第十二节 性别决定.ppt

第十二章 性别决定 Sex determination 性别表现型的决定 公元前335年，Aristotle指出性别决定于热(heat)，当母亲子宫的冷超过父亲的精热时子代发育为female，female是发育不健全的men。 19世纪末之前，人们认为温度、营养、年龄等环境因素决定了性别。 20世纪初，Mendel定律重新发现(1900)、McClung发现性染色体(1902)、Stevens和Wilson在昆虫上发现了性染色体组成与性别的关系(male=XY or XO while female=XX)(1905)，从而认识到遗传物质在性别决定中起重要作用。 多细胞生物性别决定的复杂性 多细胞的性别决定是一个复杂的问题。就表型而言，存在两性异体、同体，以及个体性别转化等不同的类型，并由此带来了副性征及生殖方式的多样性。 分子生物学的研究表明，性别的决定（表达）受到遗传和环境双重因素的影响，而不同生物性别决定的方式可能很不一样。 一、哺乳动物的性别决定 由于多细胞生物个体性别表达类型的多样性，个体的性别决定一定要与具体的动物种类联系在一起。 动物个体发育中的性别决定有两种代表的模式：通过遗传物质的分配来决定其性别，以及在同样的遗传背景下通过环境的干预来决定其性别类型。 哺乳动物执行的是典型的通过遗传物质分配实现其后代性别决定的模式。 性别决定的机制 性别决定的关键基因是位于X染色体上的DAX1基因和位于Y染色体上的SRY基因。由于在XX染色体组型的个体中只有DAX1基因表达，个体无选择的发育为雌性个体，而在XY染色体组型的个体中，由于SRY基因对于DAX1基因的强竞争作用，个体将发育为雌性个体。 DAX1基因或SRY基因产物在其他辅助因子的协同作用下分别诱导生殖原基向卵巢或精巢的发育，实现初级性别决定；然后，两种不同的性腺再进一步通过产生激素的方式诱导各自的次级性别特征发生。 哺乳动物的性别决定的级联表达 高等动物的性别决定包括两个方面：一为性腺的决定和发育，二为附属性器官、特征及性行为的建立。 在脊椎动物中，性腺的发育占有优先和主导的地位，而性附属器官、性特征及性行为的建立主要是来自性腺产生的激素的诱导作用。 脊椎动物的性腺的发育称为初级性别决定（primary sex determination），性附属器官、性特征及性行为的建立为次级性别决定（secondary sex determination)。 1.初级性别决定 指生殖腺发育为睾丸或卵巢的选择。胚胎生殖腺(gonad)的发育命运决定于其染色体组成，Y染色体的存在使生殖腺的体细胞发育为testis而非ovary。 e.g., 基因型为XXY的Klinefelter综合征患者的表型为male，但不具生殖力；基因型为XO的Turner综合征患者为不能产卵的female。 性腺的形态学变化 哺乳动物性腺发育是一种独特的胚胎学情况，它首先经历一个不表现任何性别特征的未分化时期（indefferent stage），然后再进入性别分化的发育程序。人性腺原基在妊娠4周出现，直到7周以前一直处于未分化状态。 在人类，睾丸决定因子（testes-determining factor，TDF）基因位于Y染色体的短臂上，通过分析XX的男性和XY的女性的DNA ，这个睾丸决定基因的位置已进一步确定，即SRY（sex-determining region of the Y）基因，它是一种编码223 aa的转录因子，含有HMG DNA结合区。 睾丸决定基因为Y染色体上的SRY(sex-determining region of the Y chromosome) Sry对睾丸发育的影响的实验证据 研究表明，仅有SRY基因，它对于睾丸的形成条件并不充分，已发现在SRY基因存在的情况下，不同的其他遗传背景仍可以出现睾丸的不育现象，那么它应该是通过激活或抑制生殖嵴中若干基因的方式来具体指导睾丸的发育。 与睾丸命运决定有关的常染色体基因 Sox9：为含HMG DNA结合区的转录因子。小鼠的Sox9只在雄性生殖嵴中表达，表达时间比Sry约晚。Sox9蛋白可与Amh的启动子结合，促进Amh的表达。 SF1(steroidogenic factor 1)：为含HMG DNA结合区的转录因子。Sf1在雌雄小鼠的未分化的性腺中都表达，但分化开始后就局限在XY小鼠的正在发育的睾丸中。SF1在睾丸支持细胞中通过协助Sox9而增强AMH基因的表达;而在睾丸的间质细胞中，它可激活睾酮合成酶基因。 Sox-9和Sf-1协同作用激活Amh的表达 卵巢发生的基因决定 当人类X染色体短臂某部分突然加倍后，XY型的个体将发育为女性，表明可能卵巢发育的决定基因存在于X染色体的这一部分，这一基因已确认为是DAX1基因