X和Y染色体不是决定男孩出生的唯一因素?关键的开关其实就在这里! 有些人即使拥有X-Y染色体,也无法生育。这种情况被称为性发育障碍–DSDs。
性别不是由XY染色体决定的吗?
但不完全是。
12月14日,墨尔本默多克儿童研究所的科学家发现了决定人类是男性还是女性的 “关键开关”。
当这个开关正常工作时,拥有XY染色体的人可以发育出睾丸;如果这个开关不工作,即使一个人拥有XY染色体,他也无法发育出这种男性特征的器官。
据悉,这是科学家首次发现决定人类睾丸发育的 “关键开关”,该成果发表在《自然-通讯》杂志上。
删除一段DNA可逆转小鼠的 “性别”
事实上,这一结果的发表与今年6月14日发表的一篇《科学》论文密切相关。
在那篇论文中,来自英国弗朗西斯-克里克研究所的一个科学家团队表明,如果雄性小鼠缺少一小块DNA,它们将长出卵巢而不是睾丸。
具体来说,这一小部分DNA是被称为Enh13的增强子。
什么是增强子?
根据维基百科,在遗传学中,增强子是DNA的一个短区域(50-1500bp)。该区域的作用是调节基因的表达,并将提高特定基因转录的可能性。
受Enh13调控的基因是SOX9。而SOX9基因的表达与睾丸的发育密切相关。
在正常情况下,Y染色体上一个名为SRY的基因调节SOX9的表达,它启动了胚胎的睾丸发育。当SOX9基因高水平表达时,睾丸可以正常发育,但如果该基因的活性受到干扰,表达水平低,那么生物体就无法发育睾丸,导致性发育障碍(DSDs)。
小鼠的性别逆转。
在携带XY染色体的小鼠中,删除调节SOX9表达的增强子Enh13,导致卵巢而不是睾丸的生长。这表明,仅仅一个增强子Enh13就能控制像性别这样重要的东西。
这一发现引起了科学界的广泛关注,被认为是一项突破性的成果。
这项成果得到如此高的评价有两个主要原因。
首先,它证明了决定性别的 “关键开关 “位于DNA的非编码区域,也被称为 “垃圾DNA”。
第二,在小鼠身上的研究对人类研究有非常明确的意义。几十年来,科学家们一直在寻找导致性发育障碍(DSDs)的基因,但该结果表明,DSDs的原因可能隐藏在 “垃圾DNA “中,而不是基因中。
6个月后,这项研究在人类身上得到了 “复制”。
那么,人类的性发育障碍(DSDs)是否也与增强器等开关有关?
在弗朗西斯-克里克研究所的结果发表后,哈德逊医学研究所的分子遗传学家文森特-哈雷说,他的团队已经开始调查他们自己病人的基因组,看看他们无法解释的性别问题是否可以追溯到这种 “开关”。
6个月后,这些结果被发表在这篇最新的《自然通讯》论文中。
在这项研究中,科学家们经过生物信息学分析,确定了人类SOX9基因的三个增强子:eSR-A、eSR-B和eALDI。
与在小鼠中发现的Enh13不同(这个增强子单独决定了睾丸的发育),在人类中,这三个增强子显示出协同活性,共同驱动基因SOX9的高水平表达,从而确保睾丸和男性特征的正常发育。当这些增强子在基因组中重复或缺失时,它们会导致性别逆转。
例如,携带两条X染色体的患者本来会发育成卵巢,但如果他们有这些增强子,从而在体内表达高水平的SOX9,令人惊讶的是他们会发育成睾丸。另一方面,携带X-Y染色体组合的患者,如果失去了这些增强子,因而SOX9基因的表达水平较低,他们将发展出卵巢而不是睾丸。
重要的意义
科学家们认为这一发现具有重大意义。
数据显示,大约每5500个人类婴儿中就有一个出生时存在与性别有关的问题,其中一些人拥有男性染色体但没有睾丸。
过去,研究人员只在基因中寻找这些与性别发育障碍有关的病症的原因,而这些新结果证实,我们需要在基因之外寻找原因,如DNA中的增强子区域。
事实上,在整个人类基因组中,大约有100万个增强子控制着大约22000个基因。以前,科学家们忽略了增强器,因为它们位于所谓的 “垃圾DNA “区域。
现在看来,这些增强子不能被忽视,诊断许多疾病的关键可能就隐藏在其中。
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