酮在斑马鱼性别分化和繁殖调控中的功能
Gang Zhai#,1, Tingting Shu#,1,2, Yuguo Xia#,3, Guohui Shang1,2, Xia Jin1, Jiangyan He1 and Zhan Yin1,*
1State Key Laboratory of Freshwater Ecology and Biotechnology, Institute of Hydrobiology, Chinese Academy of Sciences, Wuhan, Hubei, China, 430072.
2University of the Chinese Academy of Sciences, Beijing, China.
3Pearl River Fisheries Research Institute, Chinese Academy of Fishery Sciences, Guangzhou, China.
#These authors contributed equally to this work.
*Corresponding author:
Zhan Yin
Institute of Hydrobiology
Chinese Academy of Science
7# Donghu South Road, Hubei 430072, Wuhan, P.R. China
Telephone/fax: +86-27-68780069
不同于与哺乳动物性别由性染色体决定,硬骨鱼类的性别决定机制表现出更多的复杂性和可塑性。斑马鱼中的细胞色素酶细胞色素P450家族的17a1成员(cyp17a1)，是在甾醇类激素合成过程中，具有17α位羟化酶和17，20位裂解酶作用的关键分子。我们在斑马鱼中敲除cyp17a1,从而阻止了睾酮及其后续雄激素、雌激素等激素的合成。有趣的是，所有的cyp17a1敲除斑马鱼均显示出具有正常的精巢和精子的雄鱼，但其的雄性第二性征（male secondary sexual characteristics (SSCs)却发生了缺陷，包括其胸鳍的交配结节（breeding tubercles (BTs)的出现、雄性身体的色素和臀鳍特征、交配行为等均出现异常。进一步分析也证实在由类卵巢发育分化发育的关键期，由于较高水平细胞凋亡的出现，使性腺发育均走向精巢。而采用睾酮（7.5 μg/L）或雌激素（0.1 μg/L）处理cyp17a1突变的斑马鱼时，其全雄以及缺陷的第二性征均可以被有效地恢复。我们的结论表明斑马鱼的卵巢发育需要雌激素的产生，而雄性第二性征则需要睾酮的参与。另外，我们也认为在cyp17a1缺陷鱼垂体组织中高表达的其他繁殖相关内分泌因子或精巢组织中的一些内分泌因子，可以补偿缺乏睾酮所带来对精子发育的影响。
一般认为雄激素信号对于精巢的发育具有重要影响，其中抗苗穆管激素（Anti-Müllerian hormone，AMH) 在多种鱼类的精巢发育中的重要作用已由报道。我们借助cyp17a1缺失的斑马鱼，对于雄激素通路对斑马鱼amh的表达调控开展了研究。我们的研究发现在cyp17a1缺失的斑马鱼、或是采用氟他胺(Flutamide, 一种雄激素拮抗物）处理后的斑马鱼中，sry-box 9a (sox9a) 的表达上调，而amh的表达受到抑制，另外我们也发现雄激素受体的DNA结合域可以和SOX9的转录激活域结合，调控amh的上游的启动子区域，且该雄激素受体和SOX9的相互作用受雄激素活性分子的正向调控。
Gang Zhai#,1, Tingting Shu#,1,2, Yuguo Xia#,3, Guohui Shang1,2, Xia Jin1, Jiangyan He1 and Zhan Yin1,*
1State Key Laboratory of Freshwater Ecology and Biotechnology, Institute of Hydrobiology, Chinese Academy of Sciences, Wuhan, Hubei, China, 430072.
2University of the Chinese Academy of Sciences, Beijing, China.
3Pearl River Fisheries Research Institute, Chinese Academy of Fishery Sciences, Guangzhou, China.
#These authors contributed equally to this work.
*Corresponding author:
Zhan Yin
Institute of Hydrobiology
Chinese Academy of Science
7# Donghu South Road, Hubei 430072, Wuhan, P.R. China
Telephone/fax: +86-27-68780069
不同于与哺乳动物性别由性染色体决定,硬骨鱼类的性别决定机制表现出更多的复杂性和可塑性。斑马鱼中的细胞色素酶细胞色素P450家族的17a1成员(cyp17a1)，是在甾醇类激素合成过程中，具有17α位羟化酶和17，20位裂解酶作用的关键分子。我们在斑马鱼中敲除cyp17a1,从而阻止了睾酮及其后续雄激素、雌激素等激素的合成。有趣的是，所有的cyp17a1敲除斑马鱼均显示出具有正常的精巢和精子的雄鱼，但其的雄性第二性征（male secondary sexual characteristics (SSCs)却发生了缺陷，包括其胸鳍的交配结节（breeding tubercles (BTs)的出现、雄性身体的色素和臀鳍特征、交配行为等均出现异常。进一步分析也证实在由类卵巢发育分化发育的关键期，由于较高水平细胞凋亡的出现，使性腺发育均走向精巢。而采用睾酮（7.5 μg/L）或雌激素（0.1 μg/L）处理cyp17a1突变的斑马鱼时，其全雄以及缺陷的第二性征均可以被有效地恢复。我们的结论表明斑马鱼的卵巢发育需要雌激素的产生，而雄性第二性征则需要睾酮的参与。另外，我们也认为在cyp17a1缺陷鱼垂体组织中高表达的其他繁殖相关内分泌因子或精巢组织中的一些内分泌因子，可以补偿缺乏睾酮所带来对精子发育的影响。
一般认为雄激素信号对于精巢的发育具有重要影响，其中抗苗穆管激素（Anti-Müllerian hormone，AMH) 在多种鱼类的精巢发育中的重要作用已由报道。我们借助cyp17a1缺失的斑马鱼，对于雄激素通路对斑马鱼amh的表达调控开展了研究。我们的研究发现在cyp17a1缺失的斑马鱼、或是采用氟他胺(Flutamide, 一种雄激素拮抗物）处理后的斑马鱼中，sry-box 9a (sox9a) 的表达上调，而amh的表达受到抑制，另外我们也发现雄激素受体的DNA结合域可以和SOX9的转录激活域结合，调控amh的上游的启动子区域，且该雄激素受体和SOX9的相互作用受雄激素活性分子的正向调控。