Age-dependent oocyte aneuploidy, a major cause of Down syndrome, is associated with declining sister chromatid cohesion in postnatal oocytes. Here we show that cohesion in postnatal mouse oocytes is regulated by Tex19.1. We show that Tex19.1-/- oocytes have defects in the maintenance of chiasmata, mis-segregate their chromosomes during meiosis, and transmit aneuploidies to the next generation. By reconstituting aspects of this pathway in mitotic somatic cells, we show that Tex19.1 regulates an acetylated SMC3-marked subpopulation of cohesin by inhibiting the activity of the E3 ubiquitin ligase UBR2 towards specific substrates, and that UBR2 itself has a previously undescribed role in negatively regulating acetylated SMC3. Lastly, we show that acetylated SMC3 is associated with meiotic chromosome axes in oocytes, but that this is reduced in the absence of Tex19.1. These findings indicate that Tex19.1 maintains acetylated SMC3 and sister chromatid cohesion in postnatal oocytes, and prevents aneuploidy in the female germline.

Mobilisation of retrotransposons to new genomic locations is a significant driver of mammalian genome evolution. In humans, retrotransposon mobilisation is mediated primarily by proteins encoded by LINE-1 (L1) retrotransposons, which mobilise in pluripotent cells early in development. Here we show that TEX19.1, which is induced by developmentally programmed DNA hypomethylation, can directly interact with the L1-encoded protein L1-ORF1p, stimulate its polyubiquitylation and degradation, and restrict L1 mobilisation. We also show that TEX19.1 likely acts, at least in part, through promoting the activity of the E3 ubiquitin ligase UBR2 towards L1-ORF1p. Moreover, we show that loss of Tex19.1 increases L1-ORF1p levels and mobilisation of L1 reporters in pluripotent mouse embryonic stem cells implying that Tex19.1 prevents new retrotransposition-mediated mutations from arising in the germline genome. These data show that post-translational regulation of L1 retrotransposons plays a key role in maintaining trans-generational genome stability in the epigenetically dynamic developing mammalian germline.

Meiosis relies on the SPO11 endonuclease to generate the recombinogenic DNA double strand breaks (DSBs) required for homologous chromosome synapsis and segregation. The number of meiotic DSBs needs to be sufficient to allow chromosomes to search for and find their homologs, but not excessive to the point of causing genome instability. Here we report that meiotic DSB frequency in mouse spermatocytes is regulated by the mammal-specific gene Tex19.1. We show that the chromosome asynapsis previously reported in Tex19.1-/- spermatocytes is preceded by reduced numbers of recombination foci in leptotene and zygotene. Tex19.1 is required for the generation of normal levels of Spo11-dependent DNA damage during leptotene, but not for upstream events such as MEI4 foci formation or accumulation of H3K4me3 at recombination hotspots. Furthermore, we show that mice carrying mutations in the E3 ubiquitin ligase UBR2, a TEX19.1-interacting partner, phenocopy the Tex19.1-/- recombination defects. These data show that Tex19.1 and Ubr2 are required for mouse spermatocytes to generate sufficient meiotic DSBs to ensure that homology search is consistently successful, and reveal a hitherto unknown genetic pathway regulating meiotic DSB frequency in mammals.