三、科技前沿

减数分裂过程中花束期端粒保护新机制研究

存在于真核细胞染色体末端的一小段DNA-蛋白质复合体称为端粒，在调控染色体的完整性和控制细胞分裂周期方面具有重要意义。端粒长度与细胞寿命密切相关，被称作“有丝分裂钟”，能反映细胞复制史及复制潜能。端粒在减数分裂过程中发挥着重要作用，减数分裂前期存在一个特殊的时相——花束期，此时，端粒聚集在细胞核内特定的区域，形成类似花束的结构，其对于同源染色体的联会、程序性DSB的修复，以及同源重组的发生具有重要作用。花束期的端粒之间相互靠拢，形成一个特别拥挤的微环境，极易发生粘连。端粒末端保护机制在减数分裂过程中的研究还没有报道。

中国科学院科学家团队——上海动物所李卫研究组利用TRF1敲除小鼠模型研究发现，端粒末端向核膜的锚定以及端粒完整性的保护过程的直接参与者是端粒保护蛋白的成分之一——TRF1，在精子形成过程中发挥了重要作用。研究显示，TRF1的敲除会使雄性小鼠失去繁殖能力，睾丸变小且几乎不能产生成熟精子，这与临床上的无精子症高度相似。经组织学检测发现，TRF1敲除的小鼠睾丸中生殖细胞大量丢失，凋亡细胞显著增多。机制研究发现，TRF1的缺失破坏端粒末端与核膜的锚定，从而严重影响程序性DSB的修复，同源染色体的配对、联会以及同源重组过程使大量的减数分裂细胞滞留在减数分裂前期的粗线期；同时TRF1的缺失导致端粒末端的粘连，染色体分离异常，减数分裂进一步滞留在减数分裂的中期，最终导致生殖细胞大批凋亡。此研究揭示了端粒有关蛋白在减数分裂过程中具有两方面作用，一方面是介导端粒向内核膜的锚定，另一方面是发挥端粒末端保护的作用，防止染色体末端粘连的发生。进一步研究则表明，TRF1、Speedy A和CDK2都可以同时参与这两个过程。TRF1通过Speedy A这个支架蛋白，与CDK2间接结合，把端粒直接锚定在内核膜上，促进减数分裂正常进行，同时发挥端粒末端保护的作用，进一步揭示减数分裂过程中花束期这一特定时期端粒保护的独特新机制。(https://www.daowen.com)

图3-10　TRF1等蛋白在花束期促进端粒与核膜的锚定并防止他们之间的融合