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韩方普研究组在植物染色体分离和取向研究取得进展

  染色体正确分离和精确的取向是保证生物体的发育、基因组的稳定及配子正确形成的前提。植物细胞有丝分裂在中期染色体形成双取向(bi-orientation),减数分裂I同源染色体配对形成二价体染色体的取向是但取向(mono-orientation),减数分裂II中期染色体形成类似有丝分裂的染色体取向。非常有趣的科学问题,为什么减数分裂需要进行两次不同的染色体分离并形成不同的取向?是什么因子控制或决定这样过程。激酶-磷酸化-保护蛋白(The Bub1-H2Aph-Sgo1)的通路及与纺锤体组装检测复合物(spindle assembly checkpoint (SAC) components)在酵母和哺乳动物研究发现,这类复合物对姊妹染色体单体和染色体分离起非常重要的作用。在植物细胞分裂,特别是植物减数分裂过程中,了解非常少。中国科学院遗传与发育生物学研究所韩方普研究组以玉米减数分裂突变体及玉米特殊的小染色体研究组蛋白H2AT133位点的磷酸化以及相关激酶,这些复合物在染色体单体取向和染色体分离的作用。玉米中,与前人的研究不同,Bub1-SGO1 的招募与REC8 粘链(cohesion)蛋白无关,SGO蛋白不能保护减数分裂I的染色体着丝粒完整而发生姊妹染色单体提早分离。ChIP-seq结果表明:H2AphThr133的磷酸化间期主要发生在CENH3的核小体上,随着细胞周期的进行,磷酸化逐渐扩增到内侧着丝粒以及近着丝粒区域,这也是为什么失去活性的着丝粒没有组蛋白H2AThr133的磷酸化信号(Dong and Han 2012)。 

 

  本工作详细研究Bub1的定位及细胞周期变化,结合RNAi与磷酸化信号变化,在特殊的微小染色体、玉米减数分裂突变体中发现这一复合物与减数分裂I染色体着丝粒的取向无关,与着丝粒的活性相关。在植物染色体取向和分离过程中,具有非常复杂的动态变化及调节机制。 

 

  上述初步研究结果于2017112日发表在New phytologist 杂志(DOI:10.1111/nph.14415),韩方普研究组的博士研究生苏汉东为论文第一作者。本项研究工作得到国家自然科学基金委的资助。