哺乳動物性別決定相關基因研究進展

文/段君君，李真，丁祥云，莊園，曹淑貞，劉義賓

性別控制這一話題一直以來都備受關注，而哺乳性動物的性別控制技術則是人為干預選擇所需后代，例如需要用肉動物多選擇為雄性，產乳以及產蛋都是多選擇雌性，以此才能提高生產力等，使用性別控制技術可為人類提供更多的家畜產品[1]。性別控制技術也在醫學上得到廣泛運用，該技術可有效規避和減少人類因性別遺傳而產生疾病的發生，能在一定程度上緩解人們的壓力，針對動物育種而言，其控制準確率高達90%，這也有效地提高了育種工作的進程以及效率[2]。由此可見，性別決定對于性別控制技術的了解以及利用和性別分化等顯得尤為重要。想要更透徹的了解或者更有效的利用，則需掌握性別決定的作用機制、可調控相關基因等，具體內容綜述如下。

1 哺乳動物性別決定相關基因機制

哺乳類的性別是由性染色體來決定的，屬于染色體性別決定，但Y染色體的性別決定區在決定性別時具有主導作用[3]。性別不僅僅受遺傳因素、環境因素影響還有其他多方面因素的影響。性別決定與遺傳有關，由于受精卵時期的性染色體會分離并自由組合，發育成雄性個體時其性染色體為XY，后期發育是雌性個體，性染色體則為XX，由此可見在哺乳動物發育過程中，性別決定在受精卵時期就已確定[4]。在不同的環境下，哺乳動物的性別決定也有一定的影響。當哺乳動物后代性別分化存在較大的差異時，性別決定就會在環境的影響下出現性別逆轉[5]。

哺乳動物的性別在受精卵時期已被決定，但受精卵具有兩性分化的潛能，發育到一定階段后其原始性腺會分化為睪丸或者卵巢，第二性征的出現是在性腺分化后且性成熟后，被決定的過程則是需要依靠各種性別決定基因相互作用完成[6]。睪丸與卵巢的機制有差異，支持細胞（Sertoli細胞）是睪丸中與生精細胞相關聯細胞，并具有性別決定的重要作用，精子經精原細胞有絲與減數分裂形成，卵巢的發育前期經由生殖細胞減數分裂，而后卵母細胞周圍分化卵泡，卵巢發育依靠生殖細胞，睪丸精巢的發育依靠 Sertoli細胞[4]。

2 雌性性別決定相關基因

哺乳動物的Y染色體主要表達雄性決定特異性基因SRY，而還有大部分性別決定基因存在于常染色體和X染色體上，均是與SRY基因相關的決定性別的特異性基因：SF1基因、DAX1基因、WT1基因、WNT4基因、SOX3基因、DMRT1基因等均參與了睪丸或者卵巢形成與決定。

2.1 SF1基因

類固醇生成因子1基因（SF1基因）位于9q33，屬于孤核激素受體家族，且含有兩個鋅指結構在DNA結合區域和配體結合區域。哺乳動物中的鋅指（P-box和D-box）與相互作用的連接區域均是高度保守的。在哺乳動物性別發育過程中具有調控性腺、腎上腺、性別決定的作用，同時參與到生殖、類固醇生成、性別分化的過程當中對多種基因起到轉錄調節的作用[7]。而SF1基因缺失后會導致性腺與腎上腺停止發育，促性腺激素的分泌異常，雌雄性別發生對調情況。在性別決定細胞未分化前均存在有SF1基因，產生分化后都存在于睪丸，由此可見，在胚胎發育早期可作用于性腺，也能促進雄性激素的合成與睪丸的發育[8]。

2.2 WT1基因

WT1基因位于11p13，對性別決定和腎上腺有一定的影響，該基因突變后卵巢與精巢便會出現發育異常，也能形成腎臟腫瘤，還能引發WAGR綜合征疾病，WT1基因的缺失會引發性腺缺乏，致使脾臟、腎上腺發育受損，使得雌雄內外生殖器相反發育，由此可見，對早期發育中的腎上腺和性腺與SF1基因具有相似作用[9]。

2.3 DAX1基因

DAX1基因位于X染色體上，屬于受視黃酸受體調節轉錄負調節因子，如果DAX1基因發生突變后，影響性別決定向反方向發育，而性逆轉基因（DSS）也就是該變異片段[7]。SRY基因與DAX1基因相互制約，當DAX1基因表達過盛時，可發生睪丸發育異常嚴重的可出現性逆轉,并且作為抗睪丸因子，在抑制SF1基因和WT1基因的同時也相互作用于性別分化，保證生殖脊向雌性分化發育[10]。

2.4 WNT4基因

WNT4基因是WNT家族中一個重要的性別決定基因，位于常染色體上，主要是對卵巢起到決定的基因，尤其編碼產生的蛋白可調節哺乳動物的生殖器官的發育、生長、分化。WNT4基因廣泛存在于哺乳動物體內，可與SRY基因共同作用，還能影響AMH基因的正常發育。同時在促使形成卵巢時提高DAX1基因的表達水平[11]。

2.5 SOX3基因

SOX3基因是SOX家族中的一個相似且相關于SRY的基因，位于X染色體上且高度保守，兩者可能是等位基因，但SRY基因是由SOX3側翼序列平截而成的抑制因子[12-13]。

2.6 DMRT1基因

DMRT1基因位于常染色體上9p內測，其表達主要是針對雄性個體在出生后來維持睪丸支持和生殖細胞，當DMRT1基因缺失或無效表達時，對哺乳動物在胚胎發育期的性腺功能沒有影響，但出生后則會損害或者抑制睪丸的正常發育，使得睪丸的支持細胞被重新組合成顆粒細胞后形成卵泡膜細胞，雌激素的分泌增多后使生殖細胞表現為雌性[6]。

3 雄性性別決定相關基因

雄性性別依賴于Y染色體：Y染色體是哺乳動物雄性動物特有的染色體，也為闡明、揭示哺乳動物雄性性別決定提供了基礎，當Y染色體發生異常，其雄性生殖器和本能特征相繼發育異常（可造成性別逆轉）[14]。

3.1 SRY基因

SRY在性別決定中起著主導作用，且屬于Y染色體上決定雄性性別基因的片段，并且是通過調控基因的時序性、特異性表達，影響生殖調控相關激素的產生以及分泌，進而決定雄性生殖器官的發育[15]。SRY基因在睪丸發育過程中激活下游114bp啟動子，依賴于下游基因的表達，而SOX9作為SRY的靶基因，激活SOX9則需要SRY與SOX9的TESCO序列結合，并且SRY的表達時間水平出現異常后將會影響睪丸的正常發育[6]。

3.2 SOX9基因

SOX9位于常染色體上，屬于SOX家族成員中的另一個性別決定基因，該基因突變后可能會引起骨畸形綜合征，也可能使XY個體發育成兩性人或女性，且具有激活抗繆勒式管激素基因(AMH)的重要作用。當SRY基因缺失后，SOX9基因誘發雄性性別分化來保證雄性性腺的正常發育[10]。

3.3 AMH基因

AMH基因與SRY基因通過類固醇生長因子進行相互作用，并且AMH基因突變后會出現永久性的繆勒管綜合征，刺激中腎管分化形成附睪、精囊、輸精管等雄性生殖器，但AMH基因不表達或者缺失，則會形成輸卵管、陰道上緣、子宮等雌性生殖器。

4 小結

性別決定可有效提高人們對性別相關知識的了解、掌握以及應用，隨著生物細胞學的不斷進步，研究學者們也發現了較為豐富的哺乳動物中性別決定相關基因。目前對于性別決定的發生機制尚不明確，因此需要采取更深入的研究探討，也希望此次研究能為以后的實驗研究提供一定依據，奠定基礎。