Chromosomen folgen schwierige Weg um effektive Spermien zu machen

Man sagt Gegensätze anziehen und irgendwie auch völlig unterschiedliche X und Y Chromosomen sind in der Lage, während der Bildung der Spermien zu koppeln. Neue Forschung zeigt, wie komplex das verarbeiten, und es zeigt einen Schritt im Prozeß, der schief kann Geschlechtschromosomen Krankheiten oder Unfruchtbarkeit führen.

Das Research-Team, das ihre Studie an Mäusen durchgeführt, denkt die Ergebnisse auch für Menschen gelten würde und schließlich eine neue Behandlung der Unfruchtbarkeit führen könnte.

Führen Sie Forscher Liisa Kauppi, des Memorial Sloan-Kettering Cancer Center, entdeckt, dass die X und Y Chromosomen mehrere Mechanismen haben, um sicherzustellen, dass dieses ungleiche Paar sind in der Lage zu verbinden und trennen effektiv in individuelle und lebensfähige Spermien.

"Das ist wirklich die Achillesferse der schwierigsten Region des Genoms zu Paaren, so dass deshalb diese Mechanismen entwickelt haben," Co-Autor Maria Jasin, auch des Sloan-Kettering Cancer Center, sagte LiveScience.

Kauppi bemerkt, "die X und Y Chromosomen wirklich ganz anders als der Rest der Chromosomen Verhalten."

Gekreuzte Chromosomen

Das Wunder der Empfängnis ist nicht wirklich ein Wunder; die Körper aller Säugetiere gehen durch eine besondere Art der Zellteilung, Spermien und Eizellen zu machen. Jede Zelle trägt zwei Gruppen von Genen (DNA-Sequenzen), die in fadenförmige Chromosomen, mit Ausnahme von Ei- und Samenzellen, die nur einen Satz verdreht sind.

Bei der Befruchtung bekommt die Hälfte von Mamas Chromosom festgelegt (im Ei) mit der Hälfte des Vaters Satz im Sperma enthaltenen gepaart. Zwei Sätze sind sehr ähnlich, aber gewisse Unterschiede enthalten, so man sie nennt "Schwester Chromosomen." Dieser neue Satz von Chromosomen wächst zu einem Full-size-Menschen, der dann sein eigenes Sperma oder Eiern macht. Wenn die Zelle bereit zu teilen, um Spermien zu machen wird, die zwei Sätze von Chromosomen Kopie selbst und line-up mit ihren Schwestern in Paaren.

Um hohe genetische Vielfalt zu gewährleisten wenn die Chromosomen-paar, sie spielen Sie eine Partie Switcharoo und tauschen Sie ihre genetische Information. Sie tun dies durch Schneiden beide Schwester Chromosomen an der gleichen Stelle eine "Doppel-Strang-Pause" und dann Naht den ausgetauschte Teil einrastet, genannt "Crossover", oder Rekombination genannt.

"Wir verstehen viel über den tatsächlichen Mechanismus der Rekombination,", sagte Scott Hawley, Stowers Institute for Medical Research in Kansas City, Missouri, in der Forschung beteiligt war. Jedoch ist"eines der Gebiete, die noch ziemlich undurchsichtig bleibt wie Zellen kontrollieren wo Rekombination auftritt."

Rekombination passiert ziemlich leicht die meisten Chromosomen, die einander sehr ähnlich und brauchen nicht zu viel Hilfe überall entlang ihrer Länge paar. Die Verwirrung kommt mit männlichen Geschlechtschromosomen – die X und Y (Frauen haben zwei x die Frequenzweiche kann wie jedes andere Paar). Diese zwei Chromosomen sind sehr unterschiedlich in Größe, Form und die Reihenfolge der ihre Nukleotide (Chemikalien, aus denen die DNA-Leiter Molekül) noch sie sind verpflichtet, paar und Cross-over wie andere Chromosomenpaar.

Sexy tauschen

Die X und Y Chromosomen haben eine kleine Region, mit weniger als 1 Prozent ihrer Länge, wo sie zusammenpassen und Ausführen dieser Strang-swapping. Die Zellen müssen sicherstellen, um die DNA in diesem winzigen passenden Bereich lebensfähigen Samenzellen zu überqueren. Wenn sie sich nicht, die X und Y Chromosomen werden nicht teilen und die Samenzelle wird sterben oder Erbkrankheiten wie Klinefelter (wo das Kind mit zwei Xs und ein Y endet) oder Turner (ein einzelnes X) auftreten.

Kauppi Spermien Bildung bei normalen Mäusen untersucht und festgestellt, dass die Geschlechtschromosomen Crossover geschieht, nachdem der Rest der Chromosomen gepaart. Der Grund könnte einfach sein, dass sie zu den Doppel-Strangbrüchen länger dauern.

Aber dann das Team getestet Mäuse mit verschiedenen Formen des Proteins, das steuert dabei Frequenzweiche, SPO11beta oder SPO11alpha genannt. Für den männlichen Mäusen, die nur SPO11beta ausgedrückt waren etwa 70 Prozent der Zeit unfruchtbar; Das war nicht der Fall für Männer mit alpha Form des Proteins, das für lebensfähige Spermien Bildung wichtig ist, sagte Kauppi.

Es ist wahrscheinlich, dass dieses Geschlechtschromosomen Crossover passiert genauso beim Menschen, das ist, was als nächstes Kauppi studieren wird. Basierend auf der XY-Paarung-Erkrankungen, Co-Autor Scott Keeney, auch des Sloan-Kettering, zur Kenntnis genommen, "Es gibt einige Menschen, die anfälliger für die X und Y, die sich schlecht benehmen."

"Es gibt viele Patienten, die in Kliniken auftauchen, wo die eigentliche Ursache der Unfruchtbarkeit ist nicht bekannt," Keeney sagte LiveScience.

Diagnostische Tests konnte erstellt werden, um festzustellen, ob männlicher Unfruchtbarkeit ein Ergebnis dieser Prozesse ist und mögliche Therapieoptionen entwickelt werden könnte. Tests könnte auch helfen, die Wahrscheinlichkeit, dass eine Anomalie der Geschlechtschromosomen, wie Klinefelter oder Turner Syndrom zu diagnostizieren.

"Das Feld auf eine wirklich spannende Weise eröffnet," sagte Hawley LiveScience. "Ich dachte wirklich, das war ein tolles Papier."

Sie können LiveScience Personalverfasser Jennifer Welsh auf Twitter folgen @ microbelover .