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科研進展

水生所揭示六倍體銀鯽兩個重復的gsdf部分同源基因協同調控雄性分化機制

發表日期:2022-07-05王明濤來源:水生生物研究所放大 縮小

  多倍化為基因組演化提供了額外染色體組,在物種遺傳多樣性增加、性狀革新以及生態適應性等方面發揮重要作用,是生物多樣性產生的重要驅動力。盡管人們對多倍化后重復基因的表達模式和演化命運進行了廣泛探索,但重復基因在多倍體中如何共同調控生物學過程還有待研究。 

  近日,中國科學院水生生物研究所桂建芳院士團隊,以六倍體銀鯽為研究對象,鑒定了兩個重復的gsdfgonadal somatic cell-derived factor部分同源基因:gsdf-Agsdf-B,其中每個部分同源基因均包含三個高度保守的等位基因。他們發現gsdf-Agsdf-B在雄性性腺的體細胞中大量表達,gsdf-A轉錄主要受dmrt1-A激活,gsdf-B轉錄主要受dmrt1-B激活。單獨敲除gsdf-Agsdf-B會導致部分遺傳雄性發生雄性向雌性的性逆轉;且在gsdf-A突變體中存在gsdf-B的補償性表達,在gsdf-B突變體中存在gsdf-A的補償性表達。同時敲除gsdf-Agsdf-B則導致所有遺傳型雄性發生雄性向雌性的性逆轉,且這種性逆轉可以通過芳香化酶抑制劑處理來挽救。 

  隨后,研究人員通過酵母雙雜交等分子互作研究手段,在體外證明Gsdf-AGsdf-B都可以與Ncoa5nuclear receptor coactivator 5)結合,并阻斷Ncoa5Roraretinoic acid-related orphan receptor-alpha)的相互作用,從而抑制RoraNcoa5cyp19a1a的轉錄激活。

    該研究揭示了六倍體銀鯽Gsdf-AGsdf-B通過抑制cyp19a1a轉錄來協同調控六倍體銀鯽雄性分化,且體外研究證明Gsdf-AGsdf-B可以通過與Ncoa5相互作用來抑制cyp19a1a轉錄 (1)。該研究是展示多倍體重復基因協同調控機制的一個典型案例,同時也為多倍體性別分化機制演化提供了創新見解。

1  gsdf-A/gsdf-B介導銀鯽雄性分化的假想分子機制 

  在含有雄性標記(MSM+)個體中,高表達的gsdf-Agsdf-B可抑制cyp19a1a轉錄,從而誘導Sertoli細胞發育和雄性發生。在不含有雄性標記(MSM-)個體中,低表達的gsdf-Agsdf-B不能抑制cyp19a1a轉錄,從而導致雌激素產生、顆粒細胞發育和雌性發生。體外研究結果表明Gsdf-AGsdf-BNcoa5相互作用并阻斷Ncoa5Rora的相互作用,從而抑制Rora/Ncoa5cyp19a1a的轉錄激活。 

  該研究以“Two duplicated gsdf homeologs cooperatively regulate male differentiation by inhibiting cyp19a1a transcription in a hexaploid fish”為題發表于PLoS Genetics。該研究由博士研究生王明濤等人完成,通訊作者為桂建芳院士和李熙銀副研究員。研究得到國家重點研發計劃項目(批準號:2018YFD0900204,2021YFD1200804),國家自然科學基金(批準號:31873036),中國科學院前沿科學重點研究項目(批準號:QYZDY-SSWSMC025),中國科學院戰略性先導科技專項(批準號:XDA24030104)等項目支持。 

  論文鏈接:https://journals.plos.org/plosgenetics/article?id=10.1371/journal.pgen.1010288 

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