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SCRE是维持小鼠减数分裂前期I期间SC完整性的关键分子


    

原文标题:SCRE serves as a unique synaptonemal complex fastener and is essential for progression of meiosis prophase I in mice

期刊:Nucleic Acids Research

影响因子:11.147

发表时间:2019年4月5日

选用服务:Scre敲除小鼠(两个品系,其中一个品系缺失5005个碱基加1个单点突变(A>T);另一个品系缺失4982个碱基加11个点突变。)

 

研究背景:

 

在减数分裂期间,联会复合体(SC)介导同源染色体的配对,并在同源重组中起重要作用,因此促进染色体正确分离。而Sycp1,Syce1,Syce2,Syce3,Tex12和Six6os1对于SC的正确形成是必需的。山东大学生殖医学研究中心陈子江教授等研究者,发现了新的蛋白质SCRE(synaptonemal complex reinforcing element),是维持小鼠减数分裂前期I期间SC完整性的关键分子。

 

研究思路:

 

Step 1 小鼠母细胞中Scre的转录分析

通过小鼠雄性生殖细胞的mRNA测序,鉴定了一个前所未有的基因,由1700028K03Rik编码,研究人员将它命名为Scre.PSIPRED数据库和序列分析SCRE显示,Scre在成年睾丸中高度表达,并且在胚胎卵巢中表达,这两者都是发生减数分裂前期I的器官。

 

Step 2功能研究

 

小鼠母细胞中Scre的分布

 

通过具有N末端HA表位标记的Scre基因的小鼠模型,使用针对HA和SYCP3的特异性抗体的双重标记对小鼠精母细胞扩散进行了详细分析。与上述活睾丸中的定位一致,共焦成像与结构光照明荧光超分辨显微镜(SIM)成像的结果进一步证实了SCRE被定位为沿着SC的CE的distinct foci。

 

HA-SCRE小鼠

图1.用HA-SCRE小鼠进行SCRE定位验证

 

将编码scre-gfp的表达质粒电穿孔到SYCP 1中,通过对GFP、SYCP3和GFP的抗体进行三重标记来对小鼠精母细胞进行详细的分析SIM进一步表征了精母细胞中SCRE的定位。总之,SCRE显示了沿染色体轴的distinct foci的非典型定位模式,这与其他已知的SC蛋白不同。SCRE可能具有一些特殊的结合特性,除了SC成员的更常见的重复或连续表达模式之外,可以将该蛋白质定位于distinct foci。

 

Scre敲除小鼠的性腺变化

 

构建Scre基因敲除小鼠,通过对雄性、雌性小鼠性腺的外观、重量、组织学分析,发现Scre对于雄性和雌性生殖细胞的减数分裂是至关重要的,并且对于支持小鼠的雄性和雌性生育能力是必不可少的。

 

Scre敲除小鼠

图2.Scre敲除小鼠的构建与性腺变化

 

Step 3机理研究

 

为了鉴定减数分裂Scre - / -生殖细胞中的细胞核内缺陷,研究人员通过评估SC组分(即SYCP1-N)和轴向/侧向元件(即SYCP3)的分布来观察染色体联会的过程。接下来检查了DSB修复和减数分裂重组的过程,进一步探索了参与重组和DSB修复的蛋白质的分布。发现SCRE对于稳定SC至关重要,并且联会的启动与SCRE无关。Scre - / -精母细胞在DSB修复中表现出轻微缺陷,并且作为不稳定联会的继发事件,交叉形成受损。细胞学分析显示SCRE与CE共定位(co-localizes)并且可以用SYCP1和SYCE3沉淀,表明SCRE是CE的新组分,并且其在小鼠中稳定SC中起重要作用。

 

 

结构原理图

图3.结构原理图

 

结论:

 

该研究发现并命名了SCRE这一新的SC蛋白,与其他已知的SC蛋白不同。作者认为SCRE通过增强CE的完整性作为独特的SC fastener,从而稳定SC并确保减数分裂细胞周期进展。因此,SCRE对于小鼠减数分裂前期I的进展是不可或缺的。

 

【赛业生物科技简介】

作为实力雄厚的基因工程鼠技术平台,赛业生物已服务全球数万名科学家,赛业产品与技术已直接应用于包括CNS(Cell, Nature, Science)三大期刊在内的2700余篇学术论文。2016年,TurboKnockout把ES打靶金标准推向新高度;同年,CRISPR-Pro使大片段敲入及条件性基因敲除变得更加高效;2017年,AlphaKnockout基因打靶专家系统首次实现基于人工智能的最优化方案设计;同年7月,推出万例CRISPR-AI基因敲除小鼠资源库。赛业一步一个脚印,踏实前行,助力中国科研!