Spo11 é unha proteína que nos humanos está codificada polo xene SPO11 do cromosoma 20. Spo11, nun complexo con mTopVIB, crea roturas de dobre febra para iniciar a recombinación meiótica. O seu sitio activo contén unha tirosina que se liga e se disocia co ADN para promover a formación de roturas. Actúa unha proteína Spo11 por cada febra de ADN, de tal xeito que dúas proteínas Spo11 interveñen en cada evento de rotura de dobre febra.
O intercambio xenético entre dúas moléculas de ADN por recombinación homóloga pode empezar cunha rotura en ambas as febras do ADN —chamada rotura de dobre febra— e a recombinación comeza cando un encima endonuclease corta a molécula de ADN que "recibe" o ADN intercambiado. Na meiose este encima é SPO11, que está relacionado coas ADN topoisomerases. As topoisomerases cambian o ADN rompendo transitoriamente unha ou ambas as febras, pasando a febra ou febras de ADN non rotas a través da rotura e reparando dita rotura; os extremos rotos do ADN están ligados covalentemente á topoisomerase. A SPO11 está similarmente unida ao ADN cando se forman roturas de dobre febra durante a meiose.
Recombinación meiótica SPO11 considérase que exerce un papel predominante na iniciación da recombinación meiótica. Porén, a recombinación pode tamén ocorrer por mecanismos alternativos independentes de SPO11 que poden estudarse usando mutantes spo11.
No lévedo Saccharomyces cerevisiae, os defectos meióticos na recombinación e disxunción cromosómica de mutantes spo11 son aliviados por iradiación de raios X. Este descubrimento indica que os danos ao ADN inducidos por raios X poden iniciar a recombinación con sobrecruzamento que orixina a disxunción independentemente de SPO11.
O verme de Caenorhabditis elegans utiliza ordinariamente un homólogo de spo11 na iniciación da recombinación meiótica. Porén, as roturas inducidas pola radiación poden tamén iniciar a recombinación en mutantes nos que se eliminou este homólogo de spo11.
A desaminación da citosina resultante na discordancia dU:dG é unha das lesións de alteración dunha soa base máis común en ADN non replicante. Os mutantes en Spo11 nos lévedos Schizosaccharomyces pombe e C. elegans experimentan a recombinación con sobrecruzamento meiótica e unha correcta segregación cromosomica cando se producen no seu ADN lesións dU:dG. Esta recombinación con sobrecruzamento non implica a formación de grandes cantidades de roturas de dobre febra, pero require uracilo ADN-glicosilase, un encima que quita o uracilo do DNA e inicia a reparación por escisión de bases. Deste xeito, propúxose que a reparación por escisión de bases de danos no ADN tales como a falta dunha base uracilo, un sitio abásico, ou unha amosega monocatenaria é dabondo para iniciar a recombinación con sobrecruzamento meiótica en S. pombe e C. elegans.
En S. pombe, un mutante defectivo para o homólogo de spo11 Rec12 é deficiente na recombinación meiótica. Porén, a recombinación pode restaurarse a niveis case normais por unha deleción en rad2, un xene que codifica unha endonuclease implicada no procesamento de fragmentos de Okazaki. Aumentaban tanto a recombinación con sobrecruzamento coma sen sobrecruzamento pero as roturas de dobre febra eran indetectables. Baseándose nas propiedades bioquímicas da deleción rad2, propúxose que a recombinación meiótica podía iniciarse por lesións no ADN distintas das roturas de dobre febra, tales como amosegas e ocos que se acumulan durante a replicación do ADN premeiótica cando o procesamento dos fragmentos de Okazaki é deficiente.
Os descubrimentos sinalados antes indican que os danos no ADN orixinados por diversas fontes poden repararse pola recombinación meiótica e que ese proceso pode ocorrer independentemene de SPO11.
Ausencia nalgunhas especies sexuais O antepasado común máis recente dos xéneros de amebas sociais Dictyostelium, Polysphondylium e Acytostelium, parece que perdeu o xene Spo11. Dito antepasado probablemente viviu hai varios centos de millóns de anos. Dictyostelium discoideum e Polysphondylium pallidum son ambos capaces de facer a reprodución sexual meiótica (ver Reprodución sexual de D. discoideum e Reprodución sexual de P. pallidum). Bloomfield especulou que as células dormentes no solo poderían estar expostas a moitos tipos de estrés, como o desecamento e a radiación, que poderían inducir danos ao ADN espontáneos. Tales danos farían que a indución de roturas de dobre febra por Spo11 fose redundante para a iniciación da recombinación durante a meiose, e isto explica a súa ausencia neste grupo.
Notas
Categoría:Proteínas