研究揭示六倍体银鲫两个重复的gsdf部分同源基因协同调控雄性分化机制

多倍化为基因组演化提供了额外染色体组，在物种遗传多样性增加、性状革新以及生态适应性等方面发挥重要作用，是生物多样性产生的重要驱动力。尽管人们对多倍化后重复基因的表达模式和演化命运进行了广泛探索，但重复基因在多倍体中如何共同调控生物学过程还有待研究。

近日，中国科学院水生生物研究所桂建芳院士团队，以六倍体银鲫为研究对象，鉴定了两个重复的gsdf（gonadal somatic cell-derived factor）部分同源基因：gsdf-A和gsdf-B，其中每个部分同源基因均包含三个高度保守的等位基因。他们发现gsdf-A和gsdf-B在雄性性腺的体细胞中大量表达，gsdf-A的转录主要受dmrt1-A激活，gsdf-B的转录主要受dmrt1-B激活。单独敲除gsdf-A或gsdf-B会导致部分遗传型雄性发生雄性向雌性的性逆转；且在gsdf-A突变体中存在gsdf-B的补偿性表达，在gsdf-B突变体中存在gsdf-A的补偿性表达。同时敲除gsdf-A和gsdf-B则导致所有遗传型雄性发生雄性向雌性的性逆转，且这种性逆转可以通过芳香化酶抑制剂处理来挽救。

随后，研究人员通过酵母双杂交等分子互作研究手段，在体外证明Gsdf-A和Gsdf-B都可以与Ncoa5（nuclear receptor coactivator 5）结合，并阻断Ncoa5与Rora（retinoic acid-related orphan receptor-alpha）的相互作用，从而抑制Rora和Ncoa5对cyp19a1a的转录激活。

该研究揭示了六倍体银鲫Gsdf-A和Gsdf-B通过抑制cyp19a1a转录来协同调控六倍体银鲫雄性分化，且体外研究证明Gsdf-A和Gsdf-B可以通过与Ncoa5相互作用来抑制cyp19a1a转录 (图1)。该研究是展示多倍体重复基因协同调控机制的一个典型案例，同时也为多倍体性别分化机制演化提供了创新见解。

图1 gsdf-A/gsdf-B介导银鲫雄性分化的假想分子机制

在含有雄性标记（MSM+）个体中，高表达的gsdf-A和gsdf-B可抑制cyp19a1a转录，从而诱导Sertoli细胞发育和雄性发生。在不含有雄性标记（MSM-）个体中，低表达的gsdf-A和gsdf-B不能抑制cyp19a1a转录，从而导致雌激素产生、颗粒细胞发育和雌性发生。体外研究结果表明Gsdf-A和Gsdf-B与Ncoa5相互作用并阻断Ncoa5与Rora的相互作用，从而抑制Rora/Ncoa5对cyp19a1a的转录激活。

论文链接：

https://journals.plos.org/plosgenetics/article?id=10.1371/journal.pgen.1010288