PLOS Biol丨洪烨团队揭示减数分裂交叉形成的负调控机制|减数|同源|泛素|洪烨|蛋白酶

减数分裂是有性生殖个体维持后代染色体数目稳定的关键生物学过程：该过程中DNA复制一次，细胞连续分裂两次，分别实现同源染色体和姐妹染色单体的精确分离。若染色体分离异常，会产生非整倍体配子。这是造成人类生育力下降、自然流产率高和出生缺陷的主要原因。在减数第一次分裂前期，同源染色体间交叉（Crossover）的形成，不仅对产生新的等位基因组合、维持遗传多样性具有重要意义，更是确保同源染色体精确分离的核心前提。

交叉形成的数量和染色体分布受到严格调控。交叉的形成数量异常（过多或过少）、分布紊乱均会导致同源染色体分离出错。跨物种研究已发现了一类进化保守的蛋白，可直接定位于同源染色体上待形成交叉的重组修复位点，并促进交叉的形成，这类促交叉蛋白的时空动态和稳定性正是交叉精准调控的关键环节。已有研究发现，泛素蛋白酶体在减数分裂交叉形成时期定位于生殖细胞的染色体轴，提示其可能参与交叉形成的调控，但该系统的具体作用底物仍不清楚。

近日，山东大学生命科学学院洪烨团队在PLOS Biology发表题为Ubiquitin-proteasome system regulates pro-crossover protein dynamics during meiosis in Caenorhabditis elegans 的研究论文。该研究以模式动物秀丽隐杆线虫作为研究对象，发现泛素蛋白酶体可通过调控促交叉蛋白的动态，进而调节交叉形成的数量和染色体分布，并揭示了泛素化修饰对于交叉形成的负向调控作用。

洪烨团队前期通过性腺特异基因敲低结合DIA蛋白组学分析，发现促交叉蛋白是泛素蛋白酶体的潜在作用底物，敲低泛素化修饰酶或者蛋白酶体亚基均会导致促交叉蛋白丰度显著升高，且其染色体上的聚集增多；促交叉蛋白在交叉形成后从染色体上的解离过程依赖泛素化修饰，该过程由解离酶CDC-48UFD-1/NPL-4识别并执行。进一步的遗传分析显示，泛素化修饰能够限制减数分裂交叉的过度形成。此外，研究团队利用泛素蛋白质组学技术，系统鉴定了减数分裂交叉形成过程中直接泛素化底物蛋白。