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PLOS Genetics:西南大学王德寿研究组发表鱼类性别遗传研究文章
文/admin      2015/11/25
  11月20日,国际著名遗传学期刊《PLOS genetics》发表西南大学生命科学学院院王德寿研究员发表的一篇研究论文,研究揭示了TGF-β信号通路在鱼性别决定中的保守作用。论文题为“A Tandem Duplicate of Anti-Müllerian Hormone with a Missense SNP on the Y Chromosome Is Essential for Male Sex Determination in Nile Tilapia, Oreochromis niloticus”。王德寿研究组的李明慧和孙云律为论文共同第一作者,本文通讯作者是西南大学德寿教授。
 
  鱼类的性别决定基因在物种之间有所差异,但是,硬骨鱼的性别决定的机制目前尚不明确。近年来,对鱼类性别决定与分化有重要作用的芳香化酶基因的表达调控做了开创性的工作,在罗非鱼、青鳉和南方鲇成功克隆了在性别决定和分化中起重要作用的一系列转录因子和类固醇合成酶,并开展了与这些基因有关的功能研究。
 
  主要的性别决定基因(SD)是控制性腺性别分化级联(导致卵巢或睾丸的发育)的关键基因开关。到目前为止,研究人员只在几个脊椎动物物种中确定了主要的SD基因。SRY/Sry是在哺乳动物中发现的第一个性别决定因子。随着最近有研究发现sox3Y是青鳉(Oryzias dancena)的性别决定基因,Sox基因继续在脊椎动物性别决定的讨论中占有重要地位。最近的一些研究表明,转化生长因子β(TGF-β)信号通路的组件,参与鱼类的性别决定。这包括Patagonian pejerrey抗缪勒氏激素(amhy)的一个Y连锁重复,红鳍东方鲀中amh受体(amhrII)的一个突变,和吕宋青鳉(Oryzias luzonensis)中一个性腺细胞源性生长因子(gsdfY)的Y连锁重复。这些研究结果表明了TGF-β信号在硬骨鱼性腺性别决定中的关键作用。
 
  最近的研究已经为尼罗罗非鱼(Nile tilapia)研究产生了一些重要的资源,包括一段基因组序列、一个微阵列的fosmid文库和几个性腺转录组。TALEN和CRISPR/Cas9基因敲除技术也已经在罗非鱼中构建起来。这些工具的可用性,促使我们尝试在尼罗罗非鱼中分离SD基因。
 
  在这项研究中,研究人员分离出amh基因的一个Y特异性重复基因amhy,并通过转录组分析和western blot确证了它的雄性特异性表达(XX和XY)。研究人员使用了转基因技术在XX鱼中过表达amhy,并用CRISPR/Cas9诱变在XY鱼中敲除amhy及其受体amhrII。
 
  这项研究表明,amhy可诱导尼罗罗非鱼的雄性性别决定。Amhy的编码序列与X连锁的amh (amh)相同,除了一个错义SNP(C/T),它能改变N末端区域中的一个氨基酸(Ser/Leu92)。amhΔ-y在启动子区域包含几个插入和缺失,甚至exonVI的一个5bp插入,导致一个过早终止密码子,从而产生一个缺乏TGF-β结合结构域的截断蛋白产物。
 
  研究人员用CRISPR/Cas9技术敲除了XY鱼中的amhy,导致雌性对雄性的性反转,而amhΔ-y的突变单独则不能。相反,利用携带amhy/amhΔ-y单倍型的福斯质粒,或在CMV启动子控制下包含amhy ORF的载体,使Amhy在XX鱼中过表达,可导致雌性对雄性的性逆转,而AmhΔ-y在XX鱼中的过表达则不能。anti-Müllerian hormone receptor type II (amhrII)在XY鱼中的敲除,也导致100%的雄性到雌性的性逆转。
 
  总之,这些结果强有力地表明,具有一个错义SNP的复制amhy,是候选的性决定基因,amhy/amhrII信号对于尼罗罗非鱼的雄性性别决定是必不可少的。这些研究结果强调了TGF-β信号通路在鱼性别决定中的保守作用。
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