着丝粒在染色体上的位置是由一种组蛋白H3的变体CENP-A通过表观遗传机制决定，并在细胞分裂过程中保持稳定。越来越多的证据表明在进化过程中着丝粒的位置发生重新定位（称为“进化新着丝粒”），这一现象被认为对物种形成可能非常重要。然而，关于着丝粒高稳定性的分子机制及其生物学功能和意义还尚未明确。

本研究发现在裂殖酵母中，经过减数分裂，特定内层动粒的破坏（如mhf2Δ）会致使三条染色体的其中一条染色体随机发生着丝粒重定位（即原着丝粒失活和新着丝粒的形成）。重定位的新着丝粒不对称地形成于失活着丝粒附近的异染色质区域，并能顺利进行有丝分裂（图 1A）。当携带重定位着丝粒的细胞与携带原着丝粒的野生型细胞杂交，其子代的存活率极大程度地下降（图 1B），而携带相同的重定位着丝粒的细胞杂交就能产生正常数目的子代。因此，这些结果表明重定位着丝粒能造成生殖隔离，并为进化新着丝粒在物种进化中起作用提供实验证据。有意思的是，在纯合杂交后的减数分裂过程中，携带相同的重定位着丝粒的染色体以倒转的方式完成减数分裂（即姐妹染色单体在减数分裂I期分离，同源染色体在减数分离II分离，称为“倒转减数分裂”），而同一细胞内携带原着丝粒的染色体则进行经典减数分裂（图 1C）。这一现象表明减数分裂过程并非按照既定程序一层不变，具有高度灵活性。

图1

卢敏博士为本文第一作者，何向伟教授为本文的通讯作者。该研究工作获得了科技部973项目和国家自然科学基金委面上项目的支持。

原文链接：https://www.pnas.org/content/early/2019/10/08/1911745116