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减数分裂是有性生殖细胞独特的细胞分裂过程,由二倍体亲代细胞通过一次DNA复制及两次染色体分离产生单倍体配子。同源重组则是减数分裂的标志,对于减数第一次分裂过程中同源染色体准确无误的分离至关重要,并且可以促进配子遗传的多样性。同源重组过程起始于生殖细胞中形成的大量程序化的DNA双链断裂(DSBs),随后通过对其修复产生交叉(crossover)或非交叉。因此,减数分裂同源重组的失败会导致减数分裂的阻滞,进而导致不育。减数分裂重组依赖于包括单链DNA(single-stranded DNA,ssDNA)结合蛋白在内的大量减数分裂特异蛋白,这些蛋白通常以点状形式定位在减数分裂细胞特异的DSBs上。通过修复这些DSBs而产生的交叉对于维持同源染色体相互作用至关重要,缺乏交叉会导致单价染色体的形成,继而导致染色体错误分离和减数分裂生殖细胞的凋亡。许多减数分裂特异蛋白已在多种模式生物(酵母和小鼠等)中得到了遗传研究。此外,在患有原发性卵巢功能不全或非梗阻性无精子症的人类患者中发现了多个减数分裂特异基因的突变。但是,我们对它们在人类减数分裂中的功能及作用的分子机制还不是很了解。MEIOB是一种ssDNA结合蛋白,是RPA1的减数分裂特异性旁系同源物,具有3’–5’核酸外切酶活性。MEIOB与SPATA22可以形成异源二聚体,而MEIOB/SPATA22异源二聚体又与RPA异源三聚体相互作用。MEIOB和SPATA22的功能和定位是相互依赖的,并且共同调节早期减数分裂重组。本研究中,我们发现MEIOB基因中与人类不育相关的错义突变(N64I)会导致小鼠睾丸中的MEIOB蛋白降解。我们通过制作小鼠突变模型来模拟人类MEIOB N64I突变。我们发现Meiob N64I纯合雄性突变小鼠生育力正常,表现为轻微的减数分裂缺陷。这表明不同物种生育力可能对不同蛋白的需求不同,也有可能是物种特异性蛋白序列环境对有害突变的耐受程度不同。同时在Meiob突变模型的研究中,我们发现第67位氨基酸丝氨酸(S67)是维持MEIOB减数分裂功能的关键氨基酸。MeiobΔS67/ΔS67纯合突变小鼠不育,表现在早期减数分裂同源重组过程中,DSBs修复失败。我们的生化实验研究发现N64I和ΔS67突变会引起MEIOB蛋白异常的自身聚集,并显著降低蛋白质的半衰期。这两个点突变的分子遗传研究揭示了MEIOB在减数分裂同源重组后期crossover形成过程中也发挥着重要的作用。另外,通过对MeiobN64I/N64I、Meiob N64I/-、Meiob N64I/ΔS67、MeiobΔS67/ΔS67等突变等位基因各种组合的遗传研究,我们发现MEIOB的蛋白水平与小鼠减数分裂缺陷的严重程度直接相关。我们的结果证实了MEIOB在减数分裂重组中是一个剂量依赖性调节因子。