杜克大学医学中心公布在5月22日的Public of Sciecne-Biology杂志上的一项新研究的结果表明, 在实验小鼠中,研究人员发现两种特殊的基因Wnt4和Fgf9在哺乳动物性腺的最初发育阶段(即在性腺被指派去发育成雄性的睾丸或雌性的卵巢之前)中的表达是保持平手的。如果这种平衡偏向了Wnt4,那么性腺就会发育成卵巢;相反,当平衡偏向Fgf9就会使性腺发育成睾丸。一个受精的哺乳动物卵最终是否会发育成雄性或雌性,取决于编码信号途径蛋白和它们控制的分支途径的两种不同基因之间激烈的派别斗争结果。
使这个平衡偏向雄性的是位于Y染色体上的Sry基因。当这个基因在早期的性腺发育中被活化时,它支持Fgf9基因并导致性腺发育成睾丸。
研究人员发现Sry通过触发另外一种叫做Sox9基因的表达来完成这一使命。Sox9能够活化Fgf9基因,从而抑制Wnt4并启动一个导致发育成睾丸的级联事件。如果XY小鼠缺失了Fgf9基因,那么它们就会形成卵巢;而XX小鼠失去了Wnt4就会形成不完整的睾丸——这意味着脊椎动物性别的决定取决于这两个对立的信号系统之间的相互作用。
如果在发育的一个关键点上没有表达Sry基因,则Sox9和Fgf9基因就被关闭,并且性腺沿着雌性途径发育,最终形成卵巢。相反情况下,则形成睾丸。研究人员发现Fgf9不但能稳定Sox9的表达,而且还维持了性腺的雄性发育命运:它能抑制促卵巢形成基因Wnt4的活动,而Wnt4则能抑制睾丸发育途径。
在XX性腺中,这种Sox9-Fgf9环路没有被建立,因此Wnt4做主,从而使这个平衡倾向雌性途径。根据这些发现,研究人员认为早期性腺的最终命运是由Fgf9和Wnt4间相互敌对的信号控制的。由于Sry基因只存在于哺乳动物中,因此有可能Fgf9和Wnt4间的这种敌对信号是一种在所有脊椎动物进化过程中共享的机制。
性别决定基因
生物体雌,雄性别决定(sex determination)由染色体决定。线虫,果蝇和人的体细胞中有两类染色体。一类是与性别决定有直接关系的染色体,称性染色体,其余为常染色体。性染色体在性别决定中一般说来是起核心作用,常染色体上的某些基因起辅助作用。由于动物种类的不同,在个体发育过程中,性别决定的方式也不同,这种不同取决于胚胎早期不同的性别初级信号对性别决定基因的启动与活化,活化的性别决定基因启动性别分化基因的表达,是个体性别表示出来。
(一) 线虫的性别决定
线虫为雌雄同体,自体受精。线虫没有Y染色体,XX表现为雌性,XO表现为雄性。线虫性别决定的初级信号是X染色体和常染色体的比率(X:A),4X:4A=1或3X:4A=0.75,表现为雌雄同体;而2X:3A=0.67则表现为雄性。
(二) 黑腹果蝇性别决定
黑腹果蝇的性别是由X,Y染色体上性别决定基因和常染色体的性别决定基因之间的平衡决定的。在正常情况下,XX为雌性,XY为雄性,即在二倍体体细胞中有两条X染色体和两套常染色体(2X:2Y)为雌性;体细胞中若为1X:2A则表现为雄性。
(三) 哺乳动物的性别决定
哺乳动物性别决定比较复杂,基本属于XX(雌性),XY(雄性),但Y染色体在性别决定中也起着决定作用。
1.巴尔小体(Barr)
2.SRY基因(sex-determining region of Y)
3.AIS(androgen insensitivity syndrome)
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