어떻게 열을 돌리고 돌은 남성 수염된 용으로 여성

호주 과학자들 수 있는 방법을 알아 냈어 파충류 변경 섹스에서 스트레스의 극한의 온도가 있습니다.

경우 파충류 골키퍼,당신이 잘 알고 의심의 여지는 현상의 온도 의존 성이 결정합니다., 기본적으로 성의 많은 파충류–그리고 심지어 성의 다양한 물고기–에 의해 결정된 환경의 온도를 경험하는 동안 민감한 개발 단계보다는의 존재에 의해 특정 조합의 성 염색체. 온도에 따른 성 결정은 염색체 성 결정에 거의 독점적으로 의존하는 포유류와 조류와 다릅니다. 그러나 수십 년간의 연구에도 불구하고 우리는 여전히 온도에 따른 성차가 어떻게 발생하는지 정확히 알지 못합니다., 그러나 호주 과학자 그룹이 마침내 그것을 알아 낸 것으로 보입니다:그것은 RNA 편집에 관한 것입니다.

호주 수염된 용존에서 하나 염색체 또는 온도 의존 성 결정

섹스에서 거의 모든 포유류에 의존한 성 염색체. 포유류 성은 수컷이 이종(XY)성인 XX/XY 성 결정 시스템의 결과입니다. 하지만 많은 파충류,그들의 성은 결과 온도의 경험있는 동안의 배아 개발:수컷 노출에서 발생하는 몇 가지 온도,반면 여성은 결과는 다른 온도.,

그러나 수염 난 용은 성별을 결정하기 위해 배아 발달 중에 경험 한 성 염색체와 환경 온도 모두에 의존합니다. 정상 온도에서,그들의 염색체 메이크업은 그들이 어떤 성별인지를 지시합니다. 그러나 고온에서 수컷 염색체를 가진 용은 성 반전을 겪고 암컷으로 발전합니다. 지금까지,용는 괴짜기 때문에 그들은 알려진 파충류를 받아야 성에 반전에서 높은 온도에–기타 파충류에 민감한 찬 온도(제외하고 뱀,이는 전적으로 의존에서 성 염색체).,

가 있는 여덟 종의 수염된 용,모두의 발생에서 독점적으로 호주에 있습니다. 이 종,호주 중앙 드래곤 수염,Pogona vitticeps,특히 인기 있는 애완 동물 및 동물원 시편 때문에 그것은 하디와 관리가 쉽습니다., 또한,이 종은 강력한 모델는 유기체를 제공하는 과학자들의 명확한 이해와 분자의 이벤트와 연결된 온도 의존 성이 결정합니다.

수염 난 용은 성적 분화를 안내하기 위해 ZZ/ZW 성 염색체 시스템에 의존합니다. 용에서 수컷은 두 개의 Z 염색체를 보유하고있는 조상의 동형 성이며 암컷은 ZW 성 염색체가있는 이형 성이다. 이것은 포유류 XX/XY 성 염색체 시스템과 반대이며,여기서 여성이되는 것은 조상의”기본”성입니다.,

수염 난 용은 고온이 염색체 성 결정 시스템보다 우선하기 때문에 독특한 모델 시스템입니다. 을 때 계란을 배양 아래 32°C(89.6°F),그들의 성 염색체를 지시는 그들의 성지만,이상의 온도 32°섭씨의 숫자를 증가 계란으로 개발 암컷에 관계없이,그들의 염색체 메이크업(ref). 기온이 섭씨 36 도(화씨 96.8 도)에 도달하면 유전 남성의 100%가 성 반전(ZZf)여성으로 발전합니다.나는 이것을 할 수 없다., 고온은 수염 난 용에서 염색체 성 결정 시스템보다 우선합니다. 조상… 유전 적 성 결정 상태(ZZ/ZW;왼쪽 패널),고온에서의 성 반전(오른쪽 패널). 성 역전 및 야생형 호모 가메 틱 개인의 짝짓기는 온도 의존성 성 결정(TSD)으로의 전환을 유발합니다. 오른쪽:네 TSD 패턴이 나타날 수:여성-특정 IR 높은 온도에서,남성 특정 IR,저온에서 여성-특정 IR 저온에서,그리고 남성 특정 IR 높은 온도에서 아주 좋은 것입니다.

doi:10.1126/sciadv.,1700731

추가할 때 일반(ZZm)남성 용 결과는 반대 ZZf 용어는 반드시만 생성 ZZ 의 자녀입니다. 그러나 성의 자손의 결과로서 특정 페어링이 결정적으로 부화 온도 제안,일종의 영구적인 유전적 변화가 발생했습니다. 사실,이전의 연구에 따르면,이 유전 적 유전 적 변화는 W 염색체(ref)의 완전한 손실이다.,

높은 온도 트리거 over-expression 스트레스의 유전자 및 릴리스의 스트레스를 호르몬

을 더 잘 이해하는 분자 메커니즘 제어 개발에서 섹스의 수염된 용,팀 호주 연구에서 Garvan 연구소의 의료 연구에서 시드니,캔버라 대학 및 Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation(CSIRO),를 조사하고 비교 RNAs 에서 생산되는 다양한 조직의 것을 그들에서 수집된 성인 용입니다.,

경우 연구원들에 비해 성-반전 ZZf 여성 용상(ZWf)여성을 그들이 발견한 RNA 식 프로필 17 유전자의 뇌에는 조직이다. 가장 두드러진 것은 환경 스트레스 유전자 인 Pro-opiomelanocortin(POMC,발음 된”pom-c”)의 극적인 온도 유발 과다 발현(327 배)이었다. POMC 는 241 아미노산 잔기가 길다. 그것은 뇌하수체에서 합성되며 척추 동물에서 스트레스 호르몬의 방출을 유발하는 펩타이드 호르몬 부 신피질 자극 호르몬(ACTH)의 전구체입니다., 그래서 배아 발달 과정에서 따뜻한 온도에 노출 된 용은 스트레스를받습니다.

이 외에도 극적인 over-expression POMC,연구진은 또한 섹스-반전 ZZf 용 여성과 같은 표현의 편견 유전자는 이러한 동물이 마시는 남성과 같은 행동과 형태.

는 가장 흥미로운 발견은 두 가지 이상을 표현,유전자 JARID2 및 JMJD3,구성원의 Jumonji 유전자 가족입니다., Jumonji 단백질 위한 가장 잘 알려진 자신의 역할을 모두 개발하고 암:들어 신원의 줄기세포,그리고 그들은 필수적인 일반 장기 개발 및 성에서 차별화 동물입니다. 이 시점에서,우리는 여전히 많이 알지 못에 대한 정확한 조치의 개별 Jumonji 유전자,그러나 우리가 알고 있는 포유류 버전의 JARID2 와 상호 작용 SRY,유전자에 포유류 Y 염색체의 개발을 시작 고환(ref). 또한,이 유전자의 기능 장애는 생쥐에서 남성 대 여성의 성 역전을 유발합니다.,

“정크 DNA”의 숨겨진 중요성

연구진은 성인 용에서 JARID2 와 JMJD3 이 ZZm 조직의 ZWf 보다 ZZf 조직에서 더 높게 발현되었음을 발견했다. 뿐만 아니라 이러한 두 가지 유전자 over-을 표현했지만,연구자들은 놀랐다는 것을 발견 JARID2 및 JMJD3 생산한 성적 증명서 섹스에 반전 ZZf 용–내용이 보이지 않는 조직에서의 정상적인 ZWf 및 ZZm 용입니다. 각 유전자의 대안적인 RNA 성적표는 하나의 인트론을 유지했다., 인트론은 뻗어있는 DNA 가이드 유전자 발현 패턴에 대한 인코딩의 단백질,그리고 이러한 영역은 접합(또는 편집),의 성숙한 RNA 의 메시지입니다. 이러한 비 코딩 스트레치는 최근까지 유전자 발현에서 필수적인 역할을 이해하지 못했기 때문에 오랫동안”정크 DNA”로 알려져있었습니다.

그러나 이러한 편집되지 않은 인트론의 결과는 무엇입니까? 서열 데이터를주의 깊게 조사한 결과 JARID2 와 JMJD3 은 각각 정지 코돈을 포함하는 인트론을 유지했습니다., 이 조숙한 정지 코돈은 단백질의 생산을 멈추거나 더 작은 단백질이 건설되는 원인이 됩니다. 이러한 약식 단백질은 정상적으로 작동하지 않습니다:기능이 감소되거나 변경되거나 완전히 폐지됩니다.

우리는 Jumonji 유전자가 유전자 제품군의 발현을 제어한다는 것을 알고 있으며,적어도 일부는 성 결정에 관여합니다., 그래서 때 Jumonji 유전자 변경으로 환경적 스트레스,하류 유전자는 그들은 제어되지 않은 켜거나 끄기 적절하고,이에 따라,그들은 너무 렌더링에 민감한 환경 스트레스–높은 온도에서 이 경우입니다. 이러한 다운스트림이 유전자 조율 발달에 관련된 프로세스 성 결정,환경적 스트레스가 연결되어 성 결정을 통해 이러한 두 가지 Jumonji 에서 유전자니다.

연구진은 대체 JARID2 와 JMJD3 성적표가 다른 파충류의 온도에 민감한 성 결정과 관련이있을 수 있는지 궁금해했다., 이 분자 메커니즘은 파충류 사이에 얼마나 보편적입니까?

이 질문에 대답하기 위해,그들은 시퀀스에 비해 그들의 새로 확인 intron 유지 JARID2 및 JMJD3 성적 증명서를 RNAs 에서 악어와 거북이는 매우 먼 친척이 용이,그리고 모두의 표시 온도 의존 성이 결정합니다. XX/XY 시스템을 가진 거북이는 저온 남성화를 겪는 반면,zz/ZW 시스템을 가진 악어는 저온 여성화를 경험합니다.,

연구진 비슷한 intron 유지 JARID2 및 JMJD3 성적 증명서에서 성다 악어와 거북이는 이들 유전자는 가장 강력한 후보자를 위한되는 분”스위치”성욕을 제어하는 역전에서 파충류입니다.

섹스(반전)모두에 대한 노출량

는 것이 중요하다는 것을 지적 intron 유지 버전의 이러한 두 가지 유전자와 관련된 온도이지만 특히 때문에 섹스는 섹스 결정이 더 미묘한다., 연구원이 제안하는 몇몇 파충류의 계보와 같은 악어와 드래곤,진화에서 여성 heterogametic sex determination 시스템(ZZ/ZW)다른 사람들이 같은 거북이,진화에서는 남성 heterogametic 시스템(XX/XY). 그래서 intron 유지 JARID2/JMJD3 유전자인 섹스 역전를 재정의하여 개발의 heterogametic sex 를 줄여 전반적인 양의 중요한 단백질을 제조하는 동안 민감한 개발의 단계입니다. 예를 들어,수염 난 용에서 수컷은 호모 가메틱 성이므로 Z 염색체에있는 모든 유전자의 이중 복용량을 얻습니다., 의 손실을 표현의 일부 이러한 유전자 때문에 환경적 스트레스에 있는 감소 또는 손실의 단백질들은 인코딩하고,이 작은 용량의 키 단백질을 일으킬 수 있는 유전자 남성을 개발으로 여성이다.

이 연구에 수행에 성인 드래곤,팀의 현재 작업을 배아 용를 식별하는 경우 이러한 온도에 민감한 RNA 편집의 차이점이 먼저 나타납니다., 그들은 또한 제거나 JARID2 또는 JMJD3 유전자에서 DNA 를 참조 방법을 배아 개발은 영향을 받는지 여부는 이 유전적 손실을 방지할 수 있 성 반전 높은 온도에서 아주 좋은 것입니다.

을 보고는”intron 보존”에서 이러한 두 가지 Jumonji 유전자 문서에서 설명 드래곤,악어와 거북이는 진화 먼 파충류의 계보(그림),연구진은 이러한 현상은 고대,보존된 제어 메커니즘을 파충류의 온도 의존 성이 결정합니다., 기 때문에 추가로,환경적 스트레스에 유전자,POMC,은 극적으로 표현에서 성니다 개인,이들 유전적 이벤트를 제공하는 또 다른 강력한 링크를 사이 환경적 스트레스와 성 결정에서 파충류입니다.

추정하는 것으로 바깥쪽으로,이 의미는 지구 온난화를 심각한 위협하는 지속적인 존재의 용기 때문에 그것을 변경합니다 섹스의 비율 이러한 종단된다., 하지만 이제 우리가의 아이디어를 반대하는 방법 섹스 파충류의 것이 가능하게 될 것이를 조작 성의 비율 이러한 동물을 보존하기 위해 그들을 위해 미래 세대를 즐길 수 있습니다.

출처:

Ira W.Deveson,Clare E.Holleley,James Blackburn,Jennifer A.Marshall Graves,John S.Mattick,Paul D.Waters 및 Arthur Georges(2017). 차 intron 보존에서 Jumonji chromatin 자의 유전자에 연루 파충류의 온도 의존 성 결정,과학의 발전 3:e1700731,출판에 온라인으로 14June2017 년에 앞서 인쇄|doi:10.1126/sciadv.,1700731

도 언급:

Shunsuke 쿠로키,쇼고 Matoba,미카 아키요시,야스코퍼 호텔,히토시 Miyachi,Nathan Mise,Kuniya Abe,Atsuo 오구라,Dagmar 빌헬름,베드로 Koopman,나 노자키,Yoshiakira 카나이,요코의 신카와 마코토바(2013). Histone Demethylase Jmjd1a 에 의한 마우스 성 결정의 후성 유전 학적 조절,Science341(6150):1106-1109|doi:10.1126/science.1239864

Clare E.Holleley,Denis O’Meally,Stephen D.Sarre,Jennifer A.Marshall Graves,Tariq Ezaz,Kazumi Matsubara,Bhumika Azad,Xiuwen Zhang 및 Arthur Georges(2015)., 성 반전을 트리거 신속한 전환에서 유전자기는 온도 의존한 성,자연,523:79-82|doi:10.1038/nature14574

는 방법 열을 돌리고 돌 남성 용으로 여성|@GrrlScientist