舌鳎Dmrt1缺失诱导性别逆转的表观遗传调控：DNA甲基化与基因表达网络重塑

《BMC Genomics》：DNA methylation-mediated feminization in male Cynoglossus semilaevis with homozygous dmrt1 knockout

　　

摘要

背景

Dmrt1 是在脊椎动物中保守的主要决定雄性性别的基因。在舌鳎（Cynoglossus semilaevis）中，这是一种具有 ZZ/ZW 性别决定系统且雌性生长优势明显的重要经济鱼类，dmrt1 基因的缺失会导致 ZZ 型雄性表现出雌性化表型。然而，其背后的表观遗传调控机制尚不清楚。为了解释这一现象，我们对野生型和 dmrt1^?/? 型雄性的脑部和生殖腺进行了全基因组亚硫酸盐测序（WGBS），并结合了 RNA-seq 数据进行分析。

结果

与野生型雄性相比，我们在脑部发现了 2,993 个差异甲基化区域（DMRs），在野生型雌性和 dmrt1^?/? 型雄性的生殖腺中分别发现了 261,627 个和 13,401 个差异甲基化区域（DMRs）。这表明 dmrt1 基因的缺失与 DNA 甲基化的广泛改变有关。进一步分析显示，有 49 个基因的启动子甲基化水平与其表达水平显著负相关。功能富集分析将这些基因与多种生物过程相关联，包括信号转导和细胞通讯、蛋白质修饰、代谢过程以及细胞黏附。其中一些基因可能是性别调控的关键因素，影响性别决定和早期生殖腺发育（wt1, nanos1, tmem88）；配子发生和生殖细胞功能（chd1l, pdia4, serpine2, ak1, hgsnat, mmp14, map7d2b, exoc3l4, slc6a15, slc27a4, stc2）；以及细胞结构和激素信号传导（dag1, adamts17, kalrn, pde8a, lats2, flna, tas1r3, krt13, hebp2, igfbp3, ugt3）。

结论

总体而言，这些发现为理解硬骨鱼类性别决定的表观遗传机制提供了新的分子证据和一组候选通路。

背景

Dmrt1 是在脊椎动物中保守的主要决定雄性性别的基因。在舌鳎（Cynoglossus semilaevis）中，这是一种具有 ZZ/ZW 性别决定系统且雌性生长优势明显的重要经济鱼类，dmrt1 基因的缺失会导致 ZZ 型雄性表现出雌性化表型。然而，其背后的表观遗传调控机制尚不清楚。为了解释这一现象，我们对野生型和 dmrt1^?/? 型雄性的脑部和生殖腺进行了全基因组亚硫酸盐测序（WGBS），并结合了 RNA-seq 数据进行分析。

结果

与野生型雄性相比，我们在脑部发现了 2,993 个差异甲基化区域（DMRs），在野生型雌性和 dmrt1^?/? 型雄性的生殖腺中分别发现了 261,627 个和 13,401 个差异甲基化区域（DMRs）。这表明 dmrt1 基因的缺失与 DNA 甲基化的广泛改变有关。进一步分析显示，有 49 个基因的启动子甲基化水平与其表达水平显著负相关。功能富集分析将这些基因与多种生物过程相关联，包括信号转导和细胞通讯、蛋白质修饰、代谢过程以及细胞黏附。其中一些基因可能是性别调控的关键因素，影响性别决定和早期生殖腺发育（wt1, nanos1, tmem88）；配子发生和生殖细胞功能（chd1l, pdia4, serpine2, ak1, hgsnat, mmp14, map7d2b, exoc3l4, slc6a15, slc27a4, stc2）；以及细胞结构和激素信号传导（dag1, adamts17, kalrn, pde8a, lats2, flna, tas1r3, krt13, hebp2, igfbp3, ugt3）。

结论

总体而言，这些发现为理解硬骨鱼类性别决定的表观遗传机制提供了新的分子证据和一组候选通路。