NAR丨解密小鼠减数分裂过程中SYCP3 介导的染色质结构的组装

减数分裂是配子发生过程中形成单倍体细胞的关键步骤，在此过程中的染色质结构不同于体细胞，同源染色体间形成联会复合体（synaptonemal complex, SC）结构，伴随着DNA双链断裂的形成和修复来介导同源染色体的识别和重组。SC是减数分裂特异性蛋白质复合物，SC前体在精母细胞减数分裂I期的细线期中开始出现，并在粗线期形成完整的结构。SYCP3是形成SC结构侧轴的核心蛋白，可自发组装成纤维状结构，并通过其DNA结合结构域与染色质直接作用，从而产生高度凝缩的染色体轴。SYCP3的缺失阻碍了雄性小鼠的减数分裂和配子发生。破译减数分裂染色质结构对于揭示同源染色体识别和重组的机制具有重要价值。尽管目前有多篇文献报道了利用超分辨显微成像技术对SC的超微结构进行分析，但SYCP3在减数分裂过程中全基因组的分布变化及其调控知之甚少。

2025年6月9日，华中科技大学同济医学院周立全/何西淼/殷樱在Nucleic Acids Research杂志上发表了题为Deciphering meiotic chromatin organization by SYCP3的研究成果。该研究展示了小鼠减数分裂过程中SYCP3的全基因组动态分布图谱，并揭示了SYCP3受染色质相关事件的调控机理。

本研究首先通过CUT&Tag技术确定了SYCP3在小鼠精母细胞中的染色质结合情况。通过深入分析SYCP3在精母细胞染色质上的分布发现，SYCP3富集区具有GC含量高、DNA甲基化水平低、染色质开放程度高、富集组蛋白乙酰化修饰、与重组位点有重合等特点。SYCP3与RNA聚合酶II结合位点（包括piRNA位点）具有显著共定位，并在转录受到抑制后染色质结合下降。接着，本研究对比了SYCP3在细线期和粗线期精母细胞中的染色质结合，发现粗线期的SYCP3富集位点包括了细线期的SYCP3富集位点，并且细线期的SYCP3富集位点具有更长的峰间距离和更窄的峰宽，提示减数分裂过程中SYCP3在染色质上的结合是逐渐累积的。通过使用1,6-己二醇（1,6-HD）处理小鼠精母细胞以破坏SYCP3纤维结构，发现染色质上仍然保留部分SYCP3的结合并将这些基因组区域命名为SYCP3-Core位点，而丢失SYCP3结合的区域命名为SYCP3-NonCore位点。与SYCP3-NonCore位点相比，SYCP3-Core位点具有更强的SYCP3富集和更宽的峰宽，显示SYCP3-Core位点具有更稳定的SYCP3结合能力。通过进一步使用CUT&Tag技术检测SYCP1在基因组上的富集，发现SYCP1结合位点主要是SYCP3-Core的部分位点，具有DNA低甲基化、染色质高开放性、高SYCP3结合强度和高CTCF/RAD21L富集等特点。关于重复序列的分析结果显示，SYCP3在SINE家族B1/Alu和Deu上高富集，而SYCP1在LINE家族CR1上高富集。此外，SYCP3在性染色体上的结合强度高于常染色体，且与组蛋白变体H3.3具有较强的共定位。总之，该研究探索了SYCP3与小鼠精母细胞中活跃染色质区域结合的特点，并揭示了减数分裂过程中SYCP3的动态分布变化以及如何受转录等染色质事件的影响。

华中科技大学同济医学院周立全教授、何西淼教授和殷樱副教授该论文的通讯作者。华中科技大学同济医学院生殖健康研究所出站博士后郭诗萌、博士研究生张奕然、硕士研究生费彩凤为该论文的共同第一作者。（文图：张奕然）

原文链接：https://academic.oup.com/nar/article/53/11/gkaf460/8158542

制版人：十一

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