Dmrt基因在脊椎動(dòng)物性別決定與分化中的研究進(jìn)展

雷 蕾 李忻怡 張育輝

（陜西師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，西安710062）

Dmrt（double－sex and mab－3relatated transcription factor）是指與黑腹果蠅（Drosophila melanogaste）的性別決定基因Doublesex（Dsx）以及秀麗隱桿線蟲（Caenorhabditis elegans）的性別決定基因 Maleabnormal－3（Mab－3）同源的一個(gè)基因家族，其編碼產(chǎn)物均包含一個(gè)保守的DM（double－sex and mab－3）結(jié)構(gòu)域（domain）［1，2］。Dmrt 的基本功能是產(chǎn)生具有時(shí)空差異的轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子，該因子以鋅指結(jié)構(gòu)與特異的DNA序列結(jié)合，在性別決定和性腺分化中發(fā)揮作用，也參與其他器官發(fā)育的調(diào)控［2，3］。本文主要對(duì)Dmrt基因家族在脊椎動(dòng)物性別決定和分化以及非性腺器官發(fā)生方面的研究進(jìn)行回顧，通過比較該家族成員在不同物種的表達(dá)，為Dmrt基因功能的后續(xù)研究提供思路。

1．Dmrt基因家族成員的特征

Dmrt基因家族成員的主要特征是所編碼的蛋白含有可與DNA結(jié)合的保守基序－DM結(jié)構(gòu)域（DM域）。DM域所含的鋅指結(jié)構(gòu)是包含螯合一個(gè)Zn原子的Cys44，Cys47，His59，Cys63（CCHC）和螯合一個(gè)Zn原子的 His50，Cys68，Cys70，Cys73（HCCC）的肽鏈高度纏繞構(gòu)成的多肽空間構(gòu)型，DM域羧基端無序尾部有一個(gè)可識(shí)別DNA的α－螺旋，通過與DNA相互作用可穩(wěn)定DNA－DM域的結(jié)構(gòu)［2］。除Dmrt8外，Dmrt家族其它各成員編碼蛋白的DM域有高度保守性，從無脊椎動(dòng)物到脊椎動(dòng)物普遍保守，然而在DM域之外的序列相似性很低［4］。

Dmrt1編碼蛋白有3個(gè)保守區(qū)域，包括靠近氨基端的DM域，靠近羧基端的雄性特定結(jié)構(gòu)域和位于羧基端的富含脯氨酸和絲氨酸（P／S）的結(jié)構(gòu)域［5－7］。Dmrt2a和 Dmrt2b是 Dmrt2（或terra）的兩個(gè)亞型，Dmrt2a存在于所有脊椎動(dòng)物，而Dmrt2b只在魚類被鑒定，可能是魚類特有的基因，基因組結(jié)構(gòu)分析顯示，斑馬魚（Danio rerio）Dmrt2a和Dmrt2b具有四個(gè)共同的保守區(qū)：DM，DCRa，DCRb，DCRc（Dmrt2conserved regions）［8］。Dmrt3，4，5編碼蛋白除氨基端的DM域外，在羧基端附近還存在DMA結(jié)構(gòu)域［9］。Dmrt5還編碼位于羧基端的DMB結(jié)構(gòu)域，為Dmrt5特有［10］。Dmrt6，7，8目前僅在哺乳動(dòng)物被報(bào)道。

2．Dmrt在性別分化和其他器官發(fā)育中的表達(dá)及功能研究

Dmrt作為Dsx和Mab－3的同源基因，其主要功能是參與性別決定與分化，同時(shí)也與非性腺組織、器官的形成及相關(guān)功能的維持密切相關(guān)。

2．1 Dmrt1為性腺分化所必須

在人類胚胎，Dmrt1、Dmrt2和Dmrt3是雄性性別決定相關(guān)基因，對(duì)精巢正常發(fā)育有重要作用。人的Dmrt1位于9號(hào)染色體短臂2區(qū)4帶3亞帶（9p2．4．3），該片段缺失將導(dǎo)致精巢發(fā)育不全，有時(shí)甚至引起雄性胚胎向雌性逆轉(zhuǎn)［4，11］。人類基因圖譜顯示，Dmrt1、Dmrt2和Dmrt3均位于9p2．4．3，且以 Dmrt1－Dmrt3－Dmrt2 基 因 簇 的 形 式 排 布［4，12］。XY型雌性個(gè)體中，在Dmrt1編碼區(qū)和Dmrt2的DM域編碼區(qū)很難發(fā)現(xiàn)突變位點(diǎn)，在9p缺失的性逆轉(zhuǎn)患者，Dmrt1和Dmrt2均缺失，因此9p缺失個(gè)體性腺發(fā)育不全，甚至性逆轉(zhuǎn)可能是9p片段Dmrt基因聯(lián)合缺失，以及Dmrt1和Dmrt2單體不足所致［12］。在小鼠，Dmrt1首先在未分化性腺中被檢測(cè)，此后主要分布在精巢支持細(xì)胞和生殖細(xì)胞，以及卵巢粒層細(xì)胞和生殖細(xì)胞中［13］。Dmrt1基因被敲除后，雄鼠在早期性腺分化正常，出生后精巢分化有缺陷［14］。Dmrt1突變小鼠的支持細(xì)胞過度增殖，且不進(jìn)行形態(tài)分化，生精細(xì)胞不能從生精小管基底部向中央官腔遷移并進(jìn)行減數(shù)分裂而過早死亡［14］。表明Dmrt1既是支持細(xì)胞自主分化所必須，也為精原細(xì)胞生存和生精細(xì)胞的遷移所必須。Dmrt1突變體小鼠 Nanog，Sox2［SRY（sex determing region Y）－boxz］，Oct3／4［也稱POU5F1（pou class 5 homeoboxl）］超表達(dá)，且胚胎癌（embryonal carcinoma，EC）細(xì)胞聚集形成畸胎瘤。Dmrt1缺失間接導(dǎo)致胚胎生殖細(xì)胞中與睪丸畸胎瘤形成有關(guān)的膠質(zhì)細(xì)胞源性神經(jīng)營養(yǎng)因子（glial cell line derived neurotrophic factor，GDNF）輔助受體 Ret表達(dá)下降，Dmrt1是預(yù)防小鼠胚胎睪丸畸胎瘤形成所必需的［15］。Dmrt1雖然參與哺乳動(dòng)物雄性性腺的分化，但不是雄性性別決定的主要基因。

鳥類的性別由性染色體上的基因決定，Dmrt1定位于Z染色體，被認(rèn)為是雄性性別決定的最佳候選基因，可能為性別決定通路中的一個(gè)上游基因。在雞胚早期，Dmrt1在生殖嵴和 WoIffian管表達(dá)，在雄性胚胎的表達(dá)水平高于雌性。在性別分化期，Dmrt1在精巢中特異性表達(dá)［5，16］。用RNA干擾技術(shù)抑制早期雞胚的Dmrt1表達(dá)，結(jié)果基因型為ZZ的雄性胚胎出現(xiàn)性腺雌性化，左性腺中性索的結(jié)構(gòu)發(fā)生紊亂，且Sox9［SRY（sex determing region Y）－box9］的表達(dá)顯著下降，兩側(cè)性腺中的芳香化酶均被激活。表明在雞胚性別決定期，Dmrt1可能激活并維持Sox9的表達(dá)。鳥類性別決定與Dmrt1基因的表達(dá)量密切相關(guān)，精巢的分化須具備Dmrt1的雙拷貝（ZZ），而單拷貝（ZW）Dmrt1的性腺則分化為卵巢［17］。

在溫度依賴性別決定（TSD）的爬行類動(dòng)物中，擬鱷龜（Chelydra serpentina）和紅耳龜（Trachemys scripta）的Dmrt1在熱敏期雄性決定溫度下表達(dá)上調(diào)，而在雌性決定溫度下表達(dá)下調(diào)［18，19］。表明Dmrt1上調(diào)可能對(duì)雄性性別決定和分化發(fā)揮重要作用。用17β－雌二醇對(duì)熱敏期紅耳龜?shù)呐咛ミM(jìn)行處理，Dmrt1表達(dá)水平明顯下降，且雌性個(gè)體數(shù)量增加。表明外源性雌激素可以通過下調(diào)Dmrt1的表達(dá)使胚胎雌性化［20］。由此可見，在TSD的爬行類動(dòng)物，性別由溫度、性激素和基因共同決定，其中溫度和性激素均可調(diào)控Dmrt1的表達(dá)水平。

非洲爪蟾（Xenopus laevis）的1號(hào)和2號(hào)染色體均含Dmrt1，爪蟾的Dmrt1在蝌蚪原始性腺和性腺分化時(shí)期的精卵巢中持續(xù)表達(dá)［21，22］。熱帶爪蟾（Xenopus tropicalis）和粗皮蛙的 Dmrt1位于各自的1號(hào)染色體［21］。粗皮蛙（Rana rugosa）的 Dmrt1首先在25期蝌蚪處于分化期的雄性性腺表達(dá)，隨后在精巢的表達(dá)逐漸增強(qiáng)，在卵巢分化過程中不再表達(dá)。在粗皮蛙成體，精巢cDNA中可檢測(cè)到281bp的Dmrt1片段，而在卵巢、腦、心臟、肺、肝、肌肉、腎上腺（腎臟）、胰腺和脾等組織中均未檢測(cè)到［23］。表明在粗皮蛙的整個(gè)發(fā)育過程中，Dmrt1僅在精巢表達(dá)，為雄性性腺發(fā)育的特定基因。海蟾蜍（Bufo marinus）的Dmrt1可在雌雄性性腺以及Bidder′s器中表達(dá)，在精巢的表達(dá)僅限于支持細(xì)胞。海蟾蜍Dmrt1在不同時(shí)期、不同性腺的表達(dá)水平差異較大，可能參與卵巢的分化和發(fā)育［24］。

有關(guān)Dmrt1在魚類性腺的表達(dá)報(bào)道較多。斑馬魚的Dmrt1位于5號(hào)染色體，在生精細(xì)胞和卵母細(xì)胞中均有表達(dá)，在精巢的表達(dá)高于卵巢［25，26］。青鳉（Oryzias latipes）的 DmY（DM－domain gene on the Y chromosome）位于 Y染色體，是雄性性別決定的主要調(diào)控基因［27］。對(duì)兩種自然突變的青鳉XY雌性個(gè)體的DmY基因進(jìn)行檢測(cè)：一種是DmY基因外顯子3插入單個(gè)核苷酸而導(dǎo)致移碼突變，用該突變體與正常XY雄性個(gè)體雜交，其后代XY個(gè)體中的雌雄比例為1：1。第二種是因?yàn)檗D(zhuǎn)錄異常導(dǎo)致的DmY表達(dá)抑制，同樣產(chǎn)生XY雌性突變體［28］。DmY在分化前和分化期的支持細(xì)胞表達(dá)，指導(dǎo)精巢的正常發(fā)育［29］。這表明DmY對(duì)精巢的正常分化和功能維持至關(guān)重要。虹鱒魚（Oncorhynchus mykiss）的Dmrt1在雄性精巢分化期高表達(dá)［30］。綠河豚（Tetraodon nigroviridis）、羅非魚（Oreochromis niloticus）和 花 斑 劍 尾 魚 （Xiphophorus maculatus）的Dmrt1均在雄性成體的性腺中高表達(dá)，在卵巢低表達(dá)，在肝、眼、腦、皮膚、心臟、鰓及頭腎等組織不表達(dá)［4，6，31］。上 述 表 明，Dmrt1 是 脊 椎動(dòng)物遺傳性別決定通路中的保守基因，主要在性腺組織表達(dá)，在雄性的表達(dá)水平高于雌性，參與雄性的性腺分化和精巢功能的維持。

2．2 Dmrt2參與體軸決定和體節(jié)分化

小鼠胚胎的Dmrt2在體節(jié)及其分化的生皮肌節(jié)中表達(dá)［32］。Dmrt2缺失導(dǎo)致體節(jié)模式缺陷，生皮肌節(jié)發(fā)育不完整，以及小鼠出生后因呼吸窘迫而死亡。盡管Dmrt2缺失使小鼠的早期發(fā)育出現(xiàn)缺陷，但在胚胎13．5d（E13．5）后，肌肉表達(dá)模式可相對(duì)恢復(fù)。表明鼠胚體節(jié)早期的發(fā)育缺陷可在胚胎后期彌補(bǔ)，推測(cè)是由Dmrt家族的其它基因進(jìn)行的功能補(bǔ)償。新近研究顯示，小鼠Dmrt2參與體節(jié)分化，尤其是中軸骨骼系統(tǒng)模式的建立，但并不參與對(duì)稱體節(jié)的形成，也不參與調(diào)節(jié)非對(duì)稱器官位置的通路［33，34］。

在雞胚，Dmrt2（terra）除在前體節(jié)中胚層和新形成的體節(jié)表達(dá)外，還在原結(jié)的左側(cè)瞬間表達(dá)［32］。說明terra在體節(jié)形成和左右體軸決定中均有重要作用。粗皮蛙的Dmrt2，3，5均在性別決定期的未分化性腺－中腎復(fù)合物中表達(dá)，表明這3個(gè)基因參與粗皮蛙性腺分化［35］。斑馬魚的Dmrt2a位于5號(hào)染色體，Dmrt2b位于6號(hào)染色體的中部，Dmrt2a在胚胎的體節(jié)表達(dá)，是對(duì)稱體節(jié)形成所必需。它在肌組織高水平表達(dá)，精巢次之，卵巢和腦中表達(dá)水平最低。Dmrt2b與鰓弓發(fā)生有關(guān)，也在肌組織高表達(dá)，肝和卵巢次之，精巢的表達(dá)水平最低［8］。Dmrt2a和2b雖同屬Dmrt2基因，但二者的表達(dá)具有時(shí)空差異，表明二者的功能有差異。此外，Dmrt2在斑馬魚和小鼠胚胎發(fā)育中的功能并不保守［34］。

2．3 Dmrt3，4，5在性腺、嗅器和腦的發(fā)育中表達(dá)

2．3．1 Dmrt3

Dmrt3在小鼠胚胎的性腺、腎、胃腸、肺和腦組織中均可檢測(cè)到。Dmrt3最初在雌、雄性的生殖嵴中表達(dá)水平基本相同，在胚胎13．5d后卵巢中Dmrt3表達(dá)下降，而精巢中始終高表達(dá)。在成體卵巢中也未檢測(cè)到Dmrt3的表達(dá)。原位雜交顯示，在胚胎15．5d時(shí)Dmrt3只在精巢的間質(zhì)細(xì)胞表達(dá)，在支持細(xì)胞和生精細(xì)胞中幾乎不表達(dá)［3］。鴨嘴獸（Ornithorhynchus anatinus）的性染色體為XY型，共有5對(duì)，Dmrt1－Dmrt3－Dmrt2基因簇位于X染色體上，所以，Dmrt1，2，3在雄性為5個(gè)拷貝，在雌性為10個(gè)拷貝。Dmrt1，3在成體精巢表達(dá)，Dmrt2在卵巢和雄性腎臟、精巢中都表達(dá)［36］。Dmrt3可能也參與雄性鴨嘴獸的性腺分化，但Dmrt1是否為雄性鴨嘴獸的性別決定基因以及其性別決定方式是否和鳥類同樣屬于基因的量依賴型還有待進(jìn)一步研究。雞胚的Dmrt3主要在前腦、神經(jīng)管和嗅基板中表達(dá)，保守而局限。但在發(fā)育早期，新形成的尾部體節(jié)和繆勒氏管中也有Dmrt3表達(dá)，此外，在鰓弓中也檢測(cè)到 Dmrt3［37］。 斑 馬 魚 的 Dmrt1－Dmrt3－Dmrt2基因簇位于染色體連鎖群5 （LG5）［4，38］。在孵化后17d的斑馬魚幼體的未分化性腺中首先檢測(cè)到Dmrt3，成體斑馬魚Dmrt3僅在精原細(xì)胞、精母細(xì)胞和卵母細(xì)胞中被檢測(cè)到［9］。在斑馬魚胚胎期，嗅基板和神經(jīng)管的Dmrt3高表達(dá)。斑馬魚Dmrt3的DM域包含一個(gè)功能性核定位信號(hào)K41GHKR45，以確保Dmrt3在細(xì)胞核中發(fā)揮作用［9］。因此，Dmrt3可能在細(xì)胞核中作為潛在轉(zhuǎn)錄因子對(duì)嗅基板、神經(jīng)管和生殖細(xì)胞發(fā)揮潛在的作用。

2．3．2 Dmrt4

小鼠的Dmrt4在雌雄性腺和其它組織器官普遍存在，且在雌雄性腺的表達(dá)水平相當(dāng)。在小鼠胚胎11．5d，Dmrt4在雌雄生殖嵴可被檢測(cè)到，但在中腎并未表達(dá)；在胚胎12．5d，Dmrt4在生精小管可被檢測(cè)到，但間質(zhì)細(xì)胞為陰性［3］。Dmrt4缺失的小鼠發(fā)育基本正常，雌雄性腺分化完全且可育。說明Dmrt4并非小鼠性腺發(fā)育所必須。但在雌性小鼠Dmrt4突變時(shí)，其卵巢中的某些卵泡含有多個(gè)卵母細(xì)胞，且25%的Dmrt4雄性突變小鼠表現(xiàn)出性行為異常，表明Dmrt4可能調(diào)控卵泡發(fā)生和控制性行為。Dmrt4缺失的小鼠嗅基板沒有明顯變化，嗅上皮的結(jié)構(gòu)和功能也看似正常［39］。表明小鼠的Dmrt4與嗅器發(fā)育關(guān)系不密切。但是在爪蟾，Dmrt4最早在嗅基板表達(dá)。對(duì)爪蟾胚胎注射Dmrt4特定嗎啉反義寡核苷酸依然可激活一系列嗅基板標(biāo)記基因的表達(dá)，但在Dmrt4缺失的爪蟾胚胎中嗅覺神經(jīng)元分化因子Xebf2表達(dá)受到抑制。在胚胎后期，注射嗎啉反義寡核苷酸會(huì)降低嗅覺上皮的神經(jīng)成分形成。已證實(shí)爪蟾Dmrt4可通過激活neurogenin（ngn）、NCAM（神經(jīng)細(xì)胞粘附分子）和Xebf2促進(jìn)嗅覺上皮神經(jīng)形成［40］。揭示Dmrt4對(duì)調(diào)節(jié)嗅覺系統(tǒng)神經(jīng)發(fā)生的中心作用。Dmrt4在成體羅非魚卵巢、端腦、丘腦、腦垂體中均可被檢測(cè)到，但在肝、腎、脾和肌肉中未發(fā)現(xiàn)Dmrt4表達(dá)。Dmrt4mRNA首先在羅非魚胚胎原腸胚期被檢測(cè)到，隨后Dmrt4的表達(dá)水平在胚胎中呈上升趨勢(shì)。孵化后1d的幼魚Dmrt4表達(dá)量約是原腸胚期的2．3倍，孵化后15d和30d幼魚的腦和卵巢中Dmrt4表達(dá)量約是原腸胚期的2．76倍［41］。Dmrt4在青鳉的精卵巢、腦、眼、鰓、腎 等 器 官 中 均 表 達(dá)［4，42］，在 紅 鰭 東 方 鲀（Fugu rubripes）的精卵巢、鰓、脾臟中表達(dá)［43］，在成體花斑劍尾魚的鰓弓中表達(dá)，性腺中未檢測(cè)到Dmrt4的表達(dá)。胚胎期花斑劍尾魚的Dmrt4在嗅基板和前腦表達(dá)［31］。推測(cè)Dmrt4在魚類可能通過下丘腦－垂體－性腺軸調(diào)控性腺的發(fā)育，在除哺乳類外的其他脊椎動(dòng)物嗅器發(fā)育中具有保守功能。

2．3．3 Dmrt5

小鼠的Dmrt5在腦中高表達(dá)，在雌雄性腺、腎、肺、胃、心臟中的表達(dá)水平較低，在卵巢中的表達(dá)高于精巢［3］。斑馬魚Dmrt5在原腸胚早期開始表達(dá)，原腸胚后期表達(dá)水平增高，孵化期表達(dá)水平降低。原位雜交顯示，Dmrt5在胚胎的中樞神經(jīng)系統(tǒng)表達(dá)，尤其是中腦和中后腦交接區(qū)。成體斑馬魚的Dmrt5表達(dá)局限于腦和生殖細(xì)胞，斑馬魚Dmrt5可能也參與下丘腦－垂體－性腺軸的形成［10］。紅鰭東方鲀Dmrt5在性腺中不表達(dá)，但在雌雄個(gè)體的脾臟中表達(dá)，表明Dmrt5可能參與免疫系統(tǒng)的形成［43］。

2．4 Dmrt6，7，8在哺乳動(dòng)物的表達(dá)

人的Dmrt6主要在性腺表達(dá)，小鼠的Dmrt6主要在腦中被檢測(cè)到［3，44］。Dmrt7，8在人和小鼠也主要在性腺表達(dá)，此外，人Dmrt8也在腦、肺、腎和胰腺表達(dá)［3，44，45，46，47］。

2．4．1 Dmrt7為雄性配子發(fā)生所必須

Dmrt7在小鼠胚胎11．5d的性腺中開始表達(dá)，在XX性腺的表達(dá)高于XY。在胚胎15．5d的精卵巢，Dmrt7在卵巢的生殖細(xì)胞和體細(xì)胞均表達(dá)，在精巢中僅在生精細(xì)胞和支持細(xì)胞表達(dá)，其它體細(xì)胞中未檢測(cè)到。為進(jìn)一步驗(yàn)證Dmrt7表達(dá)是否具有生殖細(xì)胞系依賴性，對(duì)16．5d的c－kit突變小鼠胚胎mRNA進(jìn)行RT－PCR檢測(cè)，在缺乏生殖細(xì)胞的XX型c－kit突變體胚胎，Dmrt7mRNA可被少量檢測(cè)到，且Dmrt7表達(dá)信號(hào)和次黃嘌呤磷酸核糖基轉(zhuǎn)移酶基因（Hprt）表達(dá)信號(hào)相當(dāng)。表明Dmrt7在卵巢的表達(dá)不具有生殖細(xì)胞系依賴性。而在XY型ckit突變體胚胎，Dmrt7mRNA幾乎不能被檢測(cè)到，Dmrt7在精巢的表達(dá)可能具有生殖細(xì)胞系依賴性［3］。

為進(jìn)一步研究Dmrt7的功能，采用Dmrt7缺陷型小鼠進(jìn)行試驗(yàn)，小鼠胚胎可發(fā)育為成體，表明Dmrt7不是胚胎發(fā)育所必需的，Dmrt7缺陷的雌性成鼠可育，而缺陷型雄性成體則不可育。在Dmrt7突變雄鼠的精液中檢測(cè)不到精子，不能產(chǎn)生精子的原因被認(rèn)為是在生精細(xì)胞減數(shù)分裂的粗線期后期產(chǎn)生了阻滯。其機(jī)制是Dmrt7缺失可導(dǎo)致性染色質(zhì)的不正常修飾，而性染色質(zhì)則是雄性正常減數(shù)分裂所必需的［46，47］。

2．4．2 Dmrt8屬雄性偏向表達(dá)基因

嚙齒動(dòng)物的Dmrt8位于X染色體，含3個(gè)Dmrt8編碼序列（Dmrt8．1、Dmrt8．2、Dmrt8．3）。成體小鼠的Dmrt8．1和Dmrt8．2在精巢中專一表達(dá)，Dmrt8．3可能是一個(gè)假基因，在胚胎和成體中均檢測(cè)不到它的表達(dá)。Dmrt8．1在成鼠支持細(xì)胞中表達(dá)。Dmrt8．2在小鼠胚胎11．5d的精巢首先表達(dá)，在13．5d在精巢的表達(dá)水平達(dá)到頂峰，而在卵巢中Dmrt8．2表達(dá)急劇下降，胚胎14．5－15．5d精巢中Dmrt8．2表達(dá)下降。小鼠的Sry在胚胎10．5－12．5d表達(dá)，在11．5d表達(dá)水平達(dá)到頂峰。而胚胎11．5dDmrt8．2首先在精巢被檢測(cè)到，13．5d的表達(dá)水平達(dá)到頂峰［45］。從表達(dá)時(shí)間次序分析，Dmrt8．2可能是Sry的下游基因，是位于X染色體上的雄性偏向表達(dá)基因，其與Sry共同調(diào)控雄性性別決定。

3．Dmrt1參與的遺傳性別決定相關(guān)通路

脊椎動(dòng)物性別決定機(jī)制主要包括遺傳性別決定機(jī)制（genetic sex determination，GSD）和環(huán)境性別決定機(jī)制（environmental sex determination，ESD）。哺乳類和鳥類的性別主要由位于性染色體上的基因決定，爬行、兩棲類性別決定主要受基因和溫度兩方面的影響，魚類的性別則是基因、環(huán)境和激素共同作用的結(jié)果。

Wt1（Wilms’tumour 1）間接激活Sry（sex determination region of Y chromosome），Sry 是哺乳動(dòng)物胚胎性別決定的總開關(guān)，其協(xié)同Dax1，類固醇生成因子－1（steroidogenic factor 1，SF1）直接上調(diào)Sox9（Sry related HMG box gene 9）基因的表達(dá)，進(jìn)一步 激 活 抗 繆 勒 氏 管 激 素 （anti－Müllerian hormone，Amh），從 而 抑 制 Müller 管 的 發(fā) 育［48］。Foxl2在卵巢的早期發(fā)育中起重要作用，且Foxl2和Sox9相互拮抗［49］。新近研究顯示，Dmrt1和Foxl2（forkhead box L2）分別對(duì)哺乳類精巢和卵巢的維持至關(guān)重要，成體小鼠卵巢Foxl2缺失導(dǎo)致顆粒細(xì)胞向支持細(xì)胞轉(zhuǎn)變，而支持細(xì)胞中Dmrt1缺失將激活Foxl2，以及支持細(xì)胞向顆粒細(xì)胞的轉(zhuǎn)變、卵泡膜細(xì)胞的形成、雌二醇的產(chǎn)生和生殖細(xì)胞的雌性化［50］。表明Dmrt1與Foxl2也互相拮抗。用12－豆蔻酸－13－乙酸佛波醇（PMA）刺激人胚癌細(xì)胞NEC8，PMA通過激活蛋白激酶C／促細(xì)胞分裂原活化蛋白激酶／活化蛋白－1信號(hào)通路使NEC8細(xì)胞分化為具間充質(zhì)細(xì)胞特性的細(xì)胞，且Dmrt1mRNA表達(dá)上調(diào)。利用小RNA干擾技術(shù)抑制Dmrt1表達(dá)，NEC8細(xì)胞形態(tài)又發(fā)生變化。表明Dmrt1與NEC8細(xì)胞分化和細(xì)胞形態(tài)有關(guān)［51］。哺乳類Dmrt1在生殖細(xì)胞和支持細(xì)胞中起作用，Dmrt1是具有兩種功能的轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子，其在激活一些基因的同時(shí)抑制其它基因的表達(dá)。Dmrt1缺失會(huì)使支持細(xì)胞 Etd（embryoniz festis differentiation），Cst9（Cystatin 9），Atp13a4（ATpase type 13A4）和Vsig1（V－set and immunoglobulin domain containing 1）等基因的表達(dá)下調(diào)，并且在支持細(xì)胞和生殖細(xì)胞中的Spinlw1（或稱 Eppin，epididymal peptidase inhibitor）和 Gsta3（glutathione s－transferase alpha3）表達(dá)也下降。Dmrt結(jié)合于DNA的相似區(qū)域，且Dmrt1，Dmrt3，Dmrt5，Dmrt7，Dmrt8．1和Dmrt8．2之間可能相互起調(diào)控作用［52］。

在魚類，睪酮、芳香化酶的抑制劑、雌激素的拮抗劑和促性腺激素釋放激素（gonadotropin－releasing hormone，Gnrh）均可促進(jìn)Dmrt1的表達(dá)，而雌二醇和烷基酚等雌激素對(duì)Dmrt1的表達(dá)起抑制作用。在斑馬魚，Sox5［SRY（sex determing region Y）－box 5］也抑制 Dmrt1表達(dá)，Dmrt1同時(shí)也會(huì)降低細(xì)胞色素P450芳香化酶（Cytochrome P450aromatase，Cyp19a1a）啟動(dòng)子的活性［53］。而雌性羅非魚Foxl2上調(diào)Cyp19a1a的表達(dá)［54］。黑鯛（Acanthopagrus schlegeli）的性成熟過程具有明顯的性逆轉(zhuǎn)現(xiàn)象。黑鯛精巢發(fā)育過程中Dmrt1表達(dá)局限于支持細(xì)胞，Dmrt1缺失導(dǎo)致精巢生殖細(xì)胞數(shù)減少，并刺激雄性向雌性的性別轉(zhuǎn)變。Gnrh和Gth處理黑鯛，精巢中Dmrt1高表達(dá)，表明內(nèi)分泌激素會(huì)影響魚類雌雄性逆轉(zhuǎn)。在下丘腦－垂體－性腺軸中通過Gnrh－促性腺激素（gonadotropic hormone，Gth）－Dmrt1通路影響和維持雄性魚類性腺的發(fā)育［55］。

4．結(jié)論及展望

綜上所述，Dmrt的主要功能是參與性別決定與分化，對(duì)神經(jīng)、嗅器等組織和器官的發(fā)育及功能維持也起重要作用。Dmrt1－Dmrt3－Dmrt2基因簇缺失會(huì)導(dǎo)致性逆轉(zhuǎn)和發(fā)育遲緩，但缺少其中任何一個(gè)基因，不會(huì)產(chǎn)生性逆轉(zhuǎn)效應(yīng)。Dmrt2（或terra）主要與脊椎動(dòng)物體節(jié)分化有關(guān)，但小鼠Dmrt2并不參與對(duì)稱體節(jié)和非對(duì)稱器官的形成，表明Dmrt2的功能可能在種系發(fā)生中的保守性不強(qiáng)。Dmrt3，4，5在嗅器和腦的發(fā)育中起重要作用，已知Dmrt3，4，5編碼蛋白包含DMA保守結(jié)構(gòu)域，且Dmrt5還編碼特定DMB保守域，但這兩個(gè)結(jié)構(gòu)域的功能仍有待研究。Dmrt8編碼蛋白的DM域雖不完整，但其功能仍具有調(diào)控雄性性別的作用，表明Dmrt8可能具有DM域非依賴性功能。

脊椎動(dòng)物性別決定和性腺分化是一個(gè)十分復(fù)雜的過程，由許多基因以及信號(hào)通路共同調(diào)控完成。在人、鴨嘴獸和斑馬魚等物種，Dmrt1－Dmrt3－Dmrt2基因簇可能共同調(diào)控著的性別發(fā)育，Dmrt7，8與哺乳動(dòng)物雄性配子發(fā)生和雄性性別決定相關(guān)。Sry作為哺乳動(dòng)物雄性性別決定基因，其上游基因Wt1、Sf1在兩性發(fā)育是所必需的，下游基因除Sox9、Amh之外，Dmrt可能也在其中。Dmrt4，5在魚類可能通過參與下丘腦－垂體－性腺軸的形成影響性別分化，對(duì)于溫度依賴性別決定的某些爬行動(dòng)物和兩棲動(dòng)物，基因和溫度分別在遺傳性別決定和環(huán)境性別決定通路中通過影響雌雄激素的水平?jīng)Q定性別，溫度也可能通過調(diào)控Dmrt基因的表達(dá)改變雌雄激素的水平，從而決定性別分化，其調(diào)節(jié)機(jī)制仍有待更多的實(shí)驗(yàn)證實(shí)。此外，Dmrt家族基因之間的相互關(guān)系，Dmrt2在調(diào)節(jié)體節(jié)分化以及Dmrt3，4，5對(duì)腦發(fā)育的調(diào)控有無性別差異也是一個(gè)值得探索的課題。

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