En proteinduo sikrer, at kromosomerne i kønsceller finder deres betydningsfulde anden

Reproduktion gøres lettere ved at finde den rigtige partner – og det er ikke anderledes for kromosomerne inde i kønscellerne. Nu, et internationalt team af forskere, inklusive A*STAR-forskere, har afsløret, hvordan kromosomer finder deres perfekte match.

De tætsårede kromosomer, der bærer den genetiske kode inde i levende celler, kan flyde rundt i cellekernen af ​​sig selv, men de har alle en genetisk lignende partner, eller homolog, med en arvet fra hver forælder.

I løbet af kønscellernes livscyklus, disse homologer skal finde og koble til hinanden for at sikre, at DNA'et er korrekt fordelt til sæden eller ægget:et dårligt kromosommatch kan gøre hele cellen ikke-funktionel. Værre endnu, manglende fordeling af kromosomer korrekt kan føre til en række arvelige lidelser.

I 2013 Brian Burke og Colin Stewart fra A*STAR Institute of Medical Biology satte sig for at opdage, hvordan kromosomerne finder deres match.

De afslørede, at et protein kaldet KASH5 fungerer som en adapter til en molekylær motor, der blander sig langs cellens mikrotubuli. Mus modificeret til at mangle KASH5 var infertile.

Forskerne foreslog, at KASH5 lægger sig til overfladen af ​​kernen og slår sig sammen med et andet protein - SUN1 - som låser sig fast til enderne af kromosomerne inde i kernen. Med SUN1 og KASH5 tilsluttet, kromosomerne inde i kernen ville blive trukket langs mikrotubuli-stilladset tilfældigt, gør det muligt for kromosomerne at støde ind i deres homologer.

For dette papir, Burke gik sammen med forskere ved University of Oklahoma for at bekræfte teorien.

Holdet farvede DNA'et i levende sædprecursorceller fra normale mus og mus, der mangler KASH5, og afbildede cellernes kromosombevægelser i tre dimensioner. Specialiserede algoritmer afslørede, at i modsætning til normale celler, kromosomerne holder op med at bevæge sig, når KASH5 mangler, hvilket bekræfter holdets model. "Det var virkelig glædeligt at se, " siger Burke.

Papirets medforfattere jagter nu spor om, hvordan mutationer i enten KASH5 eller SUN1 kan forårsage infertilitet hos mennesker og undersøger, hvordan lignende proteinduoer kan arbejde sammen om at distribuere kernerne i andre celletyper, såsom skeletmuskelceller.

"Vi er nødt til at stoppe med at tænke på atomhylsteret som bare en slags pose til gener, der bare sidder der og ikke gør andet end at blive transskriberet, " siger Burke. "Hele systemet er langt mere dynamisk, end man ville sætte pris på ved at læse din gennemsnitlige cellebiologi lærebog!"