小鼠性腺支持细胞分化的基因调控图谱解析：揭示性别决定关键机制与疾病关联

推荐：本研究通过构建新型Enh8-mCherry转基因小鼠模型，结合Sox9IRES-GFP品系，对胚胎期支持细胞进行时序性RNA-seq和ATAC-seq分析，绘制了性腺支持细胞分化的动态转录组和染色质可及性图谱。研究发现LHX9/EMX2是卵巢发育的新型调控因子，并鉴定出大量性别特异性顺式调控元件，为人类性发育差异（DSD）的遗传诊断提供新靶点。

　　

在哺乳动物胚胎发育过程中，性腺支持细胞向Sertoli细胞（雄性）或pre-granulosa细胞（雌性）的分化决定了个体的性别命运。这一过程由精细的转录因子（TF）网络和信号通路调控，但其中非编码调控元件的作用机制尚不明确。目前约50-70%的性发育差异（Differences of Sex Development, DSD）患者无法通过外显子测序获得诊断，暗示调控序列变异可能是重要病因。为解析这一生物学谜题，来自巴伊兰大学的研究团队在《SCIENCE ADVANCES》发表重要成果。

研究人员创新性地构建了Enh8-mCherry报告小鼠品系，结合Sox9^IRES-GFP模型，通过流式分选获得E11.5-E15.5胚胎的纯化支持细胞。采用配对时序的RNA-seq和ATAC-seq技术绘制动态调控图谱，并运用启动子捕获Hi-C（PCHi-C）验证染色质互作。通过生物信息学分析预测调控元件-基因关联，结合转录因子结合位点（TFBS）足迹分析揭示关键调控因子。

研究结果部分：
"Generation and use of transgenic mouse lines"：新构建的Enh8-mCherry小鼠可高效标记pre-granulosa细胞（阳性率33-40%），免疫荧光证实其与FOXL2共定位。相比传统TESCO-CFP模型，新模型捕获细胞比例更接近单细胞测序数据。

"Exploring the transcriptomics"：PCA分析显示染色质可及性与转录组呈现同步的性别分化轨迹。与全性腺转录组相比，纯化细胞中性别标志基因（如Sox9、Runx1）表达水平显著提高。

"The sexual dimorphism"：支持细胞分化过程中，性别差异表达基因从E11.5的1776个增至E15.5的3713个。发现552个在pre-granulosa高表达的TF，其中84个与性腺表型相关。

"Profiling sexually dimorphic chromatin"：Sertoli细胞特异性开放区域（31,081个）多于pre-granulosa细胞（21,608个）。男性特异性区域在E11.5即出现，而女性特异性区域从E12.5开始富集。

"Chromatin accessibility landscapes"：Sertoli细胞发生20,607个可及性变化区域，远多于pre-granulosa细胞（8,298个）。SOX/DMRT结合位点在Sertoli细胞中富集，而pre-granulosa细胞富集EMX2/LHX9位点。

"Predicting the target genes"：通过连锁分析预测44,116个调控元件与10,685个基因关联。PCHi-C验证了FOXL2下游增强子等关键互作，但未能检测到已知的Sox9-Enh13互作。

"Different sets of TFs"：足迹分析揭示EMX2/LHX9是pre-granulosa细胞中最差异结合的TF，其结合评分随时间增加。在Sertoli细胞中，DMRT1和SOX家族蛋白占据主导地位。

这项研究首次系统描绘了性腺支持细胞分化的多组学调控图谱，突破性地发现EMX2/LHX9可能作为卵巢发育的新型调控因子。鉴定的数千个性别特异性调控元件为解析DSD的遗传基础提供了宝贵资源，其中人类同源序列的变异很可能解释大量未确诊病例。研究建立的Enh8-mCherry模型和时序多组学数据集将成为领域内重要工具，为理解细胞命运决定机制树立新范式。