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Science重大突破:删除一段DNA,逆转小鼠“性别”!

 秋水共蓝天 2018-06-18

Science重大突破:删除一段DNA,逆转小鼠“性别”!

图片来源:Science(DOI: 10.1126/science.aas9408)

在6月14日发表的题为“Sex reversal following deletion of a single distal enhancer of Sox9”的研究中,由英国Francis Crick研究所的Robin Lovell-Badge教授带领的科学家小组证实,如果雄性小鼠缺少一小部分DNA,它们就会长出卵巢而不是睾丸。

先前的研究表明,除非早期性器官在发育的关键阶段拥有足够被称为SOX9的蛋白,否则哺乳动物将会形成卵巢,进而发育成雌性。SOX9会导致卵巢变成睾丸,并引导胚胎的其他部分变成雄性。

SOX9的产量最初由位于Y染色体上的Sry基因编码的SRY蛋白控制。这就是为什么拥有X染色体和Y染色体的男性通常会发育出睾丸,而含有2条X染色体的女性则不会发育出这一男性特征器官。

关键开关:Enh13

在这项新研究中,科学家们证实,位于离Sox9基因超过50万个碱基处的被称为enhancer 13(Enh13,增强子13)的一小段DNA能够在适当的时机促进SOX9蛋白的产生,以触发睾丸的发育。当研究人员从雄性小鼠中删除Enh13后,Sox9的活跃度随之降低,小鼠长出了卵巢和雌性生殖器。

Science重大突破:删除一段DNA,逆转小鼠“性别”!

Image: Sex-reversed male XY mouse (left) and female XX mouse (right). Credit: Greta Keenan, Francis Crick Institute.

据Science报道介绍,在整个基因组中约有100万个增强子控制着近2.1万个基因。这些短的DNA片段位于基因之外,但可作为启动或关闭基因的蛋白质的“着陆点”。Sox9基因的增强子分布在200万个碱基上。为了找到Sox9的增强子,他们首先筛选出了16个好的“候选者”,然后经过其他测试,最终找到了长度为557个碱基的Enh13。

Enh13位于小鼠基因组中的一部分,该部分可直接映射到人类基因组的一个区域。在该区域丢失更大DNA片段的、拥有XY染色体的人会发育出女性性器官。这项新研究解释了为什么会发生这种情况。

论文第一作者Nitzan Gonen博士说:“通常情况下,是许多增强子区域联合发挥作用,以促进基因表达。在这项研究中,我们鉴定出了4个增强子,但令人惊讶的是,仅其中1个增强子就能控制像性别这样重要的事情。”

答案“藏在”非编码区

事实上,导致小鼠性别逆转的实验并不新鲜。早在1991年,包括Robin Lovell-Badge教授在内的一个科学家小组就揭开了“变性鼠”Randy的面纱。在研究人员将Sry基因引入到发育中的胚胎后,携带XX染色体的Randy发育成了雄性。

Science重大突破:删除一段DNA,逆转小鼠“性别”!

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