哺乳动物性别决定相关基因研究进展

文/段君君，李真，丁祥云，庄园，曹淑贞，刘义宾

性别控制这一话题一直以来都备受关注，而哺乳性动物的性别控制技术则是人为干预选择所需后代，例如需要用肉动物多选择为雄性，产乳以及产蛋都是多选择雌性，以此才能提高生产力等，使用性别控制技术可为人类提供更多的家畜产品[1]。性别控制技术也在医学上得到广泛运用，该技术可有效规避和减少人类因性别遗传而产生疾病的发生，能在一定程度上缓解人们的压力，针对动物育种而言，其控制准确率高达90%，这也有效地提高了育种工作的进程以及效率[2]。由此可见，性别决定对于性别控制技术的了解以及利用和性别分化等显得尤为重要。想要更透彻的了解或者更有效的利用，则需掌握性别决定的作用机制、可调控相关基因等，具体内容综述如下。

1 哺乳动物性别决定相关基因机制

哺乳类的性别是由性染色体来决定的，属于染色体性别决定，但Y染色体的性别决定区在决定性别时具有主导作用[3]。性别不仅仅受遗传因素、环境因素影响还有其他多方面因素的影响。性别决定与遗传有关，由于受精卵时期的性染色体会分离并自由组合，发育成雄性个体时其性染色体为XY，后期发育是雌性个体，性染色体则为XX，由此可见在哺乳动物发育过程中，性别决定在受精卵时期就已确定[4]。在不同的环境下，哺乳动物的性别决定也有一定的影响。当哺乳动物后代性别分化存在较大的差异时，性别决定就会在环境的影响下出现性别逆转[5]。

哺乳动物的性别在受精卵时期已被决定，但受精卵具有两性分化的潜能，发育到一定阶段后其原始性腺会分化为睾丸或者卵巢，第二性征的出现是在性腺分化后且性成熟后，被决定的过程则是需要依靠各种性别决定基因相互作用完成[6]。睾丸与卵巢的机制有差异，支持细胞（Sertoli细胞）是睾丸中与生精细胞相关联细胞，并具有性别决定的重要作用，精子经精原细胞有丝与减数分裂形成，卵巢的发育前期经由生殖细胞减数分裂，而后卵母细胞周围分化卵泡，卵巢发育依靠生殖细胞，睾丸精巢的发育依靠 Sertoli细胞[4]。

2 雌性性别决定相关基因

哺乳动物的Y染色体主要表达雄性决定特异性基因SRY，而还有大部分性别决定基因存在于常染色体和X染色体上，均是与SRY基因相关的决定性别的特异性基因：SF1基因、DAX1基因、WT1基因、WNT4基因、SOX3基因、DMRT1基因等均参与了睾丸或者卵巢形成与决定。

2.1 SF1基因

类固醇生成因子1基因（SF1基因）位于9q33，属于孤核激素受体家族，且含有两个锌指结构在DNA结合区域和配体结合区域。哺乳动物中的锌指（P-box和D-box）与相互作用的连接区域均是高度保守的。在哺乳动物性别发育过程中具有调控性腺、肾上腺、性别决定的作用，同时参与到生殖、类固醇生成、性别分化的过程当中对多种基因起到转录调节的作用[7]。而SF1基因缺失后会导致性腺与肾上腺停止发育，促性腺激素的分泌异常，雌雄性别发生对调情况。在性别决定细胞未分化前均存在有SF1基因，产生分化后都存在于睾丸，由此可见，在胚胎发育早期可作用于性腺，也能促进雄性激素的合成与睾丸的发育[8]。

2.2 WT1基因

WT1基因位于11p13，对性别决定和肾上腺有一定的影响，该基因突变后卵巢与精巢便会出现发育异常，也能形成肾脏肿瘤，还能引发WAGR综合征疾病，WT1基因的缺失会引发性腺缺乏，致使脾脏、肾上腺发育受损，使得雌雄内外生殖器相反发育，由此可见，对早期发育中的肾上腺和性腺与SF1基因具有相似作用[9]。

2.3 DAX1基因

DAX1基因位于X染色体上，属于受视黄酸受体调节转录负调节因子，如果DAX1基因发生突变后，影响性别决定向反方向发育，而性逆转基因（DSS）也就是该变异片段[7]。SRY基因与DAX1基因相互制约，当DAX1基因表达过盛时，可发生睾丸发育异常严重的可出现性逆转,并且作为抗睾丸因子，在抑制SF1基因和WT1基因的同时也相互作用于性别分化，保证生殖脊向雌性分化发育[10]。

2.4 WNT4基因

WNT4基因是WNT家族中一个重要的性别决定基因，位于常染色体上，主要是对卵巢起到决定的基因，尤其编码产生的蛋白可调节哺乳动物的生殖器官的发育、生长、分化。WNT4基因广泛存在于哺乳动物体内，可与SRY基因共同作用，还能影响AMH基因的正常发育。同时在促使形成卵巢时提高DAX1基因的表达水平[11]。

2.5 SOX3基因

SOX3基因是SOX家族中的一个相似且相关于SRY的基因，位于X染色体上且高度保守，两者可能是等位基因，但SRY基因是由SOX3侧翼序列平截而成的抑制因子[12-13]。

2.6 DMRT1基因

DMRT1基因位于常染色体上9p内测，其表达主要是针对雄性个体在出生后来维持睾丸支持和生殖细胞，当DMRT1基因缺失或无效表达时，对哺乳动物在胚胎发育期的性腺功能没有影响，但出生后则会损害或者抑制睾丸的正常发育，使得睾丸的支持细胞被重新组合成颗粒细胞后形成卵泡膜细胞，雌激素的分泌增多后使生殖细胞表现为雌性[6]。

3 雄性性别决定相关基因

雄性性别依赖于Y染色体：Y染色体是哺乳动物雄性动物特有的染色体，也为阐明、揭示哺乳动物雄性性别决定提供了基础，当Y染色体发生异常，其雄性生殖器和本能特征相继发育异常（可造成性别逆转）[14]。

3.1 SRY基因

SRY在性别决定中起着主导作用，且属于Y染色体上决定雄性性别基因的片段，并且是通过调控基因的时序性、特异性表达，影响生殖调控相关激素的产生以及分泌，进而决定雄性生殖器官的发育[15]。SRY基因在睾丸发育过程中激活下游114bp启动子，依赖于下游基因的表达，而SOX9作为SRY的靶基因，激活SOX9则需要SRY与SOX9的TESCO序列结合，并且SRY的表达时间水平出现异常后将会影响睾丸的正常发育[6]。

3.2 SOX9基因

SOX9位于常染色体上，属于SOX家族成员中的另一个性别决定基因，该基因突变后可能会引起骨畸形综合征，也可能使XY个体发育成两性人或女性，且具有激活抗缪勒式管激素基因(AMH)的重要作用。当SRY基因缺失后，SOX9基因诱发雄性性别分化来保证雄性性腺的正常发育[10]。

3.3 AMH基因

AMH基因与SRY基因通过类固醇生长因子进行相互作用，并且AMH基因突变后会出现永久性的缪勒管综合征，刺激中肾管分化形成附睾、精囊、输精管等雄性生殖器，但AMH基因不表达或者缺失，则会形成输卵管、阴道上缘、子宫等雌性生殖器。

4 小结

性别决定可有效提高人们对性别相关知识的了解、掌握以及应用，随着生物细胞学的不断进步，研究学者们也发现了较为丰富的哺乳动物中性别决定相关基因。目前对于性别决定的发生机制尚不明确，因此需要采取更深入的研究探讨，也希望此次研究能为以后的实验研究提供一定依据，奠定基础。