2020年8月24日訊/
生物谷BIOON/---當DNA斷裂時，細胞利用同源重組途徑準確地修復斷裂，這樣就可修復DNA，而且在修復過程中不會發生突變。當多個DNA分子發生斷裂時，重組因子會採用一種聰明的策略，只將源自同一DNA分子的DNA片段連接起來。這一點非常重要，這是因為這個過程中的錯誤會導致不受控制的生長和
腫瘤形成。因此，重組機制已經發展到非常精確的程度。
相比之下，在進行減數分裂的特殊細胞--包括人類的精母細胞（spermatocyte）和卵母細胞---中，同源重組有不同的目的。減數分裂的細胞會故意誘導DNA斷裂，並利用重組將來自上一代（父本和母本）的染色體之間的DNA序列進行混合和匹配。這樣，有機體就實現了新的以前不存在的基因組合。這種多樣性是進化的動力之一。因此，這種混合匹配的
遺傳結果與大多數其他（非減數分裂）細胞中的情況幾乎完全相反。
圖片來自Nature, 2020, doi:10.1038/s41586-020-2592-2。
同一種途徑（同源重組）如何能實現如此不同的結果呢？答案在於在減數分裂細胞和非減數分裂細胞的重組中發揮作用的蛋白在部分上是不同的。
當重組修復斷裂的DNA時，修復過程的中間物被稱為接合分子（joint molecule），即連接斷裂和未斷裂的DNA分子的結構。看來，訣竅在於如何切割這些結構。正常細胞使用的策略是將接合分子分開，使得它們恢復原來的組成。相比之下，減數分裂細胞使用MLH1-MLH3切割DNA，從而產生混合匹配的DNA。
在一項新的研究中，Cejka實驗室描述了這種DNA切割的可能機制。他們證實MLH1-MLH3切割DNA是由一種稱為PCNA的環狀蛋白引導的。PCNA是重組過程中DNA合成所需要的，由於DNA只在一條斷裂的鏈上合成，因此它在接合分子重組中間物中的不對稱存在引導MLH1-MLH3以產生交叉的構型切割DNA。相關研究結果於2020年8月19日在線發表在Nature期刊上，論文標題為「Regulation of the MLH1–MLH3 endonuclease in meiosis」。
MLH1-MLH3及相關因子的突變會導致人類不育。（生物谷 Bioon.com）
參考資料：1.Elda Cannavo et al. Regulation of the MLH1–MLH3 endonuclease in meiosis. Nature, 2020, doi:10.1038/s41586-020-2592-2.