SOLO在果蝇减数分裂黏连中的作用机理

Meiotic cohesion is mediated by cohesin and is essential for proper chromosome segregation in meiosis. Meiotic cohesin and its subunit REC8 have been studied heavily in other organisms, however, the meiotic cohesin and REC8 in Drosophila have not been clarified yet. We previously identified a meiosis-specific protein SOLO that may be a subunit of the Drosophila meiotic cohesin, replacing the functions of REC8. In the project the potential Separase cleavage sites of SOLO will be mutated by site-directed mutagenesis and the effects of the mutations on meiotic cohesion, chromosome segregation and Separase cleavage will be studied. The C-terminal conserved residues of SOLO will be mutated by site-directed mutagenesis to explore the effects of the mutations on the interactions between SOLO and SMC1, and on SMC1’s chromosomal location and meiotic cohesion. The composition of meiotic cohesin (s) containing SOLO in Drosophila will be determined by combining co-immunoprecipitation and mass spectrometry. Our study will reveal the working mechanism of SOLO in Drosophila meiotic cohesion, enrich the knowledge of meiotic cohesin, therefore, making significant and profound impacts in the field of meiotic research.

黏连（cohesion）由黏连体（cohesin）介导，是减数分裂中染色体正确分离必不可少的。减数分裂黏连体及其亚基REC8在其它一些生物中均有深入研究，但黑腹果蝇减数分裂黏连体及REC8至今没有得到阐明。我们前期鉴定的减数分裂特异蛋白SOLO可能是果蝇的黏连体亚基，可能替代REC8的功能。本项目拟定点突变SOLO潜在Separase切割位点，运用遗传分析，免疫荧光，免疫电泳等方法研究Separase潜在位点突变对减数分裂黏连和染色体分离以及对Separase切割的影响；拟定点突变SOLO的C-末端保守氨基酸，分析其突变对SOLO与黏连体亚基SMC1的相互作用，以及对SMC1在染色体上定位及减数分裂黏连的影响；结合免疫共沉淀和质谱等方法确定SOLO所在黏连体的亚基组成。通过研究，将揭示SOLO在果蝇黏连中的作用机理，丰富对减数分裂黏连体的认识，从而对减数分裂研究领域产生重大和深远的影响。

姊妹染色单体间黏连（cohesion）由黏连体（cohesin）介导，是减数分裂中染色体正确分离必不可少的。减数分裂黏连体及其减数分裂特有亚基REC8在其它一些模式生物中有较好研究，但黑腹果蝇减数分裂黏连体机理及其组成尚未得到完全阐明。减数分裂特有蛋白SOLO具有REC8在果蝇减数分裂的功能，推测是果蝇的减数分裂黏连体亚基，可能是替代REC8的非经典同源体。. 本项目进一步开展SOLO在减数分裂中的机理研究，取得的结果如下：.通过定点突变SOLO潜在Separase (SSE)切割位点，以及同时突变位点和位点两侧重要氨基酸，分析SOLO能否被SSE切割，发现这些位点的突变并不影响SOLO的正常功能，表明SOLO可能存在其它非经典的SSE位点，或者黑腹果蝇还可能存在其它能被SSE切割的减数分裂黏连体亚基。通过构建了Venus::ORD转基因果蝇进一步研究了SOLO与黏连蛋白ORD的相互作用关系，发现Venus::ORD融合蛋白在solo突变体的细胞定位正常，考虑到SOLO已经证实是果蝇减数分裂黏连复合体的组成亚基，推测ORD不是黑腹果蝇减数分裂黏连体的结构组成成分，很有可能是调控姊妹染色单体间黏连的一个调控因子。通过突变SOLO的C-末端保守氨基酸，发现突变对减数分裂及SOLO的染色体定位均有不利影响，表明SOLO的C-末端保守氨基酸影响SOLO与SMC1的相互作用。运用针对FH::SOLO的免疫沉淀以及质谱分析，鉴定了与SOLO或与SOLO所在黏连复合体相互作用的多个蛋白和亚基，发现SOLO与SMC1和SMC3存在物理性的相互作用，初步对其中的可能参与减数分裂的蛋白进行了奠定和分析。.通过以上研究，进一步明确了果蝇减数分裂黏连体的成分，揭示SOLO在果蝇减数分裂黏连中的作用机理，丰富了对减数分裂黏连体的认识。