趙金紅，趙金艷 ，黃勇富，林秀坤

（1.重慶市畜牧科學院，重慶 榮昌 402460；2.鄭州牧業(yè)高等?？茖W校，河南 鄭州 450008；3.北京畜牧獸醫(yī)研究所，北京 100094）

1990年SRY基因的發(fā)現(xiàn)是生命科學史上的一大突破，使性別決定機制的研究步入正軌，在WT1、SF1、SP1等基因產物的作用下，中胚層發(fā)育成為具有雙向潛能的生殖嵴。雄性胚胎在SRY的作用下啟動SOX9、DMRT1、DMRT2等下游基因，促使原始生殖腺分化為睪丸；而雌性胚胎則在雙倍DAX1作用下形成卵巢。

1 SRY上游調控因子

1.1 WT1 WT1基因于1989年被克隆，位于染色體11p13。該區(qū)帶的缺失會引起WAGR綜合癥（Wilms瘤，無虹膜，尿生殖系畸形，智力發(fā)育遲緩）；其基因點突變會引起更為嚴重的DenysDrsh綜合癥（Wilms瘤，腎小球腎病，性腺發(fā)育異常），提示該基因在性腺、腎臟發(fā)育及腫瘤抑制中起作用。WT1基因的表達出現(xiàn)在發(fā)育第9d胚胎的中胚層，隨后出現(xiàn)在性腺嵴的支持細胞。WT1基因敲除小鼠的性腺在胚胎發(fā)育11d之前似乎是正常的，11d后上皮顯著變薄，12d開始凋亡，表明WT1對性腺分化是必需的。WT1基因有10個外顯子，通過不同的剪接及翻譯方式可得到16種同工蛋白。在涉及胚胎發(fā)育的基因調節(jié)中起重要作用，WT1的作用方式是作為轉錄活化劑。WT1基因能活化SF1的表達，間接調節(jié)性腺的形成；還能活化內源性的DAX1啟動子，WT1-DAX1途徑是哺乳動物性別決定過程中的早期事件。

1.2 SF1 SF1是核激素受體超家族成員之一，在腎上腺皮質、性腺等合成甾體激素的組織中均有表達，在腎上腺、性腺的分化中也起著重要的調節(jié)作用。其基因Ftz-F1位于9q33。SF1在胚胎期的表達有顯著的性別差異，在胚胎12d之前其表達水平在兩性間并無差異，當雄性小鼠的曲細精管開始分化時，即胚胎12.5～15d，SF1在賽托利細胞中的表達達到高峰，而雌鼠卵巢中的SF1則持續(xù)處于低水平，直到出生后才增加。這種時間和性別上的表達差異與MIS基因表達嵴苗勒管的退化一致。Ftz-F1基因敲除雌雄小鼠都缺乏性腺、腎上腺，卻有輸卵管、子宮、陰道等苗勒管衍化器官，這表明SF1在胚胎早期維持生殖導管的發(fā)育，隨后調節(jié)睪丸MIS的產生。SF1蛋白屬于核受體家族，具有該家族的保守功能區(qū)，如DNA結合區(qū)的兩個鋅指結構，識別DNA的AGGTCA單元：羧基端配體結合區(qū)的AF-2反式激活區(qū)和脯氨酸區(qū)等。

MIS是SF1的下游靶基因，其啟動子－84到－103區(qū)域的M2/MISRE1位點含有CCAAGGTCA序列，為SF1結合區(qū)。該結合區(qū)的突變會導致賽托利細胞系報告基因的表達降低。WT1、SOX9、GATA4等還通過直接的蛋白間相互作用增強SF1對MIS的轉錄活性。小鼠DAX1表達的啟動子上也發(fā)現(xiàn)有SF1的反應元件，并發(fā)現(xiàn)Ftz-F1基因失活的小鼠其DAX1表達顯著降低，表明SF1控制DAX1基因的轉錄。

除性腺外，在下丘腦內側核及垂體促性腺細胞中也發(fā)現(xiàn)有SF1的表達，其靶基因為糖蛋白激素α亞單位。MFtz-F1基因敲除小鼠的垂體促性腺細胞的功能嚴重受損，下丘腦腹內側核出現(xiàn)顯著的形態(tài)異常，表明SF1在生殖系統(tǒng)發(fā)育的多個層次上發(fā)揮作用。

1.3 DAX1 DAX1是核激素受體超家族中的一員，DAX1基因數(shù)目的變化是人類性反轉的一個原因，這種性反轉被稱為計量敏感型性別反轉。其中XY個體之所以發(fā)育為雌性是由于X染色體短臂的Xp21出現(xiàn)加倍所造成的。關于DAX1和SRY如何競爭性地控制靶基因活性，已有一些實驗證據(jù)支持如下的性別決定模型：DAX1可以和核激素受體超家族中的SF1形成雜二聚體。SF1對于早期生殖腺的發(fā)育是必需的，睪丸執(zhí)行各種功能所必需的各種基因的表達也要有SF1的存在，如穆勒氏抑制基因的表達，甾醇類激素基因的表達等。DAX1通過與SF1結合，改變了SF1的性質，使它不能再激活靶基因。除了謝爾托立氏細胞外，DAX1和SF1總是同時表達，而且前者有調節(jié)后者活性的功能。所以，在卵巢發(fā)育中，DAX1和SF1的二聚體抑制了第二性睪丸決定基因，如SOX9等的表達。在XY個體的生殖腺中，SRY也許通過改變DNA構象而阻止SF1和DAX1雜二聚體的形成，或者阻止雜二聚體與靶基因的裝配，同時又保證SF1仍具有激活與轉錄激活靶基因的活性?？墒钱擠AX1高水平或者對SRY提前表達時，DAX1將優(yōu)先與SF1結合，或優(yōu)先與SRY結合，阻礙SF1靶基因的正常表達。因此，SOX9等基因將永遠不能達到閥值水平，保證謝爾托立氏細胞的分化，個體發(fā)育為雌性，出現(xiàn)性反轉現(xiàn)象。

2 SRY下游基因

2.1 SOX9 SRY作為轉錄因子可調節(jié)下游基因，從而啟動原始性腺發(fā)育成睪丸，SRY表達后即可見到SOX9、FGF9、DHH。SRY在小鼠體內表達后可見到SOX9的表達大量增加，并由細胞質向細胞核內遷移。進一步的研究發(fā)現(xiàn)，SOX9轉基因XX雌性鼠可產生睪丸并具有正常的Sertoli細胞及Leydig細胞，這提示SOX9可代替SRY基因的功能，或者SRY的作用僅是提高SOX9的表達量。通過SRY-MYC6遺傳工程鼠檢測SRY和SOX9的表達時序，MYC6作為一個標記。紅綠熒光單克隆抗體揭示了兩種蛋白不同的表達時序：在早期，SRY首先在生殖嵴中啟動表達，此后不久SOX9開始表達；當SOX9繼續(xù)表達時，SRY的表達關閉。這一研究結果揭示SOX9可能是SRY下游重要的性別決定基因。

2.2 DMRT1 近年來報道了20余例由于9號染色體短臂遠端缺失引起的兩性畸形，提示在這一區(qū)域存在性別決定基因。隨后在人類染色體9p24.3發(fā)現(xiàn)了DMRT1和DMRT2，以及編碼保守的轉錄調節(jié)區(qū)DM，以劑量依賴方式決定睪丸分化，而且在男性的表達高于女性。小鼠胚胎11.5d，DMRT1在兩性胚胎均有表達，至14.5d在雄性睪丸中的表達明顯高于雌性卵巢。結合人類DMRT1突變引起的性反轉，表明DMRT1是睪丸分化所必需的，可能位于SRY的下游。

3 各因子之間的相互作用及關系

上游基因的突變將影響SRY基因的表達水平，從而導致性腺發(fā)育不全、畸形或無性腺。SRY在胚胎發(fā)育過程中的表達受SF1及SP1的調控，SF1屬于核受體家族，C-末端含有與DNA分子結合的鋅指結構域；SP1是一種轉錄因子，可與DNA分子上的GC豐富區(qū)結合，對多種基因發(fā)生調控作用。在性別發(fā)育早期，SF1與SP1可與SRY基因上的啟動子相互作用，從而啟動SRY基因的表達，SF1基因敲除小鼠可出現(xiàn)性腺發(fā)育障礙。

哪些基因參與對SRY進行調控，目前所了解的甚少。美國學者最近的工作表明，SRY基因的正常表達受到胰島素受體基因家族的調控。

Tevosian等還發(fā)現(xiàn)，小鼠SRY的表達需要GATA4和輔助因子FOG2的協(xié)同作用。SRY作為雄性發(fā)育的總開關基因，其表達將啟動下游一系列誘導精巢分化的遺傳變化和細胞活動。采用RT-PCR技術比較兩種不同性別小鼠在胚胎性別發(fā)育過程中的表達譜，發(fā)現(xiàn)SRY基因的表達在11.5dpc中達到高峰，與XX雌性小鼠相比，XY雄性小鼠多種基因在發(fā)育12-14dpc中的表達量明顯升高；利用基因芯片技術測定小鼠胚胎發(fā)育過程中性別相關基因的表達規(guī)律，也得到了類似的結果。

綜上所述，哺乳動物的性別決定是一個層次調控過程，SRY基因并非決定性別的唯一基因，但它是睪丸決定因子，在性別決定中起關鍵作用。它一方面對其他基因表達進行調控，另一方面又受控于其他位于X染色體或常染色體上的基因，通過基因間相互協(xié)調作用，實現(xiàn)其在性別分化中的控制作用。目前，SRY的上游控制基因、下游靶基因及其具體的作用機制等諸多方面都需要進一步研究，相信隨著對這一基因的深入認識，必將促進家畜性別決定機制的研究進展。

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