剂量补偿和MSL复合物研究进展

剂量补偿效应(Dosage compensation effect)广泛存在于两性真核生物, 是基于性别决定、平衡不同性别间基因转录水平的遗传效应。MSL复合物(Male-specific lethal complex)是果蝇剂量补偿机制的核心, 它乙酰化雄性果蝇X染色体上一些特定的位点, 双倍激活X连锁活跃基因的转录, 从而弥补雄性果蝇只具有单一条X染色体的不足。目前, 已对果蝇MSL复合物各主要成分进行了结构分析, 大体了解了各组分间的相互作用位点, 并对该复合物的识别机制进行了大量的研究。与果蝇不同, 哺乳动物是通过雌性个体一条X染色体的失活来实现剂量补偿。虽然哺乳动物MSL复合物的组成已被鉴定, 但对其功能的研究还处于初步阶段。迄今为止, 对硬骨鱼类剂量补偿及MSL复合物的研究极少。文章概括了线虫、果蝇和哺乳动物各物种剂量补偿机制的异同, 综述了果蝇MSL复合物及其剂量补偿机制作用机理的研究进展, 并提出有待解决的问题, 同时利用同线性分析发现了不同鱼类msl3基因的多样性, 为今后继续研究各物种的剂量补偿机制提供基础资料和研究方向。     

X染色体的剂量补偿机制

剂量补偿机制(Dosage compensation mechanism)是雌性和雄性X染色体表达平衡的关键,保证两性间由X染色体编码的蛋白质或其他酶类物质在数量上达到平衡。不同生物的剂量补偿机制各不相同,迄今研究表明剂量补偿机制主要有以下3种模式:通过雄性的单个X染色体表达加倍;通过雌性的一条X染色体失活;通过雌性的两个X染色体的表达减半来达到平衡。对剂量补偿的研究有助于揭示X连锁基因的调控机理、性染色体的进化和分化过程,以及解释性染色体畸变的机理,因此,文章将对这种重要的调控机制研究现状及进展进行简要论述。     

哺乳动物性别分化的调控

哺乳动物性别分化调控的分子机制的研究特别是性别分化的层次调控、剂量补偿和性染色体进化这三个领域,已取得快速进展。已经发现Ｙ染色体性别决定区基因（ＳＲＹ）、Ｘ染色体ＤＳＳ－ＡＨＣ决定区基因１（ＤＡＸ－１）、甾类生成因子１基因（ＳＦ１）和Ｗｉｌｍｓ瘤抑制基因（ＷＴ－１）等与哺乳动物性别决定有关。ＳＲＹ启动睾丸分化,但胚胎发育成雄性的其余步骤由事丸分泌的激素控制。ＤＡＸ－１且编码一种女性特异功能的蛋白质,它在男性中被ＳＲＹ所抑制。ＳＦ－１和ＷＴ－１在ＳＲＹ开启之前作用于性腺和肾上腺发育的启动。哺乳动物通过随机失活雌性两条Ｘ染色体中的一条来使Ｘ连锁的基因在两性间的表达水平达到平衡（剂量补偿）。Ｘ染色体失活由Ｘ染色体失活中心（ＸＩＣ）控制。失活的Ｘ染色体专一转录基因（ＸＩＳＴ）是ＸＩＣ的强烈候选者,它可能参与Ｘ失活的启动。对有袋目和单孔目动物性染色体的研究为我们提供了其进化的信息。有证据支持性染色体起源于一对同源常染色体,而ＳＲＹ的祖先基因可能是ＳＯＸ－３。     

X染色体失活机理研究

X染色体失活是哺乳动物中为实现雌性XX个体和雄性XY个体间X染色体上基因剂量补偿作用(dosage compensation)而普遍存在的一种现象,表现为雌性个体两条X染色体中的一条结构异固缩和大范围的基因失活。由于失活基因高度甲基化,曾经认为甲基化在这一过程中发挥重要作用并据此提出一些模型,但相反的证据不断积累使人们对甲基化在这一过程中的主导作用发生怀疑。由于X     

性别决定基因

在个体发育过程中,动物的种类不同,性别决定的方式亦有差异。这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和活化,活化的性别决定基因启动性别分化基因的表达,使个体的性别表现出来。本文略述与线虫、果蝇等的性别决定有关的基因。线虫(Caenorhabditis elegans)体长约1mm,雌雄同体,自体受精。有两条 X 染色体(XX);XO型线虫为雄性。线虫(C.elegans)性别决定的初级信号是 X 染色体与常染色体的比率(X∶     

植物性染色体进化及性别决定基因研究进展

植物性染色体起源于1对常染色体, 其在不同雌雄异株植物中多次起源并独立演变, 是研究性染色体起源和进化机制的理想材料。过去的研究在一定程度上阐明了植物性染色体的起源和演化动力; 且性染色体遗传退化、性别决定基因以及剂量补偿效应正逐渐成为研究的热点。近年来, 关于植物性染色体进化及性别决定基因的研究取得了一些重要进展。该文综述了植物性染色体的起源、进化、遗传退化、剂量补偿效应以及性别决定基因等, 并对植物性染色体进化研究发展趋势进行了展望。     

哺乳动物性别分化的调控

哺乳动物性别分化调控的分子机制的研究特别是性别分化的层次调控、剂量补偿和性染色体进化这三个领域,已取得快速进展。已经发现Ｙ染色体性别决定区基因（ＳＲＹ）、Ｘ染色体ＤＳＳ－ＡＨＣ决定区基因１（ＤＡＸ－１）、甾类生成因子１基因（ＳＦ１）和Ｗｉｌｍｓ瘤抑制基因（ＷＴ－１）等与哺乳动物性别决定有关。ＳＲＹ启动睾丸分化,但胚胎发育成雄性的其余步骤由睾丸分泌的激素控制。ＤＡＸ－１编码一种女性特异功能的蛋白质,     

棉铃虫剂量补偿相关基因Hamsl1的鉴定与功能分析

【目的】棉铃虫Helicoverpa armigera的剂量补偿(dosage compensation, DC)分子机制尚不清楚。本研究旨在通过克隆棉铃虫雄性特异性致死(male specific lethal, msl) 基因Hamsl1,利用RNA干扰技术明确其是否参与调控棉铃虫剂量补偿。【方法】利用RT-PCR同源克隆棉铃虫Hamsl1基因全长cDNA; 利用qPCR技术研究Hamsl1基因在棉铃虫不同发育时期的表达谱;通过显微注射Hamsl1 siRNA到棉铃虫3龄幼虫中对Hamsl1基因进行RNA干扰后,利用qPCR技术检测15个Z染色体基因的表达情况,分析Hamsl1是否调控Z染色体基因剂量。【结果】成功克隆了棉铃虫Hamsl1基因的cDNA序列,鉴定出Hamsl1基因mRNA存在2种剪接体,分别命名为Hamsl1a(GenBank登录号: MK564008)和Hamsl1b(GenBank登录号: MK564009)。功能域分析发现HaMSL1含有典型的PEHE和coiled-coil功能域,具有MSL1蛋白的特征。qPCR分析表明,Hamsl1基因位于棉铃虫Z染色体上;棉铃虫Hamsl1a与Hamsl1b基因表达均具有发育时期特异性,在成虫期表达量最高,且雌雄化蛹后基因表达量差异显著,具有性别特异性。通过同源比对和qPCR分析,在DNA水平鉴定了15个Z染色体候选基因。显微注射Hamsl1 siRNA于3龄幼虫体内72 h,干扰效率为36.01%~64.27%,并未发生雄性致死现象;与对照组相比,Hamsl1 RNAi处理组中棉铃虫15个Z染色体基因在雄性个体中整体呈现表达量上调趋势,而在雌性个体中平均表达水平差异不显著。【结论】本研究初步探明Hamsl1基因位于棉铃虫Z染色体上,且该基因可能通过抑制雄性棉铃虫Z染色体基因表达,调控棉铃虫Z染色体剂量补偿。本研究为深入研究棉铃虫剂量补偿分子机制和绿色防控棉铃虫提供了理论基础。     

果蝇体细胞的性别决定

对两性生物体而言,一个基本的发育分化是对性别的决定,或成为雌性,或成为雄性。这不仅是个体正常发育、生存不可缺少的一环,也是种族繁衍得以延续的物质基础。雌性和雄性在形态、生理和行为的许多特征及基因产物上都有很大的差异,然而它们的遗传信息的绝大部分却是一致的。因此性别发育是一个有关分化的基因调控事件,是对两套可轮换的遗传程序之一的精确决定和执行。近年来,随着不同的果蝇性别决定基因相继被发现,果蝇性别分化的调控机制也逐渐被揭示。 本世纪初,一系列遗传学实验的结果导致了“果蝇的性别由X染色体和常染色体套数的     

关于Lyon假说的理解

剂量补偿是表观遗传中的一类,它是使性染色体上的连锁基因在表达水平上达到平衡的过程,其机制多种多样。1961年提出的Lyon假说认为雌性哺乳动物在胚胎早期发育过程中,会随机的将体细胞中的一条X性染色体去活化形成巴尔氏体,并传递给后代细胞,从而弥补与雄性哺乳动物X性染色体数量上的缺陷。1963年三位科学家通过对X性染色体上的基因编码的G-6-PD进行凝胶电泳并对条带进行分析,证实了Lyon假说。尽管Lyon假说沿用至今,但仍存在很大局限性。     

Re-evaluation of the function of the male specific lethal complex in Drosophila

A set of proteins and noncoding RNAs,referred to as the male specific lethal (MSL) complex,is present on the male X chromosome in　Drosophila and has been postulated to be responsible for dosage compensation of this chromosome - the up-regulation of its expression to be　equal to that of two X chromosomes in females.This hypothesis is evaluated in view of lesser known aspects of dosage compensation such as the　fact that metafemales with three X chromosomes also have equal expression to normal females,which would require a down-regulation of each　gene copy.Moreover,when this complex is ectopically expressed in females or specifically targeted to a reporter in males,there is no increase in　expression of the genes or targets with which it is associated.These observations are not consistent with the hypothesis that the MSL complex　conditions dosage compensation.A synthesis is described that can account for these observations.