退化的“武备比赛”大概有助于连结细胞破裂的老实

卵子和精子是特别的细胞，缘故原由许多，但区别于其他人类细胞的一个特点是，它们有两个拷贝的23条染色体，一条来自母亲，一条来自父亲，这些性细胞或配子只有一条。

由宾大艺术与科学学院的迈克尔·兰普森(Michael Lampson)向导的先前研究评释，这些染色体不会无意偶尔遗传给配子；某些身分大概会转变天平，使这两种染色体中的一种更有大概通报给下一代。

在一篇新的论文中，兰普森和他的同事发觉了一种在减数破裂历程中均衡标准的气力，减数破裂是一种细胞破裂历程，孕育发生配子，使特定染色体进入一个可行卵子的几率靠近50%对50%。

这项事情发觉在减数破裂历程中，固然有一种机制使某些染色体占上风，但另一种机制是平行的。路径接纳举措压抑这一上风。研究职员说，这两种途径上的卵白质彷佛处于进化的武备比赛之中，有大概幸免有私见的染色体遗传导致卵子中的错误和特别，如非整倍体，大概染色体数量特别，大概导致诞生缺陷。

兰普森说：“假如我们以为这些染色体进入卵子是自私的，那么自私就意味着它们在最大化本身的流传，而团体上却要支付必然的价钱。”“假如存在本钱，那么大概会有其他基因蒙受着按捺自私基因或按捺这种价钱的压力。”

现在的事情是基于之前在2017年的一篇论文的底子上，查找一条按捺性的门路。科学兰普森和他的试验室成员部署机构在减数破裂纺锤体中孕育发生不合错误称的一种布局，由微管构成，在破裂前将染色体拉到细胞的对立面。这种不合错误称导致染色体通报的毛病。他们发觉，染色体上附着在纺锤体上的“自私”着丝粒比“非自私”着丝粒更有大概分散和重新附着到注定成为活卵的细胞的一侧，而不是通常退化的极体。

然后，在一篇2019年的论文中细胞研究职员列出了这个历程的更多细节。他们发觉，自私的着丝点可以或许通过汲取某些卵白质来方向通报，这些卵白质粉碎了对纺锤体的倚赖，再次增添了卵子而不是极体的了局时机。这些卵白质在使着丝粒离开纺锤体方面发挥了作用。

Lampson说：“我们已经相识到自私是怎样运作的，以是在新的论文中，我们想相识按捺是怎样事情的。”

早期的研究评释，一些卵白质作用于着丝粒在种种动物物种中敏捷进化。兰普森和同事们假设快速进化大概是自私身分和按捺身分之间“武备比赛”的证据，雷同于免疫体系它可以快速进化以应对来自病原体的不停改变的威胁。

兰普森说：“发觉大量快速进化的卵白质在着丝粒上发挥作用是令人惊奇的，由于它们在细胞破裂中非常紧张，以是你大概会以为它们是高度守旧的。”“但这是武备比赛的一个标记，就像我们在免疫体系中看到的那样：假如自私的着丝点会作弊，大概会有卵白质进化来按捺这种按捺。”

研究职员已经知道，有私见的染色体通报的效应卵白是通过一种称为“动珠通路”的途径进入着着丝粒的。为了找到按捺途径，他们查找异染色质，精密包装的DNA，这也是已知的招募卵白质到着丝粒。为了测试异染色质通路是否能均衡动觉通路的偏倚效应，研究职员选择性地修改了一种作用在每条通路中的酶。

当他们修改卵白CENP-C粉碎了动觉通路，他们观看到自私和无私的着丝粒降落之间的毛病，在减数破裂完结前染色体在细胞中分列越发对称。相反，当他们删除参加在异染色质通路上招募卵白质的CENP-B卵白时，染色体的不合错误称性变得越发显着，自私的着丝粒许可将染色体通报到卵子上。

兰普森说：“这些渺小的改变彷佛在起作用，由于这两条途径都是必不行少的。你不克不及抹杀动觉通路，由于它是细胞破裂的底子，但同时你也想淘汰中间体自私的时机。是以进化彷佛是在对这些同时存在的压力做出反响。”

兰普森说，这些发觉照亮了我们身材中的进化疆场。“我以为很有味的是，我们本身的基因组中有一些自私的身分，它们具有紧张的作用。我们细胞生物学的这些非常、非常根本的方面现实上反应了相互竞争的压力。”

他和同事们盼望在后续事情中陆续探究自私身分的潜伏本钱是否会导致配子生产中的庞大错误或减数破裂中的其他题目。兰普森说：“雌性的卵子未几，以是你会以为每一只都是宝贵的，我们不想犯任何错误，但偶然会产生错误，偶然会犯太多的错误。染色体上车。那么，错误是否与这些自私身分有关呢？“

更多内容：Tomohiro Kumon et al, Parallel pathways for recruiting effector proteins determine centromere drive and suppression, Cell (2021). DOI: 10.1016/j.cell.2021.07.037