XY染色体的组合决定了男性的性别,但是一小段调控DNA就可以让它发生。 来源《科学》(Science)
翻译:王格
如果你扳动一个DNA开关就创造一个只有女人的世界,将会怎样?这种科幻小说般的画面不大可能马上变成现实,但是这样一个靠近指示胚胎阶段男性部位发育的基因的DNA转变,刚刚在老鼠中被发现了。这个发现有助于解释为什么一些人类婴儿具有男性的染色体却是女性,并且这种用来揭开所谓增强子的秘密的“开创性”的方法,有朝一日可能识别出其它相似的DNA转变,那些各种疾病的关键性DNA转变。
“这瞄准了如同大海捞针一般的区域,”Vincent Harley说,他是澳大利亚克莱顿的哈德逊医学研究所(Hudson Institute of Medical Research)的分子遗传学家,他并没有参与这项研究,“这种转变似乎能够独自完成”创造男人的工作。
如果不受约束,所有的人类胚胎都会发育成女生,但是一个Y染色体上叫做SRY的基因,带来了发育早期的改变,导致了睾丸,阴茎和其它男性性征的形成。SRY基因间接启动了另一个叫做Sox9的基因,这个基因启动了睾丸的形成。尽管发育生物学家一直以来知道有一个或者多个增强子在早期就在Sox9基因上发生了翻转,但他们不知道如何判定哪个特定的增强子是最为重要的。在整个基因组中,大约100万的增强子控制着接近2100个基因,这些短的DNA段处在基因之外,但是充当着蛋白质的着陆点,这些蛋白质启动或者终止基因的转录。
Sox9基因的增强子散布在200万个位点上,所以与芝加哥伊利诺斯的西北大学(Northwestern University)的Danielle Maatouk以及她的团队共事的,伦敦弗朗西斯克里克研究所(The Francis Crick Institute in London)的发育生物学Robin Lovell-Badge,使用了多种方法来找到它们,包括搜寻增强子激活的蛋白质与DNA结合的位点,或者确定DNA为给这些蛋白质让路而展开的位置的新方法。Robin Lovell-Badge和他的团队在老鼠胚胎中,性别建立之前和之后不久,寻找这些DNA结构的伸展。
研究人员发现了Sox9增强子的16个好的候选位点,在其他的测试中,他们追踪到了一个557个碱基长,并且离基因50万个碱基那么远的增强子。为了启动它的目标基因,这个遥远的增强子通过染色体的螺旋与基因接触。
当研究人员除去老鼠的那个增强子,Sox9基因就变得不那么活跃,并且男性的转变再也没有发生,Lovell-Badge的团队今天在《科学》杂志(Science)上报道,“正是我们在这篇文章中采用的这一系列令人惊奇的试验方法,才使得这个发现具有开创性。”Blanche Capel说,他是北卡罗来纳州达拉谟的杜克大学(Duke University)的发育生物学家。
Capel表示,大约在5500个新出生的人类婴儿中有一个,在性别上有一些问题。例如,有的有男性染色体但没有睾丸,在所有的病例中,医生只能查明其中不到一半的异常情况的原因。现在,他们可以去核对是不是增强子的转录因为某些原因被破坏了。比如Harley,已经开始检查他父母的基因组,来观察他们未解的性别决定问题是否可以追溯到这个性别转变。
“这对于老鼠来说太重要了,对人类也可能同样重要,”Lovell-Badge说,“或许你可以用这个发现来理解,或许也可以真正改变性腺的功能。”Capel甚至预测了增强子发现法更为广泛的影响,他认为这种方法“可能是确定疾病成因的方法”。
发表在《生物学》杂志(Biology)上








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