解释哺乳动物减数分裂重组蛋白的快速进化

减数分裂重组是在配子形成过程中亲本染色体之间发生遗传物质交换的过程，对于生育力、基因组稳定性和进化适应至关重要。在真核生物中，减数分裂重组由一套高度保守的分子机制执行。尽管这种机制具有保守性，参与减数分裂重组的蛋白质序列在哺乳动物中却以异常高的速率演化。为解释这种快速演化，已有若干生物学过程被提出，但尚无任何一种得到定量检验。在本研究中，我们分析了约400种有胎盘哺乳动物中100种重组蛋白的演化速率变异。结果表明，这种快速演化主要是由相较于蛋白质组其余部分更低水平的纯化选择所驱动。我们表明，尽管作用于重组蛋白的选择压力在哺乳动物中总体上是共享的，但少数重组蛋白表现出选择压力的强烈变异。与先前假说相反，我们证明染色体数目和全基因组范围的重组率并不能解释这种变异中的大部分。相反，这些变异主要与染色体配对和联会蛋白有关，而这类蛋白在哺乳动物演化过程中往往经历增强的选择压力，尤其是在体型大且寿命长的物种中。这一模式可能反映了在长寿物种的卵母细胞中，染色体有时需要保持配对状态长达数十年，因此对染色体配对蛋白稳定性的选择更为强烈。

减数分裂重组是在配子形成过程中亲本染色体之间发生遗传物质交换的过程，对于生育力、基因组稳定性和进化适应至关重要。在真核生物中，减数分裂重组由一套在进化上高度保守的分子机制执行。尽管这种机制具有保守性，参与减数分裂重组的蛋白质序列在哺乳动物物种中却以显著高的速率演化。已有若干生物学过程被提出用于解释这种快速演化，但尚无任何一种得到定量检验。在本研究中，我们分析了约400种有胎盘哺乳动物中100种重组蛋白的演化速率变异。结果表明，这种快速演化主要是由相较于蛋白质组其余部分更低水平的纯化选择所驱动。我们表明，尽管作用于重组蛋白的选择压力在哺乳动物中总体上是共享的，但少数重组蛋白表现出显著的选择压力变异。与先前假说相反，我们证明染色体数目和全基因组重组率并不能解释这种变异中的大部分。相反，这些变异主要与染色体配对和联会蛋白相关，而这类蛋白在整个哺乳动物演化过程中往往经历增强的选择压力，尤其是在体型大且寿命长的物种中。这一模式很可能反映了在长寿命物种的卵母细胞中，对染色体配对蛋白稳定性的选择更为强烈，因为在这些物种中，染色体有时需要维持配对状态长达数十年。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.06.01.729254v1?rss=1

🏷️ 减数分裂重组 蛋白质快速进化 纯化选择 哺乳动物 染色体联会