4組團隊攜手揭示SCRE基因與小鼠不孕不育關聯

　　在減數分裂中，細胞聯會復合體（synaptonemal complex，SC）介導同源染色體排列，并在同源重組中發揮重要作用，從而促進染色體的精確分離。

　　同源染色體配對并進行交叉重組涉及包括雙鏈斷裂（DSBs）、在斷裂處5’端的核外溶解切除術以及鏈侵入同源染色體的染色體單體等幾個步驟，其中少不了SC的維穩。當聯會復合蛋白2和3（SYCP2和SYCP3）開始形成軸元件（AEs）時，多蛋白SC結構在細線期開始形成。隨后的合線期當同源染色體聯會時，在SYCP1和其他包括聯會復合體中心元件1（SYCE1）、SYCE2、SYCE3、睪丸表達12（TEX12）和SIX6OS1在內的五個已知的中心元件（CEs）的幫助下，側元件（LEs）由橫絲連接而成。

　　來自敲除Sycp2或Sycp3小鼠的精母細胞在軸向形成方面表現出嚴重異常，來自缺乏Sycp1、Syce1、Syce2、Syce3、Tex12和Six6os1的小鼠精母細胞出現完全的聯合失敗，因此缺乏完全的交叉。在這些組分中，SYCP1、SYCE1、SYCE3和SIX6OS1被認為是啟動SC組裝的原因，而SYCE2和TEX12則構成了異八聚體復合體，對聯合延長至關重要。

　　因此，迄今為止，人們只知道上述這些蛋白質對SCs的正確形成是必不可少的。

　　山東大學生殖醫學研究中心陳子江教授團隊聯合香港大學的Kui Liu教授、武漢大學基礎醫學院的羅孟成教授以及中國科學院生物化學與細胞生物學研究所的李勁松研究員等同事，本月在《Nucleic Acids Research》雜志發表了題為“SCRE serves as a unique synaptonemal complex fastener and is essential for progression of meiosis prophase I in mice”的文章，首次確認了一種新蛋白，聯會復合物加固元件（synaptonemal complex reinforcing element，SCRE）是維持小鼠第一次減數分裂期間SC完整性的關鍵之一。

　　與其他已知的具有連續表達模式的SC組分不同，Scre表現為沿著同源染色體的聯會軸以離散焦點模式稀疏分布，只在合線期和減數分裂前期的早期二倍體階段表達。

　　小鼠的Scre基因由13.67kb組成，位于第五號染色體上，有6個外顯子，ATG位于第2外顯子，TGA終止密碼子位于第六外顯子，課題組委托賽業生物利用CRISPR/Cas9介導的基因組編輯系統創建條件性敲除小鼠。以外顯子3和6為目標靶位，通過將gRNA和 Cas9 mRNA注入C57BL/6小鼠受精卵內，獲得了兩個突變品系，其中一個品系缺失5005個堿基加1個單點突變（A＞T）；另一個品系缺失4982個堿基加11個點突變。Scre雜合子小鼠雜交，可以產生孟德爾比率的健康后代。

　　無論是雄性小鼠還是雌性小鼠，缺失Scre都會導致生殖細胞死亡和不孕不育，在合線期，研究人員觀察到Scre的缺失使減數分裂崩塌。共轉染GFP-Scre質粒與已知的CE蛋白編碼cDNA發現，SCRE與SYCP1、SYCE3之間存在相互作用。研究人員認為，Scre的功能是增強CEs的完整性，從而穩固SC，確保減數分裂細胞周期進展。

　　這項研究表明，SCRE是一種全新的加固蛋白，與其他已知的SC蛋白（包括SYCP1、SYCE1、SYCE2、SYCE3、SIX6OS1和TEX12）不同，在小鼠缺乏SCRE時，SC可以形成，但迅速崩塌，完全無法形成減數分裂交叉，導致雌雄小鼠不孕不育。因此，雖然SC的組裝啟動不需要它，但其對SC的穩定時必不可少的。