RNA-DNA杂合链调控减数分裂的分子机制

减数分裂是有性生殖的生物在产生成熟生殖细胞时进行的染色体数目减半的细胞分裂方式。在减数分裂过程中会发生同源染色体重组和非同源染色体自由组合，从而增加物种的遗传多样性。

同源重组（如图1）是减数分裂的核心事件。程序性DNA双链断裂（DSB）是同源重组的起始，DSB可被细胞内一系列蛋白质识别并切割，最终产生一段约822bp的单链DNA末端。单链DNA末端在单链结合蛋白的保护和引导下入侵到同源染色体的同源区，继而细胞会以同源染色体的双链为模板合成DNA，最终形成两个被称为霍利迪连接体（HJ）的四链DNA中间体。每个HJ都有两个剪接位置（①和②）来进行DNA的拆分，若两个HJ都在同一个位置剪接（都在①或都在②），则得到两个非交换的DNA，即DNA分子重组点两侧基因未重新分配（如甲），若两个HJ一个在①处剪接，另一个在②处剪接，则拆分得到交换产物，即DNA分子重组点两侧基因重新分配（如乙）。

最新研究表明，细胞中RNA-DNA杂合链数目异常会引起同源重组水平下降，使减数分裂出现严重缺陷。RNA-DNA杂合链有两种产生方式：一种是顺式产生，即转录的RNA没有及时与DNA模板分开；另一种是反式产生，即游离的RNA重新与DNA模板链结合。RNA既可结合DNA单链也可结合双链DNA中的模板链（如图2）。

THO复合物可以协助RNA转运至细胞核外，核糖核酸酶H能够特异识别并切割RNA-DNA杂合链中的RNA链。研究者发现THO和H的双突变体酵母菌细胞中RNA-DNA杂合链增加、减数分裂异常。抑制双突变体的DSB产生单链DNA时，几乎检测不到RNA-DNA杂合链；相对于野生型，在双突变体中重组相关蛋白在DSB处的富集显著降低。进一步研究表明，RNA-DNA杂合链过度减少也会导致减数分裂缺陷。