不可忽略的基因暗物质 三种增强子调控性别发育

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90 年代开始,科学家陆续发现人类 Y 染色体上有二个决定宝宝性别的基因——SRY 和 SOX9。SRY 会诱导 SOX9 表现而共同调控性腺和性器官的发育,当 SOX9 发生突变时,原本性染色体 XY 的男人呈现女性表型的性别颠倒(sex reversal,或性发育障碍)情形。

近日,澳洲墨尔本大学的研究团队发现,过去被认为是“暗物质”(或称垃圾 DNA)的非编码胺基酸基因片段在 SRY 诱导 SOX9 表现的过程中扮演相当重要的角色。该研究刊登于《Nature Communications》上。

这些暗物质,就是增强子(enhancer),能与特定转录因子结合,进而增加或减少基因活性。该研究团队首先挑选 44 名性发育障碍患者,然后透过生物资讯和萤光素酶平铺方法分析患者的基因体区域,挑选出 SOX9 基因上的 eALDI、eSR-A、eSR-B 等三种增强子,然后确认三个增强子能共同确保性染色体 XY 胚胎中的 SOX9 基因呈现高度表现,以维持正常睾丸和雄性特征发育。

然后,该研究团队开发了一个活化或抑制 SOX9 基因表现的模型,他们将三种增强子的额外拷贝数加添给性染色体 XX 的患者,提升其 SOX9 表现,使得原本应该是具有卵巢的女性却呈现睾丸发育。同样地,若性染色体 XY 的患者失去三种增强子,SOX9 表现量会降低,反而促进其卵巢发育,而非睾丸。

该研究第一作者 Brittany Croft 博士表示,过去科学家只能透过基因来诊断该类型的患者,但他们的研究已经证明人类需要在编码基因之外寻找增强子,对人类来说是一个重大的发现。

此外,该研究主要作者 Andrew Sinclair 教授也进一步指出,许多疾病诊断的关键可能存在于这些增强子中,而它们会隐藏在人类难以理解的暗物质中。

延伸阅读:基因也环保 ?! 长链非编码 RNA 的诞生

参考资料:
1. Nature Communications, 2018; 9 (1) DOI: 10.1038/s41467-018-07784-9
2. https://www.news-medical.net/news/20181214/Geneticists-discover-how-sex-linked-disorders-arise.aspx

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