专栏名称: iNature
专注前沿科学动态,传递科普信息。
目录
相关文章推荐
设计诗designer  ·  B.E. ... ·  昨天  
有方空间  ·  北欧建筑的80年 ·  3 天前  
格上财富  ·  人生陷阱知多少? ·  4 天前  
格上财富  ·  那些足够湿的雪和长的坡 ·  3 天前  
51好读  ›  专栏  ›  iNature

EMBO J | 温度可控制性别?复旦大学唐鸿云团队揭示温度介导动物性别的转换机制

iNature  · 公众号  ·  · 2024-08-14 09:01

正文


iNature

动物的性别决定不仅由核型决定,还可以通过不明确的转导机制受到温度等环境因素的调节。此外,与先前认为性别可能完全由核型或温度决定的观点相反,最近的观察表明,这些因素共同调节性别,这构成了另一个机制之谜。

2024 年 8 月 12 日, 复旦大学唐鸿云团队在 EMBO Journal 在线发表题为 Identification of BiP as a temperature sensor mediating temperature-induced germline sex reversal in C. elegans 的研究论文。 该研究发现确定了热敏BiP在TGSD中是一个保守的温度传感器,并为GGSD和TGSD之间的转变提供了机制见解。

在这里,作者发现某些野生分离和突变的秀丽隐杆线虫菌株表现出基因型种系性别决定(GGSD),但具有温度覆盖机制。 此外,还发现ER伴侣BiP将温度信息转导为种系性别控制信号,从而使GGSD和温度依赖性种系性别决定(TGSD)共存。 在分子水平上,温度升高导致内质网蛋白折叠需求增加,导致BiP被隔离,导致ERAD依赖于卵母细胞命运驱动因子TRA-2的降解,从而促进雄性种系命运。值得注意的是,通过实验操纵BiP或TRA-2表达可以在GGSD和TGSD之间切换。

性别决定支配着生物体性别身份的开始,因此是最基本的发育过程之一。它由两个主要部分组成:生殖系性别决定,它规定了生殖细胞进入精子或卵母细胞的命运,以及体细胞性别决定,它决定了生物体的体细胞性特征。 支配性别决定的机制在不同的生物体中有着惊人的多样性 。在许多动物中,性别主要由核型决定,这被称为基因型性别决定(GSD)。有趣的是,在从无脊椎动物到脊椎动物的广泛动物物种中,环境因素也进化到调节性别决定,称为环境依赖性性别决定(ESD)。在ESD机制中,温度依赖性性别决定(TSD)最为普遍,尤其是在爬行动物和鱼类中。 ESD机制,如TSD,被认为可以调节雌雄异株物种的雄性/雌性比例,或调节雌雄同体中产生的精子和卵母细胞的数量,以应对相应的环境变化,如温度,从而有可能作为一种增强生物适应性的策略。
引人注目的是,性别决定机制表现出显著的可塑性,在一些动物中可以发生GSD和ESD之间的转换。对温度敏感动物的比较染色体定位分析进一步支持了GSD和TSD之间频繁的进化转变。 然而,在不同的性别决定模式之间实现这些转换的分子机制仍然是一个谜。有趣的是,一些研究表明,在不同物种的同一个体中,GSD和TSD同时起作用,这与传统的性别决定模式完全由TSD或GSD主导的观点形成鲜明对比。这种性别由核型决定,但在同一生物体中存在温度覆盖的现象,可能代表了GSD和TSD之间过渡的中间状态,这可能为研究不同性别决定模式之间转换和温度转导为性别线索的机制提供了独特的环境。 然而,在已经观察到这些现象的鱼类等动物中进行机理研究是一个重大的挑战。因此,GSD和TSD之间的转换机制仍然是一个谜。
温度在 TRA-2(一种关键的性别决定调节剂)的上游起作用,以调节精子/卵母细胞的命运(图源自 EMBO Journal
此外,对雌雄同体表现出温度依赖的体细胞和/或种系性别决定能力的探索是有限的。 生殖系性别决定,调节生殖细胞分化为精子或卵母细胞,是性别决定的一个关键方面。在雌雄同体中,调节生殖系性别决定以响应温度变化的能力可能导致精子和卵母细胞数量的改变,从而可能影响后代的大小,这可能是雌雄同体适应温度波动的一种策略。 探索这一现象不仅可以完善我们对TSD机制的理解,而且可以揭示具有不同生殖模式的物种如何适应环境温度波动。
该研究利用线虫的雌雄同体来阐明环境温度转导为细胞内生殖系性别决定信号的分子基础,以及基因型生殖系性别决定(GGSD)和温度依赖性生殖系性别决定(TGSD)之间潜在转换的调控。 秀丽隐杆线虫的生殖系性别决定主要受X染色体与常染色体比例的调节,但可能受环境因素的影响,这表明具有适当遗传背景的秀丽隐杆线虫可能表现出TGSD。因此,作者通过探索是否有任何野生分离或实验室使用的菌株可能获得调节生殖系性别决定以响应温度变化的能力来研究这一想法。
最终,该研究结果确定了热敏BiP是一种温度传感器,它将环境温度转导为信号修饰的精子/卵母细胞命运,并为环境线索与染色体核型之间复杂的相互作用提供了机制见解,这些相互作用使GGSD和TGSD能够在同一生物体中切换。

参考消息:
https://www.embopress.org/doi/full/10.1038/s44318-024-00197-z

END

内容为 【iNature】 公众号原创,

转载请写明来源于 【iNature】


微信加群







请到「今天看啥」查看全文