Genome Biol | 符传孩课题组基于人工融合染色体研究揭示染色体数目对有丝分裂与减数分裂的差异性调控机制

染色体作为真核生物遗传信息的主要载体，其精确分离是细胞分裂（包括有丝分裂与减数分裂）的核心生物学过程。减数分裂包含两次连续的分裂（减数分裂 I 和 II ），其关键特征是通过同源染色体分离（减 I ）和姐妹染色单体分离（减 II ）实现遗传物质减半。纺锤体组装检验点（ SAC ）作为细胞分裂的质量监控系统，通过动态调控动粒 - 微管连接状态确保染色体精确分离。尽管不同物种间染色体数目存在显著差异，但染色体数目 差异 对细胞分裂保真度的调控机制尚未阐明。

近日，中国科学技术大学符传孩教授课题组在Genome Biology发表了题为：Effects of chromosome number reduction on mitotic and meiotic stability in fission yeast的研究成果。该研究基于中国科学院分子细胞科学卓越创新中心周金秋教授课题组构建的裂殖酵母（

Schizosaccharomyces pombe

该研究中 高分辨率活细胞显微成像显示，当裂殖酵母中原有的 3 条染色体融合为 1~2 条时，细胞有丝分裂的前中期和后期时长显著延长（图1 A）。染色体融合增强了纺锤体组装检验点（ SAC ）蛋白在动粒上的 富集 ，并通过 SAC 信号通路延长前中期时长。虽然 SAC 延长 了前中期，但染色体融合并未降低 染色单体 分离的准确性 。 含有 单 条 染色体 的 细胞在 SAC 功能缺失条件下仍能维持 高保真性 染色体分离 ，提示着丝粒总数减少可能通过降低动粒 - 微管错误连接概率来维持分离保真度。

在减数分裂方面，研究团队通过活细胞显微成像观察到染色体融合导致裂殖酵母减数分裂前期特有的 细胞 核震荡运动减弱（图1 B），并显著延长减数第一次分裂（减 I ）的时间，同时缩短减数第二次分裂（减 II ）的时长。进一步分析 表明 ，染色体融合主要影响减 I 阶段的同源染色体分离，而对减 II 姐妹染色单体分离无显著影响。 同源染色体分离异常可能由细胞 核震荡运动减弱 所导致的 同源染色体联会配对 缺陷造成。因此，染色体数目 是维持减数分裂 同源 染色体 高保真性 分配的关键因素。

图 1 不同染色体数目的酵母细胞有丝分裂（ A ）和减数分裂马尾期（ B ）过程

综上， 该研究建立 了 染色体数目与细胞分裂保真度的关系模型，不仅揭示了有丝分裂中 " 着丝粒剂量效应 " 对 SAC 调控的分子基础，还阐明了减数分裂特异性 细胞 核动力学与染色体数目协同调控的机制。这些发现为理解真核生物染色体进化约束条件及染色体数目异常相关疾病（如肿瘤）提供了新的 视角 。

中国科学技术大学生命科学与医学部符传孩教授、课题组博士后郑圣男 博士 为该论文共同通讯作者。中国科学技术大学生命科学与医学部符传孩教授课题组硕士生蒋跃跃为本文第一作者。中国科学院分子细胞科学卓越创新中心周金秋教授、中国科学技术大学生命科学与医学部姚雪彪教授和刘行教授提供了重要帮助。

原文链接：https://genomebiology.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13059-025-03704-5

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