率的協同變化增加了不同減數分裂細胞之間及由其產生的不同配子之間重組頻率的差異。具有較高重組頻率的配子含有較多新的基因組合,由其產生的個體將獲得更多新的性狀,在環境改變時具有更好的適應能力;具有較低重組頻率的配子能保持親本的有益性狀,由其產生的個體在環境穩定時能更好地生存繁衍。

這是王順心教授和張亮然教授在Cell雜誌聯合發表的第2篇減數分裂研究論文。2017年3月,兩位教授在Cell雜誌發表了題為「Inefficient crossover maturation underlies elevated aneuploidy in human female

meiosis」的原創論文,發現女性減數分裂存在特異的「交叉重組成熟缺陷」,並闡明該「缺陷」是造成女性高頻率的染色體分離錯誤,進而導致高頻率的非整倍體卵細胞和胚胎的根本原因,被F1000評為女性減數分裂染色體錯誤分離機制研究的重大突破(a major breakthrough)。兩位教授的研究成果再次發表於Cell,標誌著他們在減數分裂領域的研究走在國際前列。

王順心,山東大學生殖醫學研究中心教授,山東大學「齊魯青年學者」,山東省「泰山學者」青年專家。主要從事減數分裂分子機制,以及減數分裂異常導致的不孕不育分子機理的研究。

張亮然,山東大學生殖醫學中心教授。主要從事減數分裂同源重組的分子機制、染色體不穩定性的分子機制等研究。


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