Rekombinacja mejotyczna zapewnia zmienność genetyczną podczas rozmnażania. Podczas profazy mejotycznej I chromosomy są zorganizowane w macierz o podstawie pętli przez białkową strukturę zwaną mejotyczną osią chromosomów, która ma kluczowe znaczenie dla rekombinacji mejotycznej i genetycznie zróżnicowanych gamet. Międzynarodowy zespół badawczy kierowany przez IPK Leibniz Institute donosi o zastosowaniu podejścia opartego na TurboID do identyfikacji białek w pobliżu osi chromosomów mejotycznych u Arabidopsis thaliana. Odkryto zarówno znane, jak i nowe białka mejotyczne. Wyniki zostały opublikowane w czasopiśmie Natura Rośliny.

Podczas mejozy przetasowanie informacji genetycznej między chromosomami homologicznymi poprzez rekombinację mejotyczną tworzy zmienne gamety, a tym samym zmienność genetyczną potomstwa. Rekombinacja mejotyczna zachodzi w kontekście mejotycznej osi chromosomów, struktury białkowej, wzdłuż której chromatydy siostrzane są ułożone w układzie pętli podczas profazy I. Dane z różnych organizmów sugerują, że oś chromosomów mejotycznych służy jako rusztowanie dla rekombinacji mejotycznej.

W roślinie modelowej A. thaliana białka ASY1 i ASY3 związane z osią są kluczowe dla synapsy i rekombinacji mejotycznej. „Ze względu na kluczową rolę białek osiowych, takich jak ASY1 i ASY3, dla wierności mejotycznej, w tym częstotliwości i rozkładu krzyżowań, interesujące są dalsze informacje na temat składu i regulacji roślinnych osi chromosomów mejotycznych” – mówi dr Stefan Heckmann, szef IPK niezależna grupa badawcza Meiosis. Jednak badania proteomiczne roślin mające na celu przeanalizowanie składu i regulacji procesów mejotycznych, w tym osi chromosomów, są utrudnione przez ograniczoną liczbę komórek mejotycznych osadzonych w organach kwiatowych.

Niedawno identyfikacja biotyny zależna od bliskości (BioID) umożliwiła identyfikację bliższych interakcji białkowych. BioID opiera się na fuzji białka będącego przedmiotem zainteresowania z rozwiązłą ligazą biotyny, która katalizuje biotynylację białek w pobliżu. „Zastosowaliśmy ulepszoną wersję BioID, zwaną TurboID, do znakowania bliskości osi chromosomu mejotycznego. Połączyliśmy TurboID z białkami związanymi z osiami ASY1 i ASY3, aby zidentyfikować ich najbliższe interakcje u A. thaliana” – mówi dr Stefan Heckmann. Zidentyfikowano 39 najbliższych kandydatów na ASY1 i/lub ASY3. Poza znanymi białkami związanymi z osią chromosomu mejotycznego, odkryto również nowe białka odgrywające rolę podczas mejozy.

„Udane zastosowanie TurboID w komórkach mejotycznych sugeruje, że zastosowana metoda może mieć szerokie zastosowanie w rzadkich typach komórek” – mówi dr Chao Feng, pierwszy autor badania. „Wyobrażamy sobie, że dane będą sprzyjać przyszłym badaniom nad zidentyfikowanymi białkami kandydującymi i że TurboID może zostać wykorzystany do identyfikacji jeszcze nieznanych białek mejotycznych lub modyfikacji”.