Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Clues to chromosome crossovers

14.02.2013
Neil Hunter’s laboratory in the UC Davis College of Biological Sciences has placed another piece in the puzzle of how sexual reproduction shuffles genes while making sure sperm and eggs get the right number of chromosomes.
The basis of sexual reproduction is that a fertilized egg gets half its chromosomes from each parent — sperm and eggs each contributing one partner in each pair of chromosomes. We humans have 23 pairs of 46 chromosomes: so our sperm or eggs have 23 chromosomes each.

Before we get to the sex part, though, those sperm and eggs have to be formed from regular body cells that contain twice as many chromosomes. That happens through a specialized type of cell division, meiosis.

During meiosis, the couples in each pair of chromosomes have to, well, couple by “crossing over” with each other. Each chromosome pair must become connected by at least one crossover so that when the couples separate, they are delivered to separate sperm or egg cells.

These crossovers also mean that chromosomes can exchange chunks of DNA with each other, shuffling the genetic deck for the next generation. But if too few crossovers are formed, gametes end up with the wrong number for chromosomes, a situation that can cause infertility, pregnancy miscarriage or chromosomal diseases such as Down Syndrome.

Large-scale studies of human genetics have shown that the number of crossovers formed during meiosis is under genetic control. Moreover, women that make more crossovers tend to have more children. One gene suggested to control crossover numbers in humans, called Rnf212, is the subject of a new study by UC Davis researchers lead by Professor Neil Hunter.

Hunter studies how crossovers form and chromosomes separate at the UC Davis Department of Microbiology & Molecular Genetics and the Comprehensive Cancer Center. In 2009, he was awarded an early career fellowship from the Howard Hughes Medical Institute.

The latest paper from Hunter’s lab, published Feb. 10 in Nature Genetics, shows that Rnf212 is essential for crossing-over in mammalian cells. Crossovers form by a process called homologous recombination, in which chromosomes are first broken and then repaired by coupling with a matching template chromosome. Although hundreds of recombination events are started in each cell, only one or two crossovers will form between any given pair of chromosomes.

“There isn’t a special, predetermined site for a crossover. It can occur just about anywhere along a chromosome. But there has to be at least one and there always is,” Hunter said.

In a series of experiments in mouse cells, graduate student April Reynolds, Hunter and colleagues found that the RNF212 protein defines where crossovers will occur by binding to just one or two recombination sites per chromosome where it triggers the accumulation of the protein machinery that actually carries out the cutting and splicing of DNA.

Mice that lacked the gene for RNF212 were sterile. Mice that had one working copy of the gene were fertile, but on careful examination there were fewer crossovers formed while sperm and eggs were being made than in normal mice, potentially reducing fertility. It’s possible that this might be tied to some causes of infertility in humans.

It remains unclear how each pair of chromosomes always manages to crossover at least once. But Hunter says he is, “convinced that RNF212 holds the key to understanding this unique problem in chromosome biology.”

The full author list of the paper is: April Reynolds, Huanyu Qiao, Ye Yang, Jefferson Chen, Neil Jackson, and Kajal Biswas, all in Hunter’s laboratory at UC Davis; J Kim Holloway, Cornell University; Frédéric Baudat and Bernard de Massy, Centre National de Recherche Scientifique, Montpellier, France; Jeremy Wang, University of Pennsylvania; Christer Höög, Karolinska Institutet, Stockholm, Sweden; Paula Cohen, Cornell University; & Neil Hunter.

The work was supported by NIH and HHMI.

Andy Fell | EurekAlert!
Further information:
http://www.ucdavis.edu

More articles from Life Sciences:

nachricht Protein Shake-Up
27.03.2015 | Oak Ridge National Laboratory

nachricht How did the chicken cross the sea?
27.03.2015 | Michigan State University

All articles from Life Sciences >>>

The most recent press releases about innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: FiberLab-Roboter begeistert auf Photonics West in San Francisco

Mit ihrem „humanisierten“ Roboter zeigten Anna Lena Baumann und Wolfgang Schade erstmalig die erfolgreiche Umsetzung der 3D-Navigation über eine neuartige Lasermethode, der Standard Single-Mode-Glasfaser. Mehr als 17.000 Teilnehmer konnten den Roboter und FiberLab, das erste Projekt des Photonik Inkubators in Göttingen, auf der Photonics West in San Francisco kennen lernen.

Mit Hilfe eines in die Kleidung eingenähten Fasersensors wurden Armbewegungen eines Probanden dokumentiert und nach entsprechender Auswertung an den Roboter...

Im Focus: Femto Photonic Production: Neue Verfahren mit Ultrakurzpulslasern für die Fertigung von morgen

Für die deutsche Wirtschaft spielt die Lasertechnik eine herausragende Rolle: Etwa 40 Prozent der weltweit verkauften Strahlquellen und 20 Prozent der Lasersysteme für die Materialbearbeitung stammen aus Deutschland.

Beim Einsatz von Lasern in der Produktion sind deutsche Unternehmen führend. Diese Stärken gilt es zu erhalten und auszubauen. Deswegen hat das...

Im Focus: Theorie der starken Wechselwirkung bestätigt: Supercomputer bestimmt Neutron-Proton-Massendifferenz

Nur weil das Neutron ein klein wenig schwerer ist als das Proton, haben Atomkerne genau die Eigenschaften, die unsere Welt und letztlich unsere Existenz ermöglichen.

80 Jahre nach der Entdeckung des Neutrons ist es einem Team aus Frankreich, Deutschland und Ungarn unter Führung des Wuppertaler Forschers Zoltán Fodor nun...

Im Focus: Neurochip für die Hirnforschung erfolgreich im Markt

Neues Mess- und Stimulationssystem nimmt die Kommunikation von Nervenzellen in Echtzeit auf und ermöglicht damit lang erhoffte Grundlagenforschung

Für die Enträtselung neurologischer und neurodegenerativer Erkrankungen wie Parkinson, Alzheimer, Depression oder verschiedene Erblindungsformen verspricht ein...

Im Focus: Klassisch oder nicht? Physik der Nanoplasmen

Die Wechselwirkung von intensiven Laserpulsen mit Partikeln auf einer Nanometer-Skala resultiert in der Erzeugung eines expandierenden Nanoplasmas.

In der Vergangenheit wurde die Dynamik eines Nanoplasmas typischerweise durch klassische Phänomene wie die thermische Emission von Elektronen beschrieben. Im...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

THETIS - Branchentreff für Meeresenergien

27.03.2015 | Veranstaltungen

1. HAMMER BIOENERGIETAGE

27.03.2015 | Veranstaltungen

Technologietag bei der SCHOTT AG - Neue Strukturierungstechnologien für Dünngläser

26.03.2015 | Veranstaltungen

 
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Motormanagement-System kommuniziert per Modbus

27.03.2015 | HANNOVER MESSE

Ein Elektron auf Tauchgang

27.03.2015 | Physik Astronomie

Material für dichtere Magnetspeicher

27.03.2015 | Materialwissenschaften