Ein Forschungsteam hat in einer Studie zur Meiose bei Sprosshefen festgestellt, dass Hefen Temperaturänderungen dadurch wahrnehmen, dass sie den Anteil negativer DNA-Supercoils erhöhen und so die Crossover-Raten erhöhen und die Chromosomenorganisation während der Meiose modulieren.
Meiose ist eine spezialisierte Zellteilung, bei der Gameten mit der Hälfte des Chromosomensatzes ihrer Vorläuferzellen produziert werden. Meiotische Crossover zwischen homologen (mütterlichen und väterlichen) Chromosomen, die zum gegenseitigen Austausch von Chromosomenfragmenten führen, spielen zwei wichtige Rollen: Sie halten die homologen Chromosomen physisch zusammen, um ihre ordnungsgemäße Trennung sicherzustellen, und fördern die genetische Vielfalt ihrer Nachkommen.
Die Bildung von Crossovers wird durch die Architektur der meiotischen Chromosomen geregelt, von denen jedes als lineare Anordnung von Schleifen organisiert ist, die an ihrer Basis an einer Proteinachse verankert sind.
Die Forscher untersuchten die Meiose von Hefen und fanden heraus, dass Temperaturänderungen (entweder niedriger oder höher) zu kürzeren meiotischen Chromosomenachsen und mehr Crossovers führten. Die Forscherteams fanden außerdem heraus, dass Temperaturänderungen die übermäßige Verteilung von Achsenproteinen (wie Red1 und Hop1) auf Chromosomen und die Anzahl der mutmaßlichen Crossover-Marker-Zip3-Foci koordiniert erhöhten.
Wichtig ist, dass temperaturbedingte Veränderungen in der Verteilung von Achsenproteinen und Zip3-Foci von Veränderungen in DNA-negativen Supercoils abhängen, die nachweislich die Anzahl der Überkreuzungen regulieren. Darüber hinaus regulieren Temperaturänderungen die Häufigkeit achsenassoziierter Proteine und damit die Achsenlänge, unabhängig von Veränderungen in DNA-negativen Supercoils.
Diese Ergebnisse legen nahe, dass die Meiose der Hefe Temperaturänderungen wahrnimmt, indem sie den Anteil negativer DNA-Supercoils erhöht, um die Anzahl der Crossovers zu erhöhen und die Chromosomenorganisation zu modulieren. Diese Erkenntnisse bieten eine neue Perspektive zum Verständnis der Wirkung und des Mechanismus der Temperatur auf meiotische Crossovers und die Chromosomenorganisation, mit wichtigen Auswirkungen auf Evolution und Züchtung.
Die Ergebnisse sind veröffentlicht im Journal Wissenschaft China Biowissenschaften. Diese Studie wurde von Prof. Shunxin Wang (Staatliches Schlüssellabor für Reproduktionsmedizin und Nachkommengesundheit, Zentrum für Reproduktionsmedizin, Institut für Frauen, Kinder und reproduktive Gesundheit, Shandong-Universität) und Prof. Liangran Zhang (Institut für fortgeschrittene medizinische Forschung, Shandong-Universität) geleitet.
Weitere Informationen:
Yingjin Tan et al., Temperatur reguliert negative Superspulen, um meiotische Übergänge und die Chromosomenorganisation zu modulieren, Wissenschaft China Biowissenschaften (2024). DOI: 10.1007/s11427-024-2671-1