分子生物学：Spo11はトポロジカルストレスがかかった部位で協調的な切断を行うことでギャップを生じさせる
Nature 594, 7864 doi: 10.1038/s41586-021-03632-x
減数分裂組換えは、減数分裂における染色体分離と稔性に不可欠であり、Spo11が引き起こすプログラムされたDNA二本鎖切断（DSB）によって開始される。Spo11は、アーキアのトポイソメラーゼ（Topo VIA）の真核生物ホモログである。今回我々は、これまで詳しく知られていなかったSpo11の誘発する損傷について報告する。これは34塩基対から数百塩基対の長さのギャップで、二重DSBと呼ばれる協調したDSB対によって生じる。生じた断片を単離し、1塩基対レベルの精度でゲノム規模のマッピングを行ったところ、こうした断片はDSBのホットスポットに多く存在するだけでなく、ゲノム全域に広く分散して分布していることが明らかになった。Spo11は、DNA屈曲モチーフと類似性のある配列を選択的に切断することから、屈曲できるかどうかが切断部位の選択に関係していることが示唆される。また、断片の長さには約（10.4n + 3）塩基対の周期性があり、これは、Spo11がらせんの巻きの緩いDNAの同一側面を選んで切断することを示唆している。これと符合して、二重DSBシグナルはトポイソメラーゼII結合部位と重複し、相関していて、これは、切断の形成にはトポロジカルストレスとDNAの交差が役割を果たしていることを示しており、また、Spo11が2本のDNA鎖を捕捉するというDSBおよび二重DSBの形成のモデルが示唆される。全組換え開始事象の推定で20％を占める二重DSBギャップは、Msh2に依存したヘテロ二本鎖修復やMutLγエンドヌクレアーゼのどちらにも無関係な完全な遺伝子変換事象の説明になる。ギャップの非相同修復によって欠失が生じ、二重DSB断片の異所性再組込みは挿入につながることから、二重DSBの形成は、進化上の多様性および病原性の生殖系列異常の原因となる可能性がある。
