SRY基因,也称为性别决定基因,位于Y染色体上,是哺乳动物性别决定的关键基因。SRY基因编码一个包含高迁移率族(HMG)结构域的蛋白质,该蛋白质可以结合DNA,并作为转录因子激活一系列与睾丸发育相关的基因。SRY基因在胚胎发育的早期表达,引导原始生殖腺向睾丸发展,从而决定个体的性别为男性。SRY基因的突变或缺失会导致性别发育异常,如46,XY DSD(性别发育障碍)。
除了性别决定功能,SRY基因还可能参与大脑性别的分化。哺乳动物的大脑是一个具有性别二态性的器官,其性别的分化不仅受性激素的影响,也可能受到Y染色体上基因的调控。研究表明,SRY基因可能在脑部的表观遗传基因调控中发挥重要作用,影响大脑形态和行为特征的性别差异。例如,SRY基因可能通过调控特定基因的表达,影响大脑性别的发育和性别相关的行为表型[1]。
在法医学领域,SRY基因也被用于性别鉴定。由于SRY基因仅存在于Y染色体上,通过检测DNA样本中的SRY基因,可以确定个体的性别。例如,一项研究从牙齿中提取DNA,并通过PCR技术扩增SRY基因,成功地对个体的性别进行了鉴定[2]。
在Turner综合征(TS)患者中,由于缺少一条X染色体,患者通常为女性。然而,如果TS患者具有Y染色体上的细胞系,他们患性腺肿瘤的风险会增加。因此,对于TS患者,需要筛查Y染色体上的特定序列,如SRY基因,以排除性腺肿瘤的风险[3]。
除了在性别决定和性别相关疾病中的作用,SRY基因的突变也可能导致性别逆转。例如,通过CRISPR-Cas9技术敲除猪的SRY基因的HMG结构域,可以使遗传性别为男性的猪表现出完全的女性生殖器官[4]。这一发现表明,SRY基因的HMG结构域在猪的性别决定中起着关键作用。
在鱼类中,也存在性别决定基因,但其结构与哺乳动物的SRY基因不同。例如,在Oryzias latipes中,性别决定基因Dmy位于Y染色体上,并具有与哺乳动物SRY基因不同的DNA结合结构域。研究发现,Dmy基因的突变会导致性别逆转[5]。
此外,SRY基因的拷贝数变异也与性别相关疾病有关。例如,在约克夏犬中,SRY基因的拷贝数变异与性别发育障碍相关[6]。
综上所述,SRY基因是哺乳动物性别决定的关键基因,其突变或缺失会导致性别发育异常。SRY基因可能通过表观遗传机制影响大脑性别的分化,并在性别相关疾病的发生发展中发挥作用。此外,SRY基因在鱼类和其他动物中也存在,并具有类似的性别决定功能。对SRY基因的研究有助于深入理解性别决定和性别相关疾病的分子机制,为相关疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。
参考文献:
1. Sekido, Ryohei. . The potential role of SRY in epigenetic gene regulation during brain sexual differentiation in mammals. In Advances in genetics, 86, 135-65. doi:10.1016/B978-0-12-800222-3.00007-3. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/25172349/
2. Prasad, Prathibha, Jaber, Mohamed, Y, Dinesh, Arafat, Abdulrahman, Khairy, Abdalla. 2024. SRY gene isolation from teeth for forensic gender identification-An observational study. In PloS one, 19, e0294751. doi:10.1371/journal.pone.0294751. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38170699/
3. Kurnaz, Erdal, Çetinkaya, Semra, Savaş-Erdeve, Şenay, Aycan, Zehra. 2019. Detection of the SRY gene in patients with Turner Syndrome. In Journal of gynecology obstetrics and human reproduction, 48, 265-267. doi:10.1016/j.jogoh.2019.01.012. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/30685428/
4. Kurtz, Stefanie, Lucas-Hahn, Andrea, Schlegelberger, Brigitte, Mettenleiter, Thomas C, Petersen, Björn. . Knockout of the HMG domain of the porcine SRY gene causes sex reversal in gene-edited pigs. In Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 118, . doi:10.1073/pnas.2008743118. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33443157/
5. Matsuda, Masaru, Sakaizumi, Mitsuru. 2015. Evolution of the sex-determining gene in the teleostean genus Oryzias. In General and comparative endocrinology, 239, 80-88. doi:10.1016/j.ygcen.2015.10.004. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/26449160/
6. Krzeminska, P, Nowacka-Woszuk, J, Switonski, M. 2021. Copy number variation of the SRY gene showed an association with disorders of sex development in Yorkshire Terrier dogs. In Animal genetics, 53, 152-155. doi:10.1111/age.13147. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34664728/