Genomická architektura a molekulární mechanismy hybridní sterility myši.

Abstract

Hybridní sterilita je jedním z reprodukčně izolačních mechanismů, který zabraňuje genovému toku mezi příbuznými druhy a tím vede ke speciaci. Prdm9 je zatím jediný známý gen hybridní sterility u obratlovců, jenž určuje místa DNA dvouřetězcových zlomů (DSBs), a tak specifikuje hotspot místa meiotické rekombinace, avšak u hybridů mezi dvěma myšími poddruhy způsobuje selhání synapse meiotických chromozomů a samčí hybridní sterilitu. V této studii na sterilních hybridech jsme zjistili, že nejvíce náchylných k asynapsi bylo pět nejmenších autozomů. Abychom mohli manipulovat s mírou synapse, začlenili jsme různě dlouhé konsubspecifické homologní úseky do vybraných autozomálních párů. Konsubspecifické úseky delší než 27 Mb dokázaly obnovit synapsi u daných chromozomů. Dále jsme zjistili, že alespoň dva symetrické DNA dvouřetězcové zlomy na chromozomu jsou nezbytné pro správnou synapsi. Navíc došlo k částečné nápravě samčí neplodnosti F1 hybridů u jedinců s obnovenou synapsí tří ze čtyř segregujících chromozomů. K ověření vlivu nedostatečného počtu symetrických DSBs u meiotických chromozomů sterilních hybridů byly generovány exogenní DNA DSBs s využitím chemoterapeutického léčiva cisplatiny. Jádra, která byla ošetřena cisplatinou o koncetraci 5 mg/kg a 10 mg/kg váhy těla, vykazovala zvýšený počet DSBs...

Hybrid sterility is one of the reproductive isolation mechanisms restricting gene flow between the related species and leading to speciation. PR domain containing 9 (Prdm9), the only known vertebrate hybrid sterility gene, determines the sites of programmed DNA double-strand breaks (DSBs) and thus specifies hotspots of meiotic recombination but in hybrids between two mouse subspecies causes failure of meiotic chromosome synapsis and hybrid male sterility. In the present study on sterile hybrids, the five smallest autosomes were more prone to asynapsis. To manipulate with the synapsis rate, random stretches of consubspecific homology were inserted into several autosomal pairs. Twenty seven or more megabases of consubspecific sequence fully restore synapsis in a given autosome. Further, at least two symetric DN double-strand breaks per chromosome were necessary for successful synapsis. Moreover, F1 hybrids had sperm when synapsis was rescued in at least three of four segregating chromosomes. To verify the assumption of a lack of symmetric DSBs in meiotic chromosomes of sterile males the chemotherapeutic drug cisplatin was used to induce exogenous DNA DSBs. Cells treated with 5 mg/kg and 10 mg/kg of cisplatin showed increased number of DSBs monitored by immunostaining of RPA and DMC1 sites and...