蛋白质功能修复精子发生过程中的遗传损伤鉴定

来自巴塞罗那自治大学(IBB-UAB)的细胞生物学，生理学和免疫学系以及生物技术和生物医学研究所的研究人员揭示了在减数分裂重组过程中参与DNA修复的蛋白质ATR的功能。精子细胞发育过程中的位置 - 精子前体细胞 - 以及如何抑制这种蛋白质导致阻止精子发生的异常。

这项由Ignasi Roig领导并使用小鼠模型进行的研究最近发表在Nature Communications上。

精子和卵子是通过称为减数分裂的细胞分裂过程形成的。两种类型的细胞都是单倍体配子，即仅含有每个染色体的一个拷贝。在这个过程中，两轮细胞分裂将染色体数量减少一半，从而保证受精后物种的染色体数量正确。在第一次分裂期间，故意产生DNA双链断裂，然后通过减数分裂重组进行修复。这导致同源染色体在两者之间配对和交换遗传物质。这些过程中的错误可能导致基因组完整性的问题，从而产生有缺陷的精子或卵子。

“由于使用了ATR表达不足的小鼠和抑制这种蛋白质的药物，我们能够证明这种蛋白质对于在早期阶段正确完成精母细胞减数分裂重组至关重要，”Ignasi Roig解释说。

该研究证实，正确募集两种蛋白质RAD51和DMC1需要ATR，这两种蛋白质参与单链DNA区域的基因修复过程，这些区域是通过处理减数分裂开始时产生的DNA双链断裂而产生的。

“具有减少量的ATR或用抑制剂处理的精母细胞在同源染色体配对中存在问题，以及在修复断裂的DNA链和正确形成在同源染色体之间交换的遗传物质时存在问题，这对于正确形成是必不可少的。精子。这种异常的积累导致细胞进程停止并诱导程序性细胞死亡，从而在精子发生过程中产生阻滞，“Roig总结道。

“鉴于研究人员最终可以利用遗传和药理学工具确定其在精母细胞DNA修复中的作用，鉴定ATR在减数分裂重组中的功能代表了哺乳动物减数分裂领域的一大进步，”主要作者Sarai Pacheco表示。

自20世纪90年代末以来，已知在精母细胞中发现ATR，其位于参与减数分裂重组过程的其他蛋白质旁边。这导致研究人员认为蛋白质也参与了这一过程。它对哺乳动物的胚胎发育至关重要这一事实使得迄今为止难以研究它。

最后，该研究警告了在人类中使用ATR抑制剂药物可能产生的副作用，目前正在研究这些药物作为可能的抗癌治疗药物。研究人员表示，它们可能会导致精子生成受阻，因此至少暂时导致男性生育能力下降。