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  万里学院再发Science   
揭示龟温度依赖型性别决定的上游调控通路

发布时间:2020-04-19 阅读数:3795


 在国家优秀青年科学基金和浙江省杰出青年科学基金的资助下,浙江万里学院动物性别与发育研究所的葛楚天教授课题组与美国杜克大学Blanche Capel教授课题组合作,在温度依赖型性别决定机理研究上取得了重要进展。

            图1:葛楚天教授(右一)和美国杜克大学Blanche Capel教授、

         Ceri Weber 博士进行科研讨论 


  417日,该研究成果以“Temperature-dependent sex determination is mediated by pSTAT3 repression of Kdm6b ”(pSTAT3通过抑制Kdm6b调控温度依赖型性别决定)为题,发表在国际顶级学术期刊Science上。葛楚天教授和Blanche Capel教授为本文通讯作者,Ceri Weber博士为第一作者,浙江万里学院和杜克大学为通讯单位。

    

2   论文在国际顶级学术期刊Science上发表


  本次论文是葛楚天课题组的第二篇Science论文,是继2018年发表宁波首篇Science论文后的又一次突破,同时也是宁波地区发表在Science上的第二篇论文。

  温度依赖型性别决定(简称TSD)是一种非常有趣的生命现象,性别由胚胎发育的孵化温度决定,常见于龟、鳄鱼和蜥蜴等爬行动物,半个世纪以来其分子机制一直不清楚。解析TSD机制的关键在于弄清楚温度如何调控性别决定基因。                                

   

图3 TSD工作模式 


 2018年,葛楚天课题组和Blanche Capel课题组合作研究发现,一种表观遗传因子Kdm6b通过激活性别决定基因Dmrt1来调控红耳龟性别发育,这一重大研究成果发表在Science期刊上,这也是宁波地区的首篇Science

 遗传因子Kdm6b的这种调控作用在鳄鱼和蜥蜴上都存在,极可能具有爬行动物普遍意义。因此,研究温度如何转化成生物信号,是搞清楚TSD机制的一个突破口。针对这一科学问题,合作课题组一鼓作气,在第一篇Science研究成果的基础上,以红耳龟为动物模型进行了多年研究。他们发现,在高温环境下,钙离子能够大量流入性腺体细胞内,通过激活pSTAT3(信号转导与转录激活因子3的磷酸化)继而抑制遗传因子Kdm6b的合成,导致雄性基因无法显现,最终龟就发育为雌性。而在低温环境下,性腺细胞内钙离子水平低,导致pSTAT3水平也低,遗传因子Kdm6b和雄性基因就显现出来了,龟最终就发育为雄性。

4:科研团队


 课题组还发现,除钙离子外,pSTAT3还能被其他一些环境感受因子激活,如冷诱导RNA绑定蛋白CIRBP(参与鳄龟性别决定)、离子通道蛋白TRPV4(参与鳄鱼性别决定)和皮质醇(参与雌雄同体鱼的性逆转)等,提示pSTAT3-Kdm6b是众多环境依赖型性别决定(ESD)系统间的一个保守的调控元件,将环境感受和性别决定通路连接起来。该项研究揭示了龟温度依赖型性别决定的上游调控通路,提出了“pSTAT3-KDM6B保守盒”调控假说,为全面破译ESD机制指明了重要方向。

 浙江万里学院动物性别与发育研究所瞄准国际生命科学前沿,针对水产动物单性育种产业技术重大需求,致力于揭示动物性别决定、性腺发育与环境互作的机制及性控技术研究。在龟鳖动物性别决定和控制等方面取得了一些原创成果,目前在Science累计发表2篇论文,成果入编国际经典生物学教科书《Developmental Biology》第12版。411日,央视10套科教频道播出了该课题组研究生惠航博参与录制的《科学动物园》节目,为大家科普“龟的性别是由温度来决定的”这一有趣现象背后的秘密,体现了研究所定位追求“科研走向教科书,科研走向科普”的学术精神。

                                                                             

         (来源:浙江万里学院)




 
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