動物の性決定システムにおける性決定関連DMドメイン遺伝子の分子進化

动物性别决定系统中性别决定相关DM结构域基因的分子进化

基本信息

批准号：
10J06178
负责人：
回渕修治
金额：
$ 0.9万
依托单位：
Kitasato University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2010
资助国家：
日本
起止时间：
2010 至 2011
项目状态：
已结题

项目摘要

性決定システムにおいて、DMドメイン遺伝子は無脊椎動物から脊椎動物まで広く保存されている。現在までに脊椎動物の性決定遺伝子は3つ同定されており、そのうち2つはDMドメイン遺伝子の魚類メダカDMY、両生類アフリカツメガエルDM-Wであり、精巣形成に関与するDMRT1のパラログである。また、鳥類ニワトリではDMRT1が性決定遺伝子候補である。しかし、哺乳類進化過程で、性決定システムは再編成され、新たにDMドメイン遺伝子でないSRYが性決定遺伝子となった。研究代表者らは、脊椎動物の性決定システム進化を考察するうえで、性決定関連DMドメイン遺伝子の進化を解明することが重要であると考え、本年度は、以下の解析を行った。1、性決定関連DMドメイン遺伝子のプロモーター進化 : 魚類メダカ、両生類アフリカツメガルおよび熱帯ツメガエル、鳥類ニワトリ、哺乳類マウスのDMRT1、メダカDMY、およびアフリカツメガエルDM-Wの転写開始点およびエクソン-イントロン構造を決定した。その結果、魚類・両生類のDMRT1、DMY、DM-Wにおいて非コードなエクソン1が存在するが、鳥類・哺乳類DMRT1では消失していた。推測プロモーター領域の相同性やモチーフの比較解析を含め、脊椎動物進化過程において性決定関連DMドメイン遺伝子のプロモーター領域は大きく転換していると推測された。2、脊椎動物の性決定遺伝子の分子進化 : メダカDMY、アフリカツメガエルDM-W、および哺乳類SRYと、それらの祖先遺伝子DMRT1およびSox3の塩基置換率を比較するといずれも性決定遺伝子で高かった。また、SRYでは、DNA結合領域が保存されているが、DMYおよびDM-Wでは塩基置換率が高い傾向があった。これらの結果から、脊椎動物の性決定システムにおいて、性決定関連DMドメイン遺伝子の発現制御機構や塩基配列は大きく変異してきたと推測された。

在性别决定系统中，DM结构域基因从无脊椎动物到脊椎动物广泛保守。迄今为止，在脊椎动物中已鉴定出三种性别决定基因，其中两种是 DM 结构域基因，即青鳉鱼 DMY 和两栖动物非洲爪蟾 DM-W，它们是参与睾丸形成的 DMRT1 的旁系同源基因。此外，DMRT1 是禽类鸡的候选性别决定基因。然而，在哺乳动物进化过程中，性别决定系统被重组，非DM结构域基因的SRY成为新的性别决定基因。主要研究人员认为，在考虑脊椎动物性别决定系统的进化时，阐明性别决定相关DM域基因的进化非常重要，并于今年进行了以下分析。 1.性别决定相关DM结构域基因的启动子进化：青鳉鱼、两栖类非洲爪蟾和热带非洲爪蟾、禽类鸡、哺乳类小鼠DMRT1、青鳉DMY、非洲爪蟾DM-W的转录起始位点和外显子-内含子结构决定。结果，非编码外显子1存在于鱼类和两栖动物的DMRT1、DMY和DM-W中，但在鸟类和哺乳动物的DMRT1中不存在。对推定启动子区域的同源性和基序的比较分析表明，性别决定相关DM结构域基因的启动子区域在脊椎动物的进化过程中发生了重大变化。 2.脊椎动物性别决定基因的分子进化：将青鳉DMY、非洲爪蟾DM-W、哺乳动物SRY与其祖先基因DMRT1、Sox3的碱基取代率进行比较，发现性别决定基因均较高。此外，在SRY中，DNA结合区域是保守的，但在DMY和DM-W中，碱基取代率往往较高。这些结果表明，性别决定相关DM结构域基因的表达控制机制和核苷酸序列在脊椎动物性别决定系统中发生了显着的变化。

项目成果

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专利数量（0）

Isolation and characterization of sexually dimorphic genes during early gonadogenesis in Xenopus laevis

非洲爪蟾早期性腺发生过程中性二态性基因的分离和表征

DOI：
发表时间：
2011
期刊：
影响因子：
0
作者：
Shuji Mawaribuchi;Nozomi Ikeda;Kazuko Fujitani;Asako Otomo;Kei Tamura;Mikako Wada;Yosuke Kamata;Yuzuru Ito;Yasuko Onuma;Mihcihiko Ito;Nobuhiko Takamatsu
通讯作者：
Nobuhiko Takamatsu

アフリカツメガエル生殖巣形成過程におけるDMRT1遺伝子の発現解析

非洲爪蟾性腺形成过程中DMRT1基因的表达分析