通過密蘇里大學(xué)(MU)邦德生命科學(xué)中心科學(xué)家謝麗爾羅森菲爾德看看日本海岸瀕臨滅絕的大鼠的大腦，可以闡明刺激哺乳動物細胞在沒有的情況下發(fā)育成男性與女性的微妙遺傳影響。 Y染色體。答案的根源在于這種特殊哺乳動物的染色體。奄美大鼠(Tokudaia osimensis)的雄性不像大多數(shù)的哺乳動物 - 這個名稱用于對活產(chǎn)的動物進行分組，包括胎盤哺乳動物和有袋動物。與大多數(shù)哺乳動物不同，這些雄性動物沒有Y染色體，這種染色體在進化過程中已經(jīng)脫落。而且他們只有一條X染色體。

“我對這些老鼠多年來一直感興趣，目前尚不清楚這個物種的性腺分化程度如何，因為雄性和雌性都有一條X染色體，”該研究的第一作者Cheryl Rosenfeld說。和MU研究員。

由于大多數(shù)哺乳動物遺傳了來自父母的染色體 - 來自我們母親的X和來自我們父親的X或Y染色體 - 發(fā)展為雄性的唯一途徑是繼承Y染色體。該雄性染色體含有性別決定區(qū)Y(SRY)基因，該基因在許多哺乳動物物種(包括人類)中刺激雄性性別分化。SRY通過產(chǎn)生結(jié)合DNA的蛋白質(zhì)觸發(fā)胎兒成為雄性，從而導(dǎo)致睪丸的發(fā)育和隨后的睪酮產(chǎn)生。這種類固醇激素然后刺激男性生殖道其余部分的發(fā)育。睪丸中睪丸激素的激增也可以促進大腦的男性化。

當(dāng)然，這讓羅森菲爾德對于Y染色體和SRY的缺失如何影響雄性和雌性奄美多刺大鼠的基因表達差異感到好奇。來自日本前沿科學(xué)研究中心的北海道大學(xué)Takamichi Jogahara的Asato Kuroiwa和MU信息學(xué)研究核心設(shè)施的副主任Scott Givan合作，她的實驗室收到了該物種的男性和女性的腦部樣本。

他們拿走了這些大腦，從中分離出RNA并對雄性和雌性的樣本進行測序，以比較兩性之間的成績單。轉(zhuǎn)錄本是基因和蛋白質(zhì)之間的一個步驟，基本上是一段編碼信息以制造特定蛋白質(zhì)的RNA。所得RNA的細微變化可以改變最終蛋白質(zhì)，從而產(chǎn)生可以表現(xiàn)出增加或降低效力的替代形式。調(diào)查人員發(fā)現(xiàn)男性和女性之間存在重大差異。

“幾種不同的轉(zhuǎn)錄本或同種型編碼相同的基因，雖然可能有例如特定基因的10個轉(zhuǎn)錄本，但某些轉(zhuǎn)錄本比其他基因更有效，并且對個體細胞有更大的影響，”羅森菲爾德說。“當(dāng)我們將雄性與雌性進行比較時，男性上調(diào)的成績單比女性多了幾百個。我們的想法是，由于兩者都有相同的性染色體，因此產(chǎn)生的差異可能源于男性可能有更多的一個更有效的成績單。“

這些轉(zhuǎn)錄物中的表達差異也可能由于表觀遺傳變化而出現(xiàn)，表觀遺傳變化是影響某些DNA區(qū)域的開啟/關(guān)閉但不影響DNA本身的變化。潛在地，在女性中，由于這種表觀遺傳變化，這些更有效的轉(zhuǎn)錄物不表達。

當(dāng)團隊 - 包括MU學(xué)生Madison Ortega參與MU最大化學(xué)生多樣性計劃(IMSD)計劃 - 看起來更接近時，他們意識到許多用男性表達的轉(zhuǎn)錄本編碼各種鋅指蛋白基因。在男性中，這些基因可以通過SRY開啟，并被認為對性發(fā)育有顯著影響。

“我們認為可能發(fā)生的事情是男性可能會開啟所有這些可能彌補SRY缺失的鋅指狀物轉(zhuǎn)錄物，因此它們會影響未分化的性腺成為睪丸并幫助將大腦編程為男性。沒有這些鋅Rosenfeld說，手指蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)錄本，性腺和大腦的女性性別分化可能會導(dǎo)致。“這可能更像是這些嚙齒動物中的潛在梯度，你必須在雄性中打開所有這些其他鋅指蛋白轉(zhuǎn)錄物，以刺激雄性性別分化，并彌補SRY的缺失。”

隨著奄美大鼠的潛在滅絕即將到來，進一步推動這項研究具有一定程度的緊迫性。

羅森菲爾德說：“通過闡明這種瀕危物種的更多機制，我認為它可能有助于我們拯救物種或促進它們在圈養(yǎng)中繁殖。”

她希望這項研究將繼續(xù)進行，她的團隊將對奄美大鼠的基因組進行全面測序，以更仔細地觀察正在發(fā)生的事情，以及如何更好地了解沒有Y染色體的動物如何經(jīng)歷男性性別分化的細微差別。

羅森菲爾德說：“如果你走出哺乳動物，有各種各樣的性染色體，例如鴨嘴獸鴨嘴獸有五套X和Y，他們找不到男性和女性之間的差異。” “人們專注于性染色體和SRY基因，他們可能會忘記其他因素。通過了解這些異常物種，它開辟了一個觀念，即調(diào)節(jié)性腺和腦性分化的機制相當(dāng)復(fù)雜，尚未完全理解。”