Spo11
| Identyfikatory | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| SPO11 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| , CT35, SPATA43, TOPVIA, inicjator mejotycznych pęknięć dwuniciowych, SPO11 inicjator mejotycznych pęknięć dwuniciowych, rekombinacja mejotyczna, Spo11, Meiotic_Spo11, IPR013048, Spo11, TOPOVIA Identyfikatory | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| zewnętrzne | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Wikidane | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Spo11 jest białkiem , które u ludzi jest kodowane przez gen SPO11 . Spo11, w kompleksie z mTopVIB, tworzy podwójne pęknięcia nici, aby zainicjować rekombinację mejotyczną . Jego centrum aktywne zawiera tyrozynę, która łączy się i dysocjuje z DNA w celu promowania tworzenia pęknięć. Jedno białko Spo11 jest zaangażowane w nić DNA, tak więc dwa białka Spo11 biorą udział w każdym zdarzeniu pęknięcia dwuniciowego.
Wymiana genetyczna między dwiema cząsteczkami DNA w drodze rekombinacji homologicznej rozpoczyna się od pęknięcia obu nici DNA — nazywanego pęknięciem podwójnej nici — a rekombinacja jest rozpoczynana przez enzym endonukleazę , który przecina cząsteczkę DNA, która „otrzymuje” wymieniony DNA. W mejozie enzymem jest SPO11, który jest spokrewniony z topoizomerazami DNA . Topoizomerazy zmieniają DNA poprzez przejściowe rozerwanie jednej lub obu nici, przepuszczenie nieprzerwanej nici DNA lub nici DNA przez pęknięcie i naprawę pęknięcia; przerwane końce DNA są kowalencyjnie połączone z topoizomerazą. SPO11 jest podobnie przyczepiony do DNA, gdy tworzy pęknięcia dwuniciowe podczas mejozy.
Rekombinacja mejotyczna
Uważa się, że SPO11 odgrywa dominującą rolę w inicjowaniu rekombinacji mejotycznej . Jednak rekombinacja może również zachodzić przez alternatywne mechanizmy niezależne od SPO11, które można badać eksperymentalnie przy użyciu spo11 .
W pączkujących drożdżach Saccharomyces cerevisiae defekty mejotyczne w rekombinacji i dysjunkcji chromosomów mutantów spo11 są łagodzone przez napromieniowanie X. To odkrycie wskazuje, że uszkodzenia DNA wywołane promieniowaniem rentgenowskim mogą zainicjować rekombinację krzyżową prowadzącą do właściwej dysjunkcji niezależnie od SPO11.
U robaka Caenorhabditis elegans homolog spo11 jest zwykle wykorzystywany do inicjacji rekombinacji mejotycznej. Jednak przerwy wywołane promieniowaniem mogą również inicjować rekombinację w mutantach usuniętych dla tego spo11 .
Deaminacja cytozyny powodująca niedopasowanie dU:dG jest jedną z najczęstszych zmian polegających na zmianie pojedynczej zasady w niereplikującym się DNA. Mutanty Spo11 drożdży rozszczepialnych Schizosaccharomyces pombe i C. elegans ulegają mejotycznej rekombinacji krzyżowej i właściwej segregacji chromosomów, gdy w ich DNA powstają zmiany dU:dG. Ta rekombinacja krzyżowa nie obejmuje tworzenia dużej liczby pęknięć dwuniciowych, ale wymaga glikozylazy uracylu DNA, enzymu, który usuwa uracyl ze szkieletu fosfodiestrowego DNA i inicjuje naprawę przez wycięcie zasady. W związku z tym zaproponowano, że naprawa uszkodzeń DNA przez wycięcie zasady, takich jak zasada uracylowa, miejsce bezzasadowe lub jednoniciowe nacięcie, jest wystarczająca do zainicjowania mejotycznej rekombinacji krzyżowej w S. pombe i C. elegans .
U S. pombe mutant wadliwy w homologu spo11 Rec12 ma niedobór rekombinacji mejotycznej. Jednak rekombinacja może zostać przywrócona do poziomu zbliżonego do normalnego przez delecję w rad2 , genie kodującym endonukleazę zaangażowaną we fragment Okazaki przetwarzanie (Farah i in., 2005). Zwiększono zarówno rekombinację krzyżową, jak i nie krzyżową, ale pęknięcia dwuniciowe były niewykrywalne. Na podstawie właściwości biochemicznych delecji rad2 zaproponowano, że rekombinacja mejotyczna może być inicjowana przez uszkodzenia DNA inne niż pęknięcia dwuniciowe, takie jak nacięcia i luki, które gromadzą się podczas premejotycznej replikacji DNA, gdy przetwarzanie fragmentu Okasaki jest niewystarczające.
Powyższe ustalenia wskazują, że uszkodzenia DNA wynikające z różnych źródeł mogą być naprawiane przez rekombinację mejotyczną i że taki proces może zachodzić niezależnie od SPO11.
Brak u niektórych gatunków płciowych
, że najnowszy wspólny przodek ameb społecznych rodzajów Dictyostelium , Polysphondylium i Acytostelium nie miał genu Spo11 . Taki przodek prawdopodobnie żył kilkaset milionów lat temu. Dictyostelium discoideum i Polysphondylium pallidum są zdolne do mejotycznego rozmnażania płciowego (patrz rozmnażanie płciowe D. discoideum i rozmnażanie płciowe P. pallidum ). Bloomfield spekulował, że uśpione komórki w glebie mogą być narażone na wiele rodzajów stresu, takich jak wysuszenie lub promieniowanie, które mogą wywołać spontaniczne uszkodzenie DNA . Takie uszkodzenie spowodowałoby, że indukcja pęknięć dwuniciowych przez Spo11 byłaby zbędna do inicjacji rekombinacji podczas mejozy, a tym samym wyjaśniałaby jej brak w tej grupie.