Wechselwirkungen zwischen struktur-spezifischen Endonukleasen zur Kontrolle von Crossing-over während der Meiose von Caenorhabditis elegans

Die Anzahl und Verteilung von Crossing-over-Ereignissen sind in der Prophase der Meiose I streng reguliert. Die Auflösung von Holliday-Junktionen durch struktur-spezifische Endonukleasen, einschließlich MUS-81, SLX-1, XPF-1 und GEN-1, ist einer der Hauptmechanismen, die für die Bildung von Crossing-over vorgeschlagen werden. Wie diese Nukleasen jedoch koordiniert Holliday-Junktionen auflösen, ist noch unklar. Hier identifizieren wir sowohl die funktionale Überlappung als auch die Unterschiede zwischen diesen vier Nukleasen hinsichtlich ihrer Rollen bei der Bildung und Kontrolle von Crossing-over in der Keimbahn von Caenorhabditis elegans. Wir zeigen, dass MUS-81, XPF-1 und SLX-1, jedoch nicht GEN-1, an HIM-18/SLX4 binden können, einem wichtigen Gerüst für Nukleasen. Die Analyse synthetischer mitotischer Defekte ergab, dass MUS-81 und SLX-1, jedoch nicht XPF-1 und GEN-1, überlappende Rollen mit dem Bloom-Syndrom-Helicase-Ortholog, HIM-6, haben, was ihre in vivo-Rollen bei der Verarbeitung von Rekombinationszwischenprodukten unterstützt. Mit Hilfe der einfachen genetischen Analyse und hochauflösenden Bildgebung, die Caenorhabditis elegans bietet, untersuchten wir die Bestimmung, Häufigkeit, Verteilung und chromosomale Morphologie von Crossing-over in Einzel-, Doppel-, Triple- und Quadruplu-Mutanten der struktur-spezifischen Endonukleasen. Dies zeigte, dass XPF-1 redundant mit MUS-81 und SLX-1 bei der Ausführung der Bildung von Crossing-over während der Reparatur doppelsträngiger Brüche in der Meiose funktioniert. Die Analyse der Crossing-over-Verteilung ergab, dass SLX-1 für die Unterdrückung von Crossing-over in der zentralen Region der Autosomen erforderlich ist. Schließlich offenbarte die Analyse der Chromosomenmorphologie in Oozyten in späten Meiose-I-Stadien, dass SLX-1 und XPF-1 die chromosomale Stabilität in der Meiose fördern, indem sie die Bildung chromosomaler Anomalien verhindern. Wir schlagen ein Modell vor, in dem die koordinierte Aktion zwischen struktur-spezifischen Nukleasen in verschiedenen Chromosomendomänen, nämlich MUS-81, SLX-1 und XPF-1 an den Armen und SLX-1 in der zentralen Region, positive und negative regulatorische Rollen für die Kontrolle von Crossing-over während der Meiose von Caenorhabditis elegans ausübt.