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性別基因遺傳新發現

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范姜文榮｜國立臺灣大學生命科學系

哺乳類性別由「X」與「Y」這2條性染色體的組合所決定，但是日本京都大學與理化學研究所的共同研究團隊發現除了X、Y性染色體外，尚有對性別決定扮演關鍵角色的其它遺傳基因。

過去已知動物性別的決定機制有各種不同類型，有些魚類甚至成長後出現性別轉換，但是哺乳動物的性別決定機制嚴密，細胞核內若具有各一條X、Y性染色體，則為雄性（XY）；若出現2條X性染色體，則為雌性（XX）。

雌雄的性別分化是動物為了繁衍後代的重要細胞分化過程。人類Y性染色體上遺傳基因SRY¹，在雌雄未分化前之胎兒期出現短暫表現，促使XY胎兒分化為雄性，相對地， XX胎兒無SRY基因表現，則分化為雌性。但Y性染色體上的人類SRY基因或老鼠Sry基因，究竟是透過何種機制進行基因表現而促使性分化，則仍然不清楚。

去氧核醣核酸DNA與組織蛋白²彼此結合存在於細胞核內，組織蛋白會受到多種酵素的化學修飾，這些化學修飾在各種生命機能中扮演重要的角色。該共同研究團隊實驗證實移除組織蛋白上的甲基化修飾結構，對老鼠Sry基因的功能，扮演關鍵的角色。

Jmidla是一種可將組織蛋白H3K9去甲基化的酵素，對精子形成過程的基因活化至關重要。此研究發現，透過遺傳學方法破壞Jmidla基因的老鼠(Jmjdla-KO³)，即使其性染色體為XY，也會發生雄變為雌的性轉換。詳細分析此類老鼠胎兒，結果顯示其性別決定基因Sry的轉譯蛋白質降低。

若酵素Jmidla移除Sry基因所結合之組織蛋白的甲基化修飾，則會提高Sry基因轉譯蛋白質的量。酵素Jmidla缺失的老鼠，其Sry基因的轉譯蛋白質完全消失，導致雌性化。研究也發現，若將組織蛋白H3K9的第9個離胺酸予以去甲基化，則會活化Sry基因的表現。

Jmidla可藉由修飾組織蛋白H3K9直接且正向控制Sry基因的表現，此為世界首次發現組織蛋白的化學修飾會直接控制性別決定基因Sry。該研究顯示，在性別決定基因未能正確活化的狀態下，即使性染色體為XY，也會出現雌性個體。人類性分化未能正確調控的病患稱為「性分化患者」，其中病因不明者約占半數，此研究顯示性分化患者可能是因胎兒期的組織蛋白修飾未正確調控所造成。（本文由國科會補助「新媒體科普傳播實作計畫」執行團隊撰稿／2013年11月）

責任編輯：李冠群｜國立臺灣師範大學生命科學系

關鍵詞 :

Sry（Sex-determining region Y）基因 :是許多哺乳類發育為雄性的必要基因，存在於Y性染色體上。

Jmjdla-KO老鼠: KO乃Knockout的縮寫，原為剔除之意，此指正常基因被移除或無法活化，導致其功能異常。Jmjdla-KO老鼠是指Jmjdla基因被取代或移除的基因改造老鼠。

組織蛋白（Histone）: 存在於細胞核內，為鹼基性蛋白質，將去氧核醣核酸DNA包覆著，其末端序列會出現各式各樣的化學修飾。

資料來源

《ほ乳類の性決定遺伝子Sryの発現制御メカニズムの解明に成功－人間の性分化疾患の原因解明に期待》

科發月刊(5210)

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