Spo11
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| Identificadores | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Alias | SPO11 , CT35, SPATA43, TOPVIA, iniciador de roturas bicatenarias meióticas, SPO11 iniciador de roturas bicatenarias meióticas, recombinación meiótica, Spo11, Meiotic_Spo11, IPR013048, Spo11, TOPOVIA | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Identificaciones externas | OMIM : 605114; MGI : 1349669; HomoloGene : 6059; Tarjetas genéticas : SPO11; OMA :SPO11 - ortólogos | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Spo11 es una proteína que en humanos está codificada por el gen SPO11 . Spo11, en un complejo con mTopVIB, crea roturas de doble cadena para iniciar la recombinación meiótica . [5] [6] Su sitio activo contiene una tirosina que se liga y se disocia con el ADN para promover la formación de roturas. Una proteína Spo11 está involucrada por cada cadena de ADN, por lo tanto, dos proteínas Spo11 están involucradas en cada evento de rotura de doble cadena.
El intercambio genético entre dos moléculas de ADN por recombinación homóloga puede comenzar con una ruptura en ambas cadenas de ADN (lo que se denomina ruptura de doble cadena) y la recombinación se inicia mediante una enzima endonucleasa que corta la molécula de ADN que "recibe" el ADN intercambiado. En la meiosis, la enzima es SPO11, que está relacionada con las topoisomerasas del ADN . Las topoisomerasas cambian el ADN rompiendo transitoriamente una o ambas cadenas, haciendo pasar la cadena o cadenas de ADN intactas a través de la ruptura y reparando la ruptura; los extremos rotos del ADN se unen covalentemente a la topoisomerasa. La SPO11 se une de manera similar al ADN cuando forma rupturas de doble cadena durante la meiosis. [7]
Recombinación meiótica
Se considera que SPO11 desempeña un papel predominante en el inicio de la recombinación meiótica . Sin embargo, la recombinación también puede ocurrir por mecanismos alternativos independientes de SPO11 que pueden estudiarse experimentalmente utilizando mutantes de spo11 .
En la levadura en ciernes Saccharomyces cerevisiae , los defectos meióticos en la recombinación y la disyunción cromosómica de los mutantes spo11 se alivian con la irradiación con rayos X. [8] Este hallazgo indica que los daños en el ADN inducidos por rayos X pueden iniciar una recombinación cruzada que conduce a una disyunción adecuada independientemente de SPO11.
En el gusano Caenorhabditis elegans , se emplea habitualmente un homólogo de spo11 para iniciar la recombinación meiótica. Sin embargo, las rupturas inducidas por radiación también pueden iniciar la recombinación en mutantes en los que se ha eliminado este homólogo de spo11 . [9]
La desaminación de la citosina que da lugar al desajuste dU:dG es una de las lesiones de alteración de una sola base más comunes en el ADN no replicante. Los mutantes Spo11 de la levadura de fisión Schizosaccharomyces pombe y C. elegans experimentan una recombinación cruzada meiótica y una segregación cromosómica adecuada cuando se producen lesiones dU:dG en su ADN. [10] Esta recombinación cruzada no implica la formación de un gran número de roturas de doble cadena, pero sí requiere la uracilo ADN-glicosilasa, una enzima que elimina el uracilo de la cadena principal de fosfodiéster del ADN e inicia la reparación por escisión de bases. Por tanto, se propuso que la reparación por escisión de bases de un daño en el ADN, como una base de uracilo, un sitio abásico o una muesca de una sola cadena, es suficiente para iniciar la recombinación cruzada meiótica en S. pombe y C. elegans . [10]
En S. pombe , un mutante defectuoso en el homólogo spo11 Rec12 es deficiente en recombinación meiótica. Sin embargo, la recombinación se puede restaurar a niveles casi normales mediante una deleción en rad2 , un gen que codifica una endonucleasa involucrada en el procesamiento del fragmento de Okazaki (Farah et al., 2005). Tanto la recombinación cruzada como la no cruzada aumentaron, pero las roturas de doble cadena fueron indetectables. Sobre la base de las propiedades bioquímicas de la deleción de rad2, se propuso que la recombinación meiótica puede iniciarse por lesiones del ADN distintas de las roturas de doble cadena, como mellas y huecos que se acumulan durante la replicación del ADN premeiótico cuando el procesamiento del fragmento de Okazaki es deficiente. [11]
Los hallazgos anteriores indican que los daños en el ADN que surgen de una variedad de fuentes pueden repararse mediante recombinación meiótica y que dicho proceso puede ocurrir independientemente de SPO11.
Ausencia en algunas especies sexuales
El ancestro común más reciente de los géneros de amebas sociales Dictyostelium , Polysphondylium y Acytostelium , parece haber carecido del gen Spo11 . [12] [13] Un ancestro así probablemente vivió hace varios cientos de millones de años. [14] Dictyostelium discoideum y Polysphondylium pallidum son capaces de reproducción sexual meiótica (ver reproducción sexual de D. discoideum y reproducción sexual de P. pallidum ). Bloomfield [12] especuló que las células latentes en el suelo podrían estar expuestas a muchos tipos de estrés, como la desecación o la radiación, que podrían inducir daño espontáneo al ADN . Tal daño haría que la inducción de roturas de doble cadena por Spo11 fuera redundante para el inicio de la recombinación durante la meiosis, y así explicaría su ausencia en este grupo.
Referencias
- ^ abc GRCh38: Lanzamiento de Ensembl 89: ENSG00000054796 – Ensembl , mayo de 2017
- ^ abc GRCm38: Lanzamiento de Ensembl 89: ENSMUSG00000005883 – Ensembl , mayo de 2017
- ^ "Referencia de PubMed humana:". Centro Nacional de Información Biotecnológica, Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU .
- ^ "Referencia PubMed de ratón:". Centro Nacional de Información Biotecnológica, Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU . .
- ^ Vrielynck N, Chambon A, Vezon D, Pereira L, Chelysheva L, De Muyt A, et al. (febrero de 2016). "Un complejo similar a la topoisomerasa VI de ADN inicia la recombinación meiótica". Science . 351 (6276): 939–43. Bibcode :2016Sci...351..939V. doi :10.1126/science.aad5196. PMID 26917763. S2CID 206643600.
- ^ Robert T, Nore A, Brun C, Maffre C, Crimi B, Bourbon HM, de Massy B (febrero de 2016). "La familia de proteínas TopoVIB-Like es necesaria para la formación de roturas de doble cadena del ADN meiótico". Science . 351 (6276): 943–9. Bibcode :2016Sci...351..943R. doi :10.1126/science.aad5309. PMID 26917764. S2CID 9445593.
- ^ Genes X de Lewin (10.ª ed.). Jones and Bartlett Publishers, Inc. 2011. págs. 353–354. ISBN 978-0-7637-7992-4.
- ^ Thorne LW, Byers B (mayo de 1993). "Efectos específicos de la etapa de la irradiación con rayos X en la meiosis de la levadura". Genética . 134 (1): 29–42. doi :10.1093/genetics/134.1.29. PMC 1205431 . PMID 8514137.
- ^ Dernburg AF, McDonald K, Moulder G, Barstead R, Dresser M, Villeneuve AM (agosto de 1998). "La recombinación meiótica en C. elegans se inicia mediante un mecanismo conservado y es prescindible para la sinapsis de cromosomas homólogos". Cell . 94 (3): 387–98. doi : 10.1016/s0092-8674(00)81481-6 . PMID 9708740. S2CID 10198891.
- ^ ab Pauklin S, Burkert JS, Martin J, Osman F, Weller S, Boulton SJ, et al. (mayo de 2009). "Inducción alternativa de la recombinación meiótica a partir de lesiones de una sola base de las desaminasas del ADN". Genética . 182 (1): 41–54. doi :10.1534/genetics.109.101683. PMC 2674839 . PMID 19237686.
- ^ Farah JA, Cromie G, Davis L, Steiner WW, Smith GR (diciembre de 2005). "Activación de una vía alternativa, independiente de rec12 (spo11) de recombinación meiótica de levadura de fisión en ausencia de una endonucleasa de solapa de ADN". Genética . 171 (4): 1499–511. doi :10.1534/genetics.105.046821. PMC 1456079 . PMID 16118186.
- ^ ab Bloomfield G (junio de 2016). "Ciclos de ploidía atípicos, Spo11 y la evolución de la meiosis". Seminarios en biología celular y del desarrollo . 54 : 158–64. doi :10.1016/j.semcdb.2016.01.026. PMID 26811992.
- ^ Malik SB, Pightling AW, Stefaniak LM, Schurko AM, Logsdon JM (agosto de 2007). "Un inventario ampliado de genes meióticos conservados proporciona evidencia de sexo en Trichomonas vaginalis". PLOS ONE . 3 (8): e2879. doi : 10.1371/journal.pone.0002879 . PMC 2488364 . PMID 18663385.
- ^ Fiz-Palacios O, Romeralo M, Ahmadzadeh A, Weststrand S, Ahlberg PE, Baldauf S (2013). "¿La diversificación terrestre de las amebas (amoebozoa) ocurrió en sincronía con las plantas terrestres?". PLOS ONE . 8 (9): e74374. Bibcode :2013PLoSO...874374F. doi : 10.1371/journal.pone.0074374 . PMC 3770592 . PMID 24040233.
