CNS前沿文献追踪 – 组蛋白甲基化reader ZCWPW1调节减数分裂

先简述一下这篇文章缘起何处：减数分裂过程中先发生DNA双链损伤（DSB），而后修复、联会、交叉互换，有文章发现减数分裂过程中DSB的发生依赖组蛋白甲基化酶PRDM9，很自然的文章作者想到读取甲基化修饰的蛋白，经过检索文献之类的，文章作者把目光放到了H3K4me3读取蛋白ZCWPW1上

先看ZCWPW1的表达情况：在各个器官均有表达，减数分裂过程中量会动态变化，定位在细胞核

睾丸内可见随减数分裂进展ZCWPW1在细胞核内分布会发生变化，到粗线期会只定位到xy染色体

卵巢内随减数分裂进展ZCWPW1倒是没有定位到特定染色体上

ZCWPW1的确会和三甲基化的组蛋白互作，文章作者做了ZCWPW1敲除的小鼠进行后续实验

在雄鼠上，敲掉ZCWPW1后，小鼠睾丸明显减小，对睾丸切片HE染色后发现敲除组内有凋亡细胞（箭头）、输精管要么空空如野（三角）、要么缺少减数分裂完全的细胞（星号），说明雄鼠ZCWPW1缺陷后精子形成受损

雌鼠ZCWPW1缺陷后8月龄时会发生卵泡缺乏，导致不孕

ZCWPW1缺陷后，表象是小鼠不孕不育，细胞、分子层面的变化如何呢？开始看雄鼠：敲掉ZCWPW1后，染色体联会受抑制（SYCP1和SYCP3为联会复合物蛋白，SYCP1定位在联会复合物中间，SYCP3定位在联会复合物两边分别靠近两条同源染色体）

 用SIM超分辨技术看联会复合物细节：多个抗体看，发现SCWPW1缺陷后联会复合物的各元件定位准确，结构未受影响

对减数分裂分期进行统计发现减数分裂被阻滞在细线期和偶线期，粗线期明显减少，无法进入双线期

细线期、偶线期发生什么？DNA损伤修复啊（上次分享的文章很详细），上面的数据又说明被阻滞在了细线期和偶线期，所以看看损伤修复蛋白的情况，发现ZCWPW1缺陷后DNA修复不完全

交叉互换（CO）是由DNA损伤修复过来的，看看CO（用MLH1作marker）的形成，发现ZCWPW1缺陷后CO无法形成

又看ZCWPW1缺陷后重组蛋白的情况，首先是单链DNA结合蛋白RPA2，发现缺陷后RPA2过度积累

看两个重组酶，发现ZCWPW1缺陷后重组酶RAD51和DMC1也过度积累

前面观察到雄性小鼠DNA修复、联会、同源重组都受到了影响，联会、同源重组过程中端粒会定位到核膜，所以看看，发现ZCWPW1缺陷后端粒定位没受影响。综合起来，在雄鼠上，ZCWPW1缺陷后DNA损伤修复、染色体联会、同源重组受到影响，进而减数分裂、精子生成受限

 雄鼠看完，开始看雌鼠，先分析减数分裂进展情况，发现分裂也受到了阻滞

敲掉ZCWPW1后雌鼠联会不受影响

 敲除ZCWPW1后雌鼠CO形成不受影响

 敲除ZCWPW1后雌鼠重组酶不受影响

在雌鼠上只观察到减数分裂延迟，减数分裂延迟是否和前面发现的8个月龄小鼠卵泡减少有关系呢？作者看了不同发育阶段卵巢内卵母细胞的量，发现ZCWPW1缺陷后卵母细胞会减少

ZCWPW1缺陷后不同性别小鼠减数分裂前期不同的变化很有意思，数据呈现出的只是敲除ZCWPW1后的某一方面结果，ZCWPW1的影响如何传递过去并不清楚，所以作者对雄鼠睾丸做了蛋白质组分析，挖掘出了一些蛋白的变化，可以辅助解释，做出一些猜想

减数分裂的重要结点（DNA损伤、修复、联会、交叉互换）已经研究的相对透彻，实验方法很成熟，笔者猜测这篇文章的作者一直跟进新出的减数分裂高分文章，看到有人挖出位于DNA损伤上游的组蛋白甲基化酶PRDM9后，从甲基化发散到甲基化reader，敲掉reader，把减数分裂的结点都做一遍，之后整理数据，应该就成文了̷̷

Diagouraga B , Julie A.J. Clément, Duret L , et al. PRDM9 Methyltransferase Activity Is Essential for Meiotic DNA Double-Strand Break Formation at Its Binding Sites[J]. Molecular Cell, 2018, 69(5).Miao Li, Tao Huang, Meng-Jing, Chuan-Xin, et al. The histone modification reader ZCWPW1 is required for meiosis prophase I in male but not in female mice[J]. Science Advance. 2019; 5 : eaax1101.

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