青鳉gsdf信号启动精子发生
关桂君*1,2,徐疏梅1,2,郭安宁1,2,赵晓苗3,张颖庆1,2,孙凯庆1,2,亢逸1,2,常宇阳1,2,武小雯1,2,长滨嘉孝4,洪云汉5,陈良标*1,2
1.上海海洋大学水产与生命学院水产种质资源发掘与利用教育部重点实验室
2. 上海海洋大学水产与生命学院中国科技部海洋生物科学国际联合研究中心
3. 中山大学附属孙逸仙纪念医院生殖中心
4. 日本国立基础生物学研究所生殖生物学实验室
5. 新加坡国立大学生物系遗传发育学
性腺体细胞转化因子和抗穆勒氏管激素同属TGF-b转化生长因子超家族成员,是部分硬骨鱼的雄性决定因子。我们以前通过基因敲除和过表达gsdf,提出了其作为青鳉雄性启动因子的重要作用。gsdf的缺失导致大量初级卵母细胞的堆积,卵细胞发育成熟受阻形成巨型卵巢,并影响下丘脑-垂体和性腺轴(HPG)调控性腺分化和发育。相对于hotei(青鳉抗穆勒氏管激素受体2的突变体)仅产生50%XY雌性,gsdf的缺失则导致100%XY雌性个体形成,提示gsdf和amh/amhr2信号功能仅部分重叠。可是gsdf/amh信号如何作用于垂体性腺轴调控性腺分化发育的分子机理不明。为此,我们借助晶状体和垂体同源细胞起源的特性,利用小鼠的-晶状体蛋白驱动因子和2A多肽连接成一个开放阅读框(ORF)系统,构建驱动gsdf和绿色荧光蛋白gfp报告基因融合蛋白的载体,并成功建立了gsdf2A-EGFP融合蛋白同时在晶状体,垂体和下丘脑中表达的转基因品系。我们发现44%的转基因XX为雄性,验证了HPG轴转基因过表达gsdf信号能促使性腺雄性分化。所有gsdf敲除的XY转基因个体(命名为Sissy青鳉)其性腺均表现为巨型精卵巢(100%)。我们发现只有gsdf阳性体细胞包裹的生殖细胞才进入精子发生,gsdf阴性体细胞包裹的生殖细胞则进入减数分裂的雌性通路。这种因局部gsdf和amh/amhr2信号平衡失调而导致的巨型精卵巢也发生在部分hotei突变体上,提示gsdf和amh/amhr2信号平衡是脑-性腺轴调控雌雄性腺分化,性激素合成和促性腺激素分泌等的关键,这个平衡机制也可能在其它物种中保守存在。
致谢:NSFC基金 to 赵晓苗和关桂君;上海市自然科学基金to关桂君
关键词:TGF-b转化生长因子,gsdf,抗穆勒氏管激素及受体信号,配子形成,基因编辑
关桂君*1,2,徐疏梅1,2,郭安宁1,2,赵晓苗3,张颖庆1,2,孙凯庆1,2,亢逸1,2,常宇阳1,2,武小雯1,2,长滨嘉孝4,洪云汉5,陈良标*1,2
1.上海海洋大学水产与生命学院水产种质资源发掘与利用教育部重点实验室
2. 上海海洋大学水产与生命学院中国科技部海洋生物科学国际联合研究中心
3. 中山大学附属孙逸仙纪念医院生殖中心
4. 日本国立基础生物学研究所生殖生物学实验室
5. 新加坡国立大学生物系遗传发育学
性腺体细胞转化因子和抗穆勒氏管激素同属TGF-b转化生长因子超家族成员,是部分硬骨鱼的雄性决定因子。我们以前通过基因敲除和过表达gsdf,提出了其作为青鳉雄性启动因子的重要作用。gsdf的缺失导致大量初级卵母细胞的堆积,卵细胞发育成熟受阻形成巨型卵巢,并影响下丘脑-垂体和性腺轴(HPG)调控性腺分化和发育。相对于hotei(青鳉抗穆勒氏管激素受体2的突变体)仅产生50%XY雌性,gsdf的缺失则导致100%XY雌性个体形成,提示gsdf和amh/amhr2信号功能仅部分重叠。可是gsdf/amh信号如何作用于垂体性腺轴调控性腺分化发育的分子机理不明。为此,我们借助晶状体和垂体同源细胞起源的特性,利用小鼠的-晶状体蛋白驱动因子和2A多肽连接成一个开放阅读框(ORF)系统,构建驱动gsdf和绿色荧光蛋白gfp报告基因融合蛋白的载体,并成功建立了gsdf2A-EGFP融合蛋白同时在晶状体,垂体和下丘脑中表达的转基因品系。我们发现44%的转基因XX为雄性,验证了HPG轴转基因过表达gsdf信号能促使性腺雄性分化。所有gsdf敲除的XY转基因个体(命名为Sissy青鳉)其性腺均表现为巨型精卵巢(100%)。我们发现只有gsdf阳性体细胞包裹的生殖细胞才进入精子发生,gsdf阴性体细胞包裹的生殖细胞则进入减数分裂的雌性通路。这种因局部gsdf和amh/amhr2信号平衡失调而导致的巨型精卵巢也发生在部分hotei突变体上,提示gsdf和amh/amhr2信号平衡是脑-性腺轴调控雌雄性腺分化,性激素合成和促性腺激素分泌等的关键,这个平衡机制也可能在其它物种中保守存在。
致谢:NSFC基金 to 赵晓苗和关桂君;上海市自然科学基金to关桂君
关键词:TGF-b转化生长因子,gsdf,抗穆勒氏管激素及受体信号,配子形成,基因编辑