北京時間2025年2月19日，中國科學院分子細胞科學卓越創新中心童明漢課題組聯合上海交通大學醫學院附屬新華醫院黃旲團隊，在國際頂尖學術期刊Nature發表題為“In vitro reconstitution of meiotic DNA double-strand break formation”的突破性研究成果。該研究成功構建出具有催化活性的SPO11-TOP6BL蛋白復合體，并完整再現了減數分裂過程中DNA雙鏈斷裂（DSB）的形成機制，為解密生命遺傳的核心過程——同源重組建立了關鍵實驗平臺。

南模生物為該研究提供了Spo11-D277N（NM-KI-241342）點突變小鼠。

作為有性生殖的核心環節，減數分裂通過同源染色體間的遺傳物質交換，既保證了物種遺傳多樣性，又確保了染色體精確分離。這一過程始于程序性DSB的形成：1997年科學家發現Spo11蛋白是酵母減數分裂中催化DSB形成的關鍵酶，但其在哺乳動物中的活性機制及體外重構難題，始終是領域內懸而未決的"圣杯級"挑戰。

研究團隊突破性地采用體外蛋白表達純化技術，成功獲得小鼠SPO11-TOP6BL功能復合體。通過凝膠層析、交聯質譜等多維技術解析，證實該復合體以異源二聚體為主要存在形式，并首次在體外重現其切割DNA雙鏈的酶活性。尤為關鍵的是，研究團隊捕捉到SPO11蛋白共價結合DNA斷裂5'末端的特征性現象，這一發現完美印證了體內減數分裂DSB形成的分子特征。
 

Fig1. Histological analysis of testes and ovaries from Spo11^DN/+ and Spo11^DN/DN mice.

此外，該研究還發現，SPO11-TOP6BL復合體切割DNA 活性依賴于Mg2⁺/Mn2⁺，但不依賴于ATP，不同于拓撲異構酶VI活性依賴ATP/Mg2⁺的特征。更進一步，點突變 SPO11的Mg2⁺結合殘基導致SPO11-TOP6BL復合體DNA雙鏈切割活性顯著降低；相應的一個 Mg2⁺結合殘基點突變小鼠表現為減數分裂障礙，無DSB形成，其表型與 Spo11 完全敲除小鼠一致。

值得關注的是，美國紀念斯隆-凱特琳癌癥中心Scott Keeney團隊、比利時法語魯汶大學Corentin Claeys Bouuaert團隊分別在Nature上發表了背靠背文章“Reconstitution of SPO11-dependent double-strand break formation”和“SPO11 dimers are sufficient to catalyse DNA double-strand breaks in vitro”。加州大學圣迭戈分校專家在專題評述中指出，這三個獨立研究團隊共同實現了減數分裂研究領域的重大突破（"a big break"），標志著該領域正式邁入"研究新紀元"。

該研究由分子細胞卓越中心湯辛哲博士和胡澤濤博士共同主導實驗，獲得蔡剛教授、李典范研究員等十余位專家的技術支持，以及國家蛋白質科學研究（上海）設施等頂尖平臺的支撐。研究得到國家自然科學基金、科技部重點研發計劃等項目的聯合資助，充分彰顯我國在基礎生命科學領域的創新實力。

阻斷疾病進展的 “游戲規則改變者”，為帕金森病患者帶來新的希望。這一成果標志著帕金森病研究領域的重大突破，有望推動該領域的臨床治療取得實質性進展。

南模生物擁有經驗豐富的模型定制團隊，可為客戶定制敲除、條件性敲除、點突變、人源化、敲入等多種類型的基因編輯小鼠。此外，南模生物擁有含上萬種成品小鼠的模型資源庫，基本覆蓋熱門基因的敲除/條件性敲除小鼠、免疫缺陷小鼠、靶點人源化小鼠、自發疾病小鼠、Cre/Dre 工具鼠、熒光示蹤小鼠等。

若您有相關需求，歡迎撥打400-728-0660熱線，或通過南模生物微信公眾號在線咨詢。我們的專業團隊將竭誠為您服務！
 

關于我們
上海南方模式生物科技股份有限公司（Shanghai Model Organisms Center, Inc.，簡稱"南模生物"），成立于2000年9月，是一家上交所科創板上市高科技生物公司（股票代碼：688265），始終以編輯基因、解碼生命為己任，專注于模式生物領域，打造了以基因修飾動物模型研發為核心，涵蓋多物種模型構建、飼養繁育、表型分析、藥物臨床前評價等多個技術平臺，致力于為全球高校、科研院所、制藥企業等客戶提供全方位、一體化的基因修飾動物模型產品解決方案。