文章信息
文章题目：In vitro reconstitution of meiotic DNA double-strand break formation
期刊：Nature
发表时间：2025年2月20日
主要内容：中国科学院分子细胞科学卓越创新中心童明汉团队与上海交通大学医学院附属新华医院黄旲团队合作，在Nature上在线发表了题为In vitro reconstitution of meiotic DNA double-strand break formation的研究论文。该研究基于体外表达纯化的小鼠SPO11-TOP6BL复合体，成功实现了减数分裂DSB形成的体外重构，困扰领域近30年的难题迎刃而解。
原文链接：http://doi.org/10.1038/s41586-024-08551-1
使用TransGen产品：
pEASY®-Blunt E1 Expression Kit (CE111)
研究背景
减数分裂作为有性生殖的基础，通过同源染色体的非姐妹染色单体间的同源重组，实现DNA链的交叉互换，不仅增加了遗传多样性，促进了子代的适应性，还确保了染色体的正确分离，维持了物种染色体数目的稳定。这一过程始于程序性DNA双链断裂（DSB），随后以同源染色体为模板进行修复，形成交叉或非交叉。尽管参与重组的关键分子如Spo11已被发现，但其生化特征仍不完全清楚。近30年来，全球多个实验室致力于体外重构减数分裂DSB形成，这一研究被视为减数分裂领域的“圣杯”。
文章概述
Spo11属于拓扑异构酶VI（Top6）家族，由两个催化亚基（Top6A）和两个调控亚基（Top6B）组成异源四聚体，其活性依赖于两者的协同作用。SPO11是Top6A的同源物，而TOP6BL作为Top6B的哺乳动物同源物，直到2016年才被发现是减数分裂DSB形成所必需的。童明汉课题组通过体外蛋白表达纯化系统成功获得SPO11-TOP6BL复合体，并首次在体外重现其切割DNA双链的活性。研究发现，该复合体在溶液中主要以异源二聚体形式存在，且切割DNA后SPO11共价结合于切割产物的5’末端，与体内表现一致。此外，SPO11-TOP6BL复合体的DNA切割活性依赖于Mg2+/Mn2+，但不依赖于ATP，与拓扑异构酶VI不同。点突变SPO11的Mg2+结合残基导致其切割活性显著降低，相应突变小鼠表现为减数分裂障碍，无DSB形成。该研究成功实现了体外重构减数分裂DSB形成，揭示了SPO11-TOP6BL复合体的演化特征，为解析减数分裂同源重组的起始提供了直接证据和分子平台。
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使用pEASY®-Blunt E1 Expression Kit (CE111)产品发表的部分文章：
• Tang X Z, Hu Z T, Ding J, et al. In vitro reconstitution of meiotic DNA double-strand-break formation[J]. Nature, 2025.(IF 50.5)
• Wang X, Wu H, Yu Z, et al. Plant viruses exploit insect salivary GAPDH to modulate plant defenses[J]. Nature Communications, 2024.(IF 14.7)
• Zhang L, Fu M, Li W, et al. Genetic variation in ZmKW1 contributes to kernel weight and size in dent corn and popcorn[J]. Plant Biotechnology Journal, 2024.(IF 10.1)
• Wan J, Liang Q, Zhang R, et al. Arboviruses and symbiotic viruses cooperatively hijack insect sperm-specific proteins for paternal transmission[J]. Nature Communications, 2023.(IF 14.7)
• Chen Q, Jia D, Ren J, et al. VDAC1 balances mitophagy and apoptosis in leafhopper upon arbovirus infection[J]. Autophagy, 2023.(IF 14.6)
• Wei Y, Liu Z, Lv T, et al. Ethylene enhances MdMAPK3-mediated phosphorylation of MdNAC72 to promote apple fruit softening[J]. The Plant Cell, 2023.(IF 10.1)
