刪掉Y染色體,雄鼠變雌鼠?

最近,英國弗朗西斯克里克研究所又搞了一件大事情!研究人員找到了一個神奇的增強子——Enh13,這個東西是決定小鼠性別的關鍵基因。通過刪除Enh13,帶有 XY 染色體的雄性小鼠發育出了完整的卵巢、輸卵管及子宮,成功完成了“性別轉換”。

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增強子(enhancer),又名強化子,是 DNA 上一小段可與蛋白質(反式作用因子,trans-acting factor)結合的區域,與蛋白質結合之後,基因的轉錄作用將會加強。增強子可能位於基因上游,也可能位於下游。且不一定接近所要作用的基因,甚至不一定與基因位於同一染色體。這是因為染色質的纏繞結構,使序列上相隔很遠的位置也有機會相互接觸。

哪只曾是XY染色體的小鼠?哪只曾是XY染色體的小鼠?

為了找到關鍵的增強子,Robin Lovell-Badge 教授和同事們使用最新方法檢測增強子激活蛋白的結合位點,或是在性別分化前後極短時間內解開的 DNA 區域。最終發現了 16 個 Sox9 的潛在增強子。通過進一步實驗證明,研究者最終將目標鎖定在一段長為 557bp的 DNA 片段上。

這段叫做Enh13的 DNA 序列,距離 Sox9 約 56.5 萬個鹼基對,且在哺乳動物中高度保守,一旦失活,小鼠體內的 SOX9 將會下降到極低的水平。研究者使用CRISPR/Cas9 系統對受精卵階段的胚胎進行了基因編輯。當刪除編碼Enh13的基因後,帶有 XY 染色體的雄性小鼠最終發育出了完整的卵巢、輸卵管、以及子宮,完成了性別轉換。

圖丨缺少 Enh13 的XY型小鼠發育出了子宮、卵巢、輸卵管圖丨缺少 Enh13 的XY型小鼠發育出了子宮、卵巢、輸卵管

在人體中,Enh13 同樣高度保守,且嵌在一段長約 3.25 萬個鹼基對的序列中。在已有的案例中可知,當父母的基因中缺失這一段序列,基因型為 XY 的孩子有性反轉的症狀。儘管並未有人體實驗,但已有的證據已經可以證明 Enh13 在人類性別形成中同樣具有關鍵作用。這一研究結果的發現,不僅將幫助研究者對性發育問題的理解,同時很可能為相關疾病的治療提供新的思路。

除了染色體,性別還由什麼決定?

除了染色體性別決定系統,在生物界還存在著非遺傳性性別決定系統,如在爬行動物中廣泛存在的,受溫度影響的環境性別決定系統。

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在澳大利亞半荒漠環境中就生存著一種可以根據環境溫度進行性別轉換的蜥蜴,研究者將野外捕獲的蜥蜴帶回實驗室進行研究,發現部分蜥蜴攜帶著雄性的 ZZ基因型卻有著雌性的身體結構。不僅如此,完成性轉換的 ZZ 雌性仍舊可以與 ZZ 雄性交配,並產生後代。但對於人類來說,性別的作用遠不止生殖。它不僅是人類的一種生理標籤,同時是自我認同的一種身份。

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