減數分裂遺傳重組與重複誘發點突變的分子機制

減數分裂是孟德爾遺傳學的核心。減數分裂是真核生物有性生殖細胞專有的 細胞分裂方式,會使得染色體數目減半,製造出單倍體的精子、卵或真菌有 性孢子。我們實驗室以麵包酵母菌與工業用瑞氏木黴菌為模式,利用遺傳學、 分子生物學、生物化學、結構生物學、基因體學與生物資訊學等方法,探討 減數分裂細胞中DNA 修補、同源重組與DNA 損傷反應如何產生遺傳變異與 維持基因體完整性。

重複誘發點突變(repeat-induced point mutation)是表觀遺傳學(epigenetics) 的典範。重複誘發點突變是許多絲狀子囊菌(如工業用瑞氏木黴菌)有性生 殖細胞特有的基因體防禦機制,利用兩個甲基化轉移酵素家族基因dim2 與 rid1,將重複DNA 序列與跳躍基因去活或滅能。

我們最近的研究可分為四大項:

  1. 大多數進行有性生殖的真核生物(如酵母菌、擔子菌、果蠅、線蟲、高 等植物與哺乳類)的減數分裂細胞,利用Spo11 蛋白產生DNA 雙股斷裂,從而啟動遺傳重組反應。我們發現剔除 spo11 基因的木黴菌仍能正常進行減數分裂與產生有性孢子。目前研究重點在探討木黴菌如何啟動減數分裂遺傳重 組反應。
  2. 麵包酵母菌或人類均以Rad51 與Dmc1 兩個同源重組酵素催化減數分裂遺傳重組,木黴菌只有Rad51 無Dmc1。 我們致力於比較分析麵包酵母菌Rad51、麵包酵母菌Dmc1 與木黴菌Rad51 的功能異同處。
  3. DNA 損傷反應調控減數分裂遺傳重組、同源染色體聯會(synapsis)與染色體動態變化的分子機制。
  4. 木黴菌的dim2rid1 將重複DNA 序列的胞嘧啶(C)先甲基化,再點突變成胸腺嘧啶(T)的化學機制。

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Wang, Ting-Fang