编者按：

5月11日，最新一期的美国《科学》杂志刊载了浙江万里学院葛楚天副教授等人的研究论文，这项研究主要介绍了爬行动物温度依赖型性别决定的表观调控机制。据介绍，这是浙江万里学院的第一篇Science论文，同时也是浙江宁波地区的第一篇Science文章。浙江万里学院位于宁波市，实行民办学校运行机制，公办院校管理模式。2002年，浙江万里职业技术学院升格为万里学院，2011年被国务院学位委员会授予硕士学位教育试点单位。葛楚天为浙江万里学院生物与环境学院副教授，主要研究方向为水生动物性别决定的分子机制研究以及生殖干细胞的发育调控方面。

2017年，中国学者在CNS主刊上发表论文的数量超过100篇。发CNS论文以前可能是隔壁学校的，如今可能要变成隔壁实验室的。中国生命科学正由点及面，呈现快速发展的态势。

撰文 | 葛楚天

责编 | 叶水送

 

温度依赖型性别决定是一种奇特的表型可塑性现象，其特征是动物缺乏性染色体，性别完全取决于胚胎发育的环境温度，常见于爬行动物（如红耳龟）。自1966年Charnier发现温度依赖型性别决定现象以来，其分子机理一直是未解之谜。

 

 

近日，浙江万里学院钱国英、葛楚天教授团队与美国杜克大学Blanche Capel教授团队合作，在爬行动物温度依赖型性别决定研究领域取得重要进展：组蛋白去甲基化酶KDM6B调控一种龟的温度依赖型性别决定（The histone demethylase KDM6B regulates temperature- dependent sex determination in a turtle species）。相关研究于2018年5月11日在Science杂志上发表。

 

温度依赖型性别决定（temperature-dependent sex determination，TSD）机制的解析主要在于解答2个科学问题：1）哪个（些）基因启动未分化性腺向睾丸或卵巢分化；2）温度如何调控这些基因的表达。本团队前期研究通过新建立的基因功能研究方法，鉴定了一个启动红耳龟雄性性腺分化的关键基因Dmrt1（Development, 2017）。因此，目前破译TSD分子机制的关键在于解析温度通过何种机制激活或抑制性腺分化启动基因的表达。

 

表观调控机制，包括组蛋白修饰、DNA甲基化和非编码RNA，能将环境因素和基因表达联系起来，而温度依赖型性别决定动物雌雄个体基因组DNA序列完全一致，性别性状却差异显著，因此表观遗传很可能参与调控TSD。

钱国英、葛楚天教授团队发现，组蛋白H3第27位赖氨酸（H3K27）去甲基化酶KDM6B在红耳龟未分化性腺中呈现温度依赖型二态性表达分布，而且温度置换实验显示，在性腺分化前，Kdm6b能快速响应温度变化。令人惊奇的是，他们通过RNA干扰将产雄温度（male-producing temperature, MPT）胚胎Kdm6b敲低后发现，80-87%的MPT胚胎出现雄性向雌性性逆转。他们还发现，KDM6B通过消除启动子区H3K27三甲基化标记，直接促进红耳龟雄性性别决定基因Dmrt1的表达。并且，Dmrt1的过表达能够恢复由Kdm6b缺陷引起的性逆转。

 

该项研究阐明了KDM6B在红耳龟TSD中的生物学功能及其作用机制，为“表观遗传机制调控TSD”假说提供了首个直接的遗传证据，继而为进一步破译TSD机制奠定基础。

 

相关文章

Ge CT et al. The histone demethylase KDM6B regulates temperature- dependent sex determination in a turtle species. Science. 2018.