Ein Forschungsteam unter der Leitung von Joao Matos an den Max Perutz Labs der Universität Wien hat einen Mechanismus entschlüsselt, der die Fruchtbarkeit durch präzise Steuerung der Chromosomenpaarung während der Meiose schützt. Die in Nature veröffentlichte Studie zeigt, wie als Holliday Junctions genannte DNA-Strukturen nicht nur den genetischen Austausch (Crossing-over) ermöglichen, sondern auch den synaptonemalen Komplex stabilisieren, eine reißverschlussartige Struktur, die Chromosomen zusammenhält.

Crossing-over ist essenziell für die Bildung von Eizellen und Spermien, da es genetische Vielfalt erzeugt. Ohne mindestens einen Austausch pro Chromosomenpaar ist die Fruchtbarkeit gefährdet, während zu viele DNA-Brüche das Genom schädigen können. Die Forscher entdeckten, dass Holliday Junctions die Stabilität des synaptonemalen Komplexes fördern und der Zelle signalisieren, keine weiteren DNA-Brüche zu erzeugen, um das Genom zu schützen.

Unter Verwendung von Bäckerhefe als Modellorganismus untersuchte das Team die Meiose, die ähnlich wie in menschlichen Zellen abläuft. Durch ein spezielles molekulares Werkzeug konnten die Wissenschaftler die DNA-Verbindungen gezielt entfernen und beobachteten, dass der synaptonemale Komplex ohne diese Verbindungen sofort zusammenbrach. Dies führte zu weiteren DNA-Brüchen und einer gestörten Meiose, was die zentrale Rolle der Holliday Junctions bestätigte.

Die Studie offenbart einen Rückkopplungsmechanismus: Sobald Holliday Junctions und der synaptonemale Komplex stabil sind, stoppt die Zelle die Bildung neuer DNA-Brüche, wodurch die Meiose sicher fortgesetzt wird. Die Forscher planen nun, diesen Mechanismus bei Säugetieren zu untersuchen, um grundlegende Prinzipien der Fruchtbarkeit und Genomstabilität zu erhellen.

Die Max Perutz Labs, ein Joint Venture der Universität Wien und der Medizinischen Universität Wien, sind Teil des Vienna BioCenter und widmen sich der Erforschung grundlegender Prozesse in der Molekularbiologie.

Original Paper:

Holliday junction–ZMM protein feedback enables meiotic crossover assurance | Nature

Redaktion: X-Press Journalistenbüro GbR

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