分子生物学：Spo11による協調的な切断から明らかになった減数分裂でのDNA切断機構

遺伝的組換えは、減数分裂の間に、トポイソメラーゼ様タンパク質のSpo11によって生じたDNA二本鎖切断（DSB）の修復を通して起こる。Spo11のDSBは、ホットスポットと呼ばれるヌクレオソームの減少した領域で選択的に形成されるが、Spo11がこのDNA基質と結合してDNA切断を触媒する仕組みはよく分かっていない。ほとんどの組換え事象は、単一箇所でSpo11切断により開始されるが、今回我々は、出芽酵母（Saccharomyces cerevisiae）において、Spo11により、33塩基対から100塩基対以上離れた2箇所の位置で、非常に局所的で協調的なDSBが形成されることを明らかにし、これを「二重切断（double cut）」と命名した。重要なことに、二重切断の長さは10.5塩基対の周期性を持って変化し、これは酵母とマウスで保存されていた。この知見は、隣接したSpo11分子の配向が、DNAヘリックスに対して相対的に固定されているというモデルを示唆しており、この考えはin vitroでのSpo11コア複合体のDNA結合特性により裏付けられた。減数分裂で生じた細胞の高深度塩基配列解読により、隣接するSpo11 DSBによって生成されたギャップから修復が開始されたことと一致する、組換えの痕跡が明らかになった。まとめるとこれらの結果は、Spo11-DSB形成の機構に関する現在の知識を修正し、減数分裂中のギャップ修復についての元来の概念をSpo11自体によって生成されるDNAギャップにまで拡張するものである。

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