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[硕士论文] 孔祥菲
微生物学 山东大学 2018(学位年度)
摘要:减数分裂是真核生物有性生殖的必经过程。通过一轮的DNA复制和两轮的染色体分离,形成染色体数目减半的配子。双方的配子结合形成合子,使子代的染色体数目最终与亲本相同,维持物种的遗传稳定。同时由于减数分裂过程中非姊妹染色单体的自由组合和同源重组,产生的子代具有不同于亲本的新性状,是物种适应环境变化、不断进化的重要机制。人类减数分裂缺陷会造成包括唐氏综合征在内的多种疾病,甚至严重影响人类生命。深入研究减数分裂的分子机制,对于临床研究治疗和促进人类健康具有重要意义。
  减数分裂第一次分裂(MI)前期分为细线期、偶线期、粗线期、双线期和终变期五个时期,其中同源重组修复起始于细线期的双链断裂,之后经过链入侵、Double Holiday Junction等过程,最终产生CO。CO是减数分裂染色体正确分离的重要保证,研究减数分裂前期的关键事件是研究整个减数分裂进程的重要切入点。
  R-loop是一种三链核酸结构,包括RNA和它的模板DNA缠绕形成的杂合双链和一条非模板DNA单链,主要产生于转录过程。研究表明,R-loop的非模板单链裸露在外、易受破坏,进而造成基因组的不稳定性。细胞体内的R-loop结构在DNA复制、基因转录、基因表达调控等多种生物过程中具有重要作用。细胞中R-loop受多种途径的精密调控。其中最重要的是核糖核酸酶RNH1和RNH2对R-loop的降解作用。RNH1和RNH2具有功能冗余,两者都能够特异性的识别R-loop中的RNA链并对其进行切割从而去除R-loop。细胞中的THO复合物能够及时运输新转录出的RNA至细胞质中,从而降低R-loop形成的几率;SEN1解旋酶可以特异性的打开DNA∶RNA双链。多种途径协调作用将细胞体内的R-loop控制在合理的范围内。
  本文采用的实验材料为真核生物酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae,该生物具有生长快、遗传操作简单、单倍体和二倍体细胞稳定并且四分体孢子易分离等特点,被广泛应用于诱变、重组、染色体分离、表达调控等遗传学研究的各个领域。我们构建了R-loop相关的rnh1Δ、rnh2Δ、hpr1Δ等突变体,发现单突变体减数分裂R-loop含量与野生型相比无明显变化,从DNA复制、减数分裂过程及最终的孢子存活率来看,均未对减数分裂造成明显影响。而在双突变菌株中,R-loop含量明显上升,孢子存活率显著降低。多突变菌株减数分裂前DNA复制时间增加。由此可知,R-loop含量的变化对减数分裂有重要影响。该发现对我们进一步研究R-loop对减数分裂的调控以及有丝分裂和减数分裂过程中R-loop的功能差异提供了重要借鉴。
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