山东大学王顺心/张亮然团队发现DNA负超螺旋感应温度变化进而调控减数分裂交叉重组频率和染色体结构

近日，Science China Life Sciences(《中国科学：生命科学(英文版)》在线发表了山东大学王顺心教授、张亮然教授团队的研究成果，该团队对酿酒酵母减数分裂进行研究，发现温度变化通过增加细胞内的DNA负超螺旋含量，进而增加交叉重组频率并调控染色体组织结构。

减数分裂是产生雌雄配子、完成有性生殖的必经过程。在该过程中，来自父本和母本的同源染色体之间形成的交叉重组，一方面在同源染色体之间建立物理连接从而保障染色体的正确分离，另一方面促进了同源染色体之间遗传物质的相互交换从而增加了物种的遗传多样性。交叉重组发生于减数分裂染色体并受染色体结构调控。减数分裂染色体由一系列的染色体环锚定在位于环基部包含大量的蛋白质和DNA的染色体轴上。

研究人员综合运用细胞学、遗传学和ChIP-seq等方法对酵母减数分裂细胞的染色体结构和交叉重组进行研究，发现温度升高或者降低均会导致交叉重组数目增加、染色体轴长变短。该团队对其分子机制进行了深入研究，发现温度变化一方面导致染色体轴蛋白丰度变化，从而造成染色体轴长变短；另一方面增加了细胞内DNA负超螺旋含量，从而增加了交叉重组频率并且干扰染色体轴蛋白的均一性分布。

该研究为深入理解温度对减数分裂交叉重组和染色体组织结构的影响及其机制提供了新的视角，有助于探究全球温度变化对生物进化及育种的影响。