小鼠的具性别特异性的行为受性激素—雌激素、睾丸素及孕酮—控制，包括交配、攻击性以及母性行为。然而大脑中这些调节器的下游到底发生着什么还不为人所知。
近日，发表在Cell的一项新的研究表明，激素控制着各个基因的启动与关闭，每个基因都以一种模块化的方式影响着特定的行为—例如，一个基因影响着一只小鼠是否会照看她的幼崽，而另一个基因则影响着她对性挑逗的接受程度。
这项研究论证，可对复杂的社会行为进行遗传学上的解构。此外，了解大脑中具性别特异性的行为的差异可有助解释一些神经学疾病（包括孤独症及ADHD、注意力不集中）在男性和女性中发病几率的差异。
“这是一篇很有意思的论文，”未参与该项研究的Geert de Vries说道，他是马萨诸塞大学神经内分泌学研究中心的主任。在某些方面，这篇论文“正踢开一扇虚掩的门，”他说道。尽管很多的研究者已经论证各个基因影响着行为的特定方面，但是他们仅对各个基因或有限的行为进行分析。“这次，这些分析集中在这一个研究中完成，”他说。“新颖之处是其全面的研究方法。”
加州大学的Nirao Shah与同事过去一直试图确证雌性小鼠与雄性小鼠的下丘脑（一个被认为涉及控制具性别特异性行为的大脑区域）中与性别相关的基因表达的差异。“我们与其他的研究者在过去已经发现性激素……可以控制整个的行为程序，”Shah说。“不过，随后的的问题是，比如睾丸激素是如何控制所有这些不同的行为的？机制又是什么？”
Shah的团队将84个在雌性和雄性大脑中具有表达差异的基因进行微阵列对比分析。然后，利用原位杂交将这些基因在雌性和雄性小鼠神经元中的表达差异可视化以进行进一步观察。他们从中筛选出了16个具有性别间细胞表达差异的基因。这些基因中许多此前被认为与人类的性别失调疾病有关。
该小组集中研究筛选出了这一组基因，他们对四只小鼠进行基因敲出，每一只都含有这16个基因中其中一个基因的突变。他们发现，单个基因的缺失会导致行为模块的改变，其中只有某一个性别相关的行为被改变，而不像睾丸激素及雌激素一样影响整个行为程序。Cckar被认为与小鼠的进食与新陈代谢有关，将该基因敲出后，会使雌鼠与雄鼠进行交配的意愿降低两倍，但她们的照顾幼崽的及驱逐入侵者的母性天性并未受到影响。相似的，将雄鼠的编码一个细胞信号蛋白的Styl4基因突变后，它们对雌性的兴趣降低，但仍会以正常的行为方式攻击其他雄鼠。
“性激素对基因表达模式的控制非常具有特异性，及其复杂并具有性别差异，且这些基因反过来控制具性别特异性的行为，”Shah说道。不过“我们绝不是说一个基因控制一种行为，”他补充说。“这些基因可能同等地影响着其他我们并未试验的行为，”如学习或者记忆补偿，他说。
该研究发现表明，复杂的社会行为可在单个基因水平上进行检测与解构。“不过问题接踵而至，有多少复杂的本能的社会行为是类似地以基因网络而构建的呢？”Shah说。
而人类的行为是否如小鼠一样依遗传基础而构建还有待研究，Shah说。不过研究大脑中性别相关的差异有助于研究人员理解为什么某些精神疾病具有性别特异性。例如孤独症，男性的发病率是女性的四倍。ADHD在男性中也更为常见。（生物谷Bioon.com）
doi:10.1016/j.cell.2011.12.018
PMC:
PMID:
Modular genetic control of sexually dimorphic behaviors
Xiaohong Xu, Jennifer K. Coats, Cindy F. Yang, Amy Wang, Osama M. Ahmed, Maricruz Alvarado, Tetsuro Izumi, Nirao M. ShahSee
Sex hormones such as estrogen and testosterone are essential for sexually dimorphic behaviors in vertebrates. However, the hormone-activated molecular mechanisms that control the development and function of the underlying neural circuits remain poorly defined. We have identified numerous sexually dimorphic gene expression patterns in the adult mouse hypothalamus and amygdala. We find that adult sex hormones regulate these expression patterns in a sex-specific, regionally restricted manner, suggesting that these genes regulate sex typical behaviors. Indeed, we find that mice with targeted disruptions of each of four of these genes (Brs3, Cckar, Irs4, Sytl4) exhibit extremely specific deficits in sex specific behaviors, with single genes controlling the pattern or extent of male sexual behavior, male aggression, maternal behavior, or female sexual behavior. Taken together, our findings demonstrate that various components of sexually dimorphic behaviors are governed by separable genetic programs
