新研究表明DNA交叉如何驱动健康与异常的精子

作者：张馨予

哈佛医学院的两项研究提供了精子和卵细胞形成过程中正常和异常DNA重组的新见解

研究人员使用新技术分析人类精子基因组，报告了染色体异常率的变化，并发现证据表明，单个生物过程可调节父母的DNA重组的交换的数量，位置和间隔

对发育中的蠕虫卵的单独研究表明，在染色体的某些区域抑制了交叉，以减少错误

用电影人物阿甘(Forrest Gump)的著名话来说，“生活就像一盒巧克力;你永远不知道会得到什么。”

相同的原理适用于人类遗传学。当人体以一种称为减数分裂的特殊细胞分裂形式形成精子或卵细胞时，我们的DNA会以看似无限且无法预测的组合混合并匹配。

后来，当各种各样的精子和卵细胞中只有两个相遇时，它们会产生与父母不同的孩子。

减数分裂如果没有交叉将是非常错误的：DNA片段在紧密排列的一对染色体之间进行交换，这对染色体是从每个亲本继承而来的。

错误的交叉形成会导致细胞具有过多或过少的染色体，称为非整倍性。由于非整倍性反过来会导致不孕，流产和唐氏综合症等疾病，因此了解如何调节跨界是了解人类生殖和改善生殖健康的关键。

哈佛医学院布拉瓦特尼克研究所的遗传学家进行的两项研究为这一基本过程提供了新见解。

这项第一项研究于6月3日在线发表在《自然》杂志上，它使用一种新的全基因组测序工具同时分析了30,000多个人类精子细胞中所有染色体上的交叉和非整倍性。

研究人员以迄今为止最全面的估计，测量了人与人之间非整倍体率的五倍范围，并提出单一生物过程有助于调节交叉的数量，位置和间隔。这些发现有助于回答一个长期存在的问题，即跨精子细胞和跨人群的交叉率为何以及如何变化。

这项工作是在史蒂芬·麦卡罗尔(Steven McCarroll)的实验室中进行的，史蒂芬·麦卡罗尔(Steven McCarroll)是HMS生物医学科学和遗传学教授，也是麻省理工学院和哈佛大学布赖恩斯坦利精神病学研究中心的基因组神经生物学主任。

麦卡罗尔说：“每个精子的基因组都讲述了一个关于人类遗传的详细故事-进展顺利，出了什么问题，出了什么不同。”“集体而言，成千上万个这样的故事使我们对减数分裂过程及其脆弱性有了很多了解。”

第二项研究着眼于发育中的蠕虫卵细胞的减数分裂，这有助于解释为什么在染色体的某些位置比其他位置更经常发生交叉。研究小组发现，在染色体的中心或末端，交叉可能更容易出错，这表明卵细胞可以使这些区域的交叉最小化，同时允许它们位于更可靠的位置。