Spo11
| SPO11- | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| identifierare | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| , CT35, SPATA43, TOPVIA, initiator av meiotiska dubbelsträngade brytningar, SPO11 initiatorer av meiotiska dubbelsträngade brytningar, Meiotisk rekombination, Spo11, Meiotic_Spo11, IPR013048, Spo11, TOPOVIA Externa | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| IDs | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Wikidata | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Spo11 är ett protein som hos människor kodas av SPO11 -genen . Spo11, i ett komplex med mTopVIB, skapar dubbelsträngbrott för att initiera meiotisk rekombination . Dess aktiva ställe innehåller ett tyrosin som ligerar och dissocierar med DNA för att främja brottbildning. Ett Spo11-protein är inblandat per DNA-sträng, sålunda är två Spo11-proteiner involverade i varje dubbelsträngad break-händelse.
Genetiskt utbyte mellan två DNA-molekyler genom homolog rekombination börjar med ett brott i båda DNA-strängarna – kallat dubbelsträngsbrott – och rekombination startas av ett endonukleasenzym som skär DNA-molekylen som "tar emot" det utbytta DNA:t. I meios är enzymet SPO11, som är relaterat till DNA- topoisomeraser . Topoisomeraser förändrar DNA genom att tillfälligt bryta en eller båda strängarna, föra den obrutna DNA-strängen eller strängarna genom brytningen och reparera brytningen; de brutna ändarna av DNA är kovalent kopplade till topoisomeras. SPO11 är på liknande sätt fäst till DNA:t när det bildar dubbelsträngsbrott under meios.
Meiotisk rekombination
SPO11 anses spela en dominerande roll för att initiera meiotisk rekombination. Men rekombination kan också ske genom alternativa SPO11-oberoende mekanismer som kan studeras experimentellt med spo11- mutanter.
I spirande jäst Saccharomyces cerevisiae lindras de meiotiska defekterna i rekombination och kromosomdisjunktion av spol 1 -mutanter genom röntgenbestrålning. Detta fynd indikerar att röntgeninducerade DNA-skador kan initiera crossover-rekombination vilket leder till korrekt disjunktion oberoende av SPO11.
Hos masken Caenorhabditis elegans används vanligtvis en homolog av spo11 vid initieringen av meiotisk rekombination. Emellertid kan strålningsinducerade avbrott också initiera rekombination i mutanter som tagits bort för denna spol 1- homolog.
Deaminering av cytosin som resulterar i dU:dG-felmatchningen är en av de vanligaste singelbasförändrande lesionerna i icke-replikerande DNA. Spo11- mutanter av fissionsjästen Schizosaccharomyces pombe och C. elegans genomgår meiotisk crossover-rekombination och korrekt kromosomsegregation när dU:dG-lesioner produceras i deras DNA. Denna korsningsrekombination involverar inte bildandet av ett stort antal dubbelsträngsbrott, men kräver uracil-DNA-glykosylas, ett enzym som tar bort uracil från DNA-fosfodiester-ryggraden och initierar reparation av basexcision. Således föreslogs att basexcisionsreparation av DNA-skada såsom en uracilbas, ett abasiskt ställe eller ett enkelsträngat hack är tillräckligt för att initiera meiotisk korsningsrekombination i S. pombe och C. elegans .
I S. pombe är en mutant som är defekt i spol 1- homologen Rec12 bristfällig i meiotisk rekombination. Rekombination kan emellertid återställas till nära normala nivåer genom en deletion i rad2 , en gen som kodar för ett endonukleas involverat i Okazaki-fragmentbearbetning (Farah et al., 2005). Både korsningsrekombination och icke-överkorsningsrekombination ökade men dubbelsträngsbrott kunde inte detekteras. På basis av de biokemiska egenskaperna hos rad2-deletionen föreslogs att meiotisk rekombination kan initieras av andra DNA-lesioner än dubbelsträngsbrott, såsom hack och luckor som ackumuleras under premeiotisk DNA-replikation när Okasaki-fragmentbearbetningen är bristfällig.
Ovanstående fynd indikerar att DNA-skador som härrör från en mängd olika källor kan repareras genom meiotisk rekombination och att en sådan process kan ske oberoende av SPO11.
Frånvaro hos vissa sexuella arter
Den senaste gemensamma förfadern till de sociala amöbansläktena Dictyostelium , Polysphondylium och Acytostelium , verkar ha saknat Spo11 -genen. En sådan förfader levde troligen för flera hundra miljoner år sedan. Dictyostelium discoideum och Polysphondylium pallidum är båda kapabla till meiotisk sexuell reproduktion (se D. discoideum sexuell reproduktion och P. pallidum sexuell reproduktion ). Bloomfield spekulerade i att vilande celler i jorden kan utsättas för många typer av stress, såsom uttorkning eller strålning, som kan inducera spontan DNA-skada . Sådan skada skulle göra induktionen av dubbelsträngsbrott av Spo11 överflödig för initiering av rekombination under meios, och därmed förklara dess frånvaro i denna grupp.