Reproduktion underlättas genom att hitta rätt partner – och det är inte annorlunda för kromosomerna inuti reproduktionscellerna. Nu, ett internationellt team av forskare, inklusive A*STAR -forskare, har avslöjat hur kromosomerna hittar sin perfekta matchning.

De hårt lindade kromosomerna som bär den genetiska koden inuti levande celler kan flyta runt cellkärnan på egen hand, men de har alla en genetiskt liknande partner, eller homolog, med en ärvd från varje förälder.

Under reproduktionscellernas livscykel, dessa homologer måste hitta och docka till varandra för att säkerställa att DNA:t är korrekt fördelat till spermierna eller ägget:en dålig kromosommatchning kan göra hela cellen icke-funktionell. Ännu värre, misslyckande med att fördela kromosomerna korrekt kan leda till en mängd olika ärftliga störningar.

Under 2013, Brian Burke och Colin Stewart från A*STAR Institute of Medical Biology bestämde sig för att upptäcka hur kromosomer hittar sin matchning.

De avslöjade att ett protein som heter KASH5 fungerar som en adapter för en molekylär motor som blandar sig längs cellens mikrotubuli. Möss modifierade för att sakna KASH5 var infertila.

Forskarna föreslog att KASH5 ansluter till kärnans yta och samarbetar med ett annat protein - SUN1 - som låser sig till kromosomändarna inne i kärnan. Med SUN1 och KASH5 anslutna, kromosomerna inuti kärnan skulle dras slumpmässigt längs mikrotubulusställningarna, så att kromosomerna kan stöta på sina homologer.

För denna tidning, Burke slog sig ihop med forskare vid University of Oklahoma för att bekräfta teorin.

Teamet färgade DNA:t i levande spermaprekursorceller från normala möss och möss som saknar KASH5, och avbildade cellernas kromosomrörelser i tre dimensioner. Specialiserade algoritmer visade att, till skillnad från normala celler, kromosomerna slutar röra sig när KASH5 saknas, vilket bekräftar lagets modell. "Det här var verkligen glädjande att se, säger Burke.

Pappersmedförfattarna jagar nu ledtrådar om hur mutationer i antingen KASH5 eller SUN1 kan orsaka infertilitet hos människor och undersöker hur liknande proteinduos kan arbeta tillsammans för att distribuera kärnorna som finns i andra celltyper, såsom skelettmuskelceller.

"Vi måste sluta tänka på kärnvapenhöljet som bara en sorts påse för gener som bara sitter där och inte gör något annat än att transkriberas, " säger Burke. "Hela systemet är mycket mer dynamiskt än vad man skulle uppskatta av att läsa din genomsnittliga cellbiologilärobok!"