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Sex determination and maintenance： the role dmrt1 and FOXL2

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Asian Journal of Andrology 2017年第6期19卷 619-624页

作者： Shengsong Huang Leping Ye Haolin Chen Department of Urology Tongji Hospital Tongji University School of Medicine Shanghai 200065 China Department of Pediatric The Second Affiliated Hospital and Yuying Children's Hospital of Wenzhou Medical University Wenzhou 325027 China.

In many species, including mammals, sex determination is genetically based. The sex chromosomes that individuals carry determine sex identity. Although the genetic base of phenotypic sex is determined at the moment of fertilization, the development of testes or ovaries in the bipotential early gonads takes place during embryogenesis. During development, sex determination depends upon very few critical genes. When one of these key genes functions inappropriately, sex reversal may happen. Consequently, an individual＇s sex phenotype may not necessarily be consistent with the sex chromosomes that are present. For some time, it has been assumed that once the fetal choice is made between male and female in mammals, the gonadal sex identity of an individual remains stable. However, recent studies in mice have provided evidence that it is possible for the gonadal sex phenotype to be switched even in adulthood. These studies have shown that two key genes, doublesex and mad-3 related transcription factor 1 （dmrtl） and forkhead box L2 （Foxl2）, function in a Yin and Yang relationship to maintain the fates of testes or ovaries in adult mammals, and that mutations in either gene might have a dramatic effect on gonadal phenotype. Thus, adult gonad maintenance in addition to fetal sex determination may both be important for the fertility.

关键词： dmrt1 FOXL2 sex determination sex maintenance

Functional analysis of the promoter of the dmrt1 gene in Chinese tongue sole,Cynoglossus semilaevis

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Journal of Oceanology and Limnology 2019年第4期37卷 1333-1341页

作者： WANG Qian CUI Zhongkai GUO Hua ZHANG Nianwei XU Wenteng YANG Yingming CHEN Songlin Key Lab of Sustainable Development of Marine Fisheries Ministry of AgricultureYellow Sea Fisheries Research Institute Chinese Academy of Fishery Sciences Qingdao 266071 China Laboratory for Marine Fisheries Science and Food Production Processes Qingdao National Laboratory for Marine Science and Technology Qingdao 266273 China

The dmrt1 (doublesex and mab-3 related transcription factor 1) gene is considered to play an essential role in testis differentiation and development among metazoan species. As an economically important marine fish in China, Chinese tongue sole (Cynoglossus semilaevis) possess a ZW/ZZ sex-determining system, and the females usually grow two to four times bigger than males. Previous studies have confirmed that Z-linked dmrt1 gene is the male determining gene in C. semilaevis and TALENs-mediated knocking-out individuals showed increased growth phenotype. In order to investigate the function of dmrt1 regulatory regions and its potential application, we have cloned the promoter of C. semilaevis dmrt1. The acquired sequence consisted of a 5'-upstream sequence and a partial exon1;functional analysis showed that there were two positive regulatory regions in the promoter, as well as one negative region and one neutral region. These positive regions were then combined to obtain several newly constructed promoters. Both in vitro and in vivo analysis confirmed one of them (dmrt1-Δ3+Δ4) showed elevated promoting activity compared to the full-length promoter and could drive exogenous gene expression in tongue sole gonads. Our results will provide useful information for understanding the regulatory mechanism of dmrt1 gene during C. semilaevis sex determination, and the endogenous promoter will facilitate the transgenic research for analyzing sex- and growth-related genes.

关键词： Cynoglossus semilaevis dmrt1 promoter transcription regulation luciferase assay gonad

Transcription factor dmrt1 triggers the SPRY1-NF-κB pathway to maintain testicular immune homeostasis and male fertility

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Zoological Research 2023年第3期44卷 505-521页

作者： Meng-Fei Zhang Shi-Cheng Wan Wen-Bo Chen Dong-Hui Yang Wen-Qing Liu Ba-Lun Li Aili Aierken Xiao-Min Du Yun-Xiang Li Wen-Ping Wu Xin-Chun Yang Yu-Dong Wei Na Li Sha Peng Xue-Ling Li Guang-Peng Li Jin-Lian Hua College of Veterinary Medicine Shaanxi Centre of Stem Cells Engineering&TechnologyNorthwest A&F UniversityYanglingShaanxi 712100China Center of Reproductive Medicine Amsterdam Research Institute Reproduction and DevelopmentAcademic Medical CenterUniversity of Amsterdam 1105AZAmsterdamNetherlands Key Laboratory for Mammalian Reproductive Biology and Biotechnology Ministry of EducationInner Mongolia UniversityHohhotInner Mongolia 010021China Key Laboratory of Livestock Biology Northwest A&F UniversityYanglingShaanxi 712100China

Bacterial or viral infections,such as Brucella,mumps virus,herpes simplex virus,and Zika virus,destroy immune homeostasis of the testes,leading to spermatogenesis disorder and *** note,recent research shows that SARS-CoV-2 can infect male gonads and destroy Sertoli and Leydig cells,leading to male reproductive *** to the many side effects associated with antibiotic therapy,finding alternative treatments for inflammatory injury remains ***,we found that dmrt1 plays an important role in regulating testicular immune *** of dmrt1 in male mice inhibited spermatogenesis with a broad inflammatory response in seminiferous tubules and led to the loss of spermatogenic epithelial *** immunoprecipitation sequencing(ChIP-seq)and RNA sequencing(RNA-seq)revealed that dmrt1 positively regulated the expression of Spry1,an inhibitory protein of the receptor tyrosine kinase(RTK)signaling ***,immunoprecipitation-mass spectrometry(IP-MS)and co-immunoprecipitation(Co-IP)analysis indicated that SPRY1 binds to nuclear factor kappa B1(NF-κB1)to prevent nuclear translocation of p65,inhibit activation of NF-κB signaling,prevent excessive inflammatory reaction in the testis,and protect the integrity of the blood-testis *** view of this newly identified dmrt1-Spry1-NF-κB axis mechanism in the regulation of testicular immune homeostasis,our study opens new avenues for the prevention and treatment of male reproductive diseases in humans and livestock.

关键词： dmrt1 Spermatogenesis Orchitis Spry1 NF-κB

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黄喉拟水龟dmrt1基因克隆及其表达特征

水生生物学报 2020年第4期44卷 749-755页

作者：欧阳淑刘晓莉王亚坤李伟朱新平中国水产科学研究院珠江水产研究所农业农村部热带亚热带水产资源利用与养殖重点实验室广州510380 上海海洋大学上海201306

为研究环境依赖型性别决定的分子机制,研究把温度依赖型性别决定(Temperature sex determination,TSD)的黄喉拟水龟(Mauremys mutica)dmrt1基因作为研究对象,通过黄喉拟水龟雌雄性腺转录组数据筛选和克隆了dmrt1 cDNA全长序列,RACE-PCR... 详细信息

为研究环境依赖型性别决定的分子机制,研究把温度依赖型性别决定(Temperature sex determination,TSD)的黄喉拟水龟(Mauremys mutica)dmrt1基因作为研究对象,通过黄喉拟水龟雌雄性腺转录组数据筛选和克隆了dmrt1 cDNA全长序列,RACE-PCR结果显示该序列全长1811 bp,包括3′端非编码区572 bp,开放阅读框1110 bp,共编码370个氨基酸。氨基酸序列多重比对显示,黄喉拟水龟dmrt1基因与红耳龟(Trachemys scripta)同源性最高,达97.57%;与中华鳖(Pelodiscus sinensis)dmrt1同源性达75.54%。与小鼠(Mus musculus)dmrt1同源性达63.25%,与中华鲟(Acipenser sinensis)dmrt1同源性最低,为21.62%。定量PCR(RT-qPCR)结果显示,dmrt1在成年黄喉拟水龟卵巢中表达较少,在精巢中表达较为明显,但其他体组织中表达量极少,且dmrt1在25℃产雄温度下胚胎发育的19-22期表达量逐步增加且显著高于32℃产雌温度下表达量。原位杂交分析显示,黄喉拟水龟dmrt1主要在支持细胞中表达,在精原细胞、初级精母细胞、次级精母细胞中有少量表达。以上研究结果表明,dmrt1基因可能参与黄喉拟水龟性别决定和雄性性腺分化过程,参与雄性性腺的发育过程,研究为进一步揭示黄喉拟水龟温度依赖型性别调控机制奠定了基础。

关键词：黄喉拟水龟 dmrt1 性别决定胚胎发育

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海湾扇贝dmrt1基因分子特征及功能分析

中国水产科学 2021年第11期28卷 1385-1395页

作者：曹为安宁军号卢霞陈敏刘博王春德青岛农业大学海洋科学与工程学院中国科学院烟台海岸带研究所

利用PCR技术和生物信息学方法获得了海湾扇贝(Argopectenirradiansirradians)dmrt1基因(Aidmrt1)的cDNA序列。采用实时定量PCR技术确定Aidmrt1在不同组织、性腺发育阶段及胚胎和幼虫发育阶段的表达模式,并结合RNA干扰(RNA interference,... 详细信息

利用PCR技术和生物信息学方法获得了海湾扇贝(Argopectenirradiansirradians)dmrt1基因(Aidmrt1)的cDNA序列。采用实时定量PCR技术确定Aidmrt1在不同组织、性腺发育阶段及胚胎和幼虫发育阶段的表达模式,并结合RNA干扰(RNA interference, RNAi)技术敲降Aidmrt1表达后检测了精巢中性腺发育相关基因的表达特征。结果显示,Aidmrt1开放阅读框长度为918bp,编码305个氨基酸,其编码蛋白具有保守的DM结构域。Aidmrt1的mRNA在精巢中特异性表达,在精巢发育至生长期阶段表达水平最高。Aidmrt1在囊胚期前表达量无显著差异,但在原肠期表达水平极显著升高(P1)。敲降Aidmrt1表达后,精巢发育相关基因Sox7、Sox11和Fem-1显著或极显著上调表达(P1),而dmrt4的表达显著下调(P1和GATA-3均显著或极显著上调表达(P1)。研究结果表明, Aidmrt1是海湾扇贝精巢特异性表达基因,参与调控海湾扇贝性腺发育与分化。

关键词：海湾扇贝 dmrt1 分子特征表达分析 RNA干扰

虾夷扇贝dmrt1基因的分子鉴定及表达模式分析

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中国水产科学 2021年第5期28卷 541-549页

作者：赵丹周丽青郑言鑫孙秀俊吴彪刘志鸿吴宙吴磊上海海洋大学水产科学国家级实验教学示范中心中国水产科学研究院黄海水产研究所农业农村部海洋渔业可持续发展重点实验室中国水产科学研究院长岛增殖实验站浙江海洋大学国家海洋设施养殖工程技术研究中心江苏海洋大学海洋科学与水产学院

dmrt1是dmrt双性和mab-3相关转录因子基因家族的重要成员之一,在生殖细胞分化和性别调控中发挥着重要作用。为探究其在虾夷扇贝(Patinopecten yessoensis)性别分化中的表达调控模式,本研究利用生物信息学的方法分析了虾夷扇贝dmrt1的序... 详细信息

dmrt1是dmrt双性和mab-3相关转录因子基因家族的重要成员之一,在生殖细胞分化和性别调控中发挥着重要作用。为探究其在虾夷扇贝(Patinopecten yessoensis)性别分化中的表达调控模式,本研究利用生物信息学的方法分析了虾夷扇贝dmrt1的序列特征;采用半定量PCR (RT-PCR)检测了dmrt1在不同组织中的表达量差异;应用实时荧光定量PCR (qRT-PCR)和原位杂交技术ISH (in situ hybridization)揭示了dmrt1在性腺发育4个时期(增殖期、生长期、成熟期、排放期)中的时空表达变化。结果显示,虾夷扇贝dmrt1序列包含dmrt基因家族共有的DM结构域;与已知物种同源序列比对后发现,虾夷扇贝dmrt1序列与欧洲大扇贝(Pecten maximus)同源性最高;原位杂交检测到的阳性信号主要定位在生殖细胞的细胞质中; qRT-PCR定量结果发现, dmrt1在精巢生长期和成熟期的表达水平显著高于卵巢,在卵巢各发育时期中的表达量无明显变化且维持低水平状态。此外,在外套膜、鳃、肾、和闭壳肌中检测到少量表达的dmrt1转录本,而在肝胰腺中未检测到。研究结果表明, dmrt1在虾夷扇贝生殖细胞分化过程中的表达特征与在其他动物性腺发育中的表达特征基本一致,推测其是虾夷扇贝性别分化调控中的关键基因。

关键词：虾夷扇贝 dmrt1 荧光定量PCR 原位杂交性别分化

栉孔扇贝dmrt1的分子鉴定及表达模式分析

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中国水产科学 2020年第11期27卷 1277-1284页

作者：李茜茜秦贞奎魏茂凯张志峰中国海洋大学海洋生物遗传学与育种教育部重点实验室

dmrt1是dmrt家族重要成员之一,主要参与动物性别决定和分化调控,但在不同动物中其表达和功能调控作用存在差异。本研究采用生物信息学方法分析了栉孔扇贝(Chlamys farreri)dmrt1的序列特征,采用半定量RT-PCR技术确定了其mRNA在成体性腺... 详细信息

dmrt1是dmrt家族重要成员之一,主要参与动物性别决定和分化调控,但在不同动物中其表达和功能调控作用存在差异。本研究采用生物信息学方法分析了栉孔扇贝(Chlamys farreri)dmrt1的序列特征,采用半定量RT-PCR技术确定了其mRNA在成体性腺、闭壳肌、外套膜、鳃和肾等组织中的分布,定量RT-PCR和原位杂交技术揭示了dmrt1 mRNA在性腺中的时空表达特征。结果显示:栉孔扇贝dmrt1序列中含有dmrt家族保守的DM结构域;其mRNA仅在栉孔扇贝性腺中表达,在精巢中的表达明显高于卵巢,并且以生长期精巢的表达水平最高;原位杂交检测dmrt1阳性信号主要定位于生殖细胞的细胞质中。研究结果表明, dmrt1在栉孔扇贝性腺中的表达特征与大部分动物性腺中的表达特征基本一致,推测其可能参与性别分化和精巢发育的功能调节。

关键词：栉孔扇贝 dmrt1 分子特征基因表达性腺

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方格星虫dmrt1基因的克隆和表达分析

水生生物学报 2019年第6期43卷 1210-1215页

作者：李文华吴雅琴马国兴袁铭瑞许瑞安华侨大学生物医学学院分子药物教育部工程研究中心福建省分子医学重点实验室厦门市海洋与基因工程药物重点实验室

为了研究dmrt1(Double sex and mab-3 related transcription factor 1)基因在方格星虫(Sipunculus nudus)的表达特征,首先采用RACE方法克隆了方格星虫dmrt1基因。方格星虫dmrt1的cDNA全长1509 bp,开放阅读框615 bp,共编码204个氨基酸。生物信息学分析表明方格星虫dmrt1的DM结构域具有一定的保守性,与其他物种的同源性能够达到70%以上。成体组织荧光定量PCR分析表明方格星虫dmrt1仅在方格星虫雄性个体的体腔液中表达,通过原位杂交显示dmrt1定位于体腔液精子团周围的滋养细胞。这些结果提示,方格星虫dmrt1可能在调控方格星虫的雄性个体的生殖发育过程中发挥着重要作用。

关键词：方格星虫 dmrt1 雄性个体性别分化

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半滑舌鳎dmrt1蛋白表达、纯化及功能

中国水产科学 2013年第6期20卷 1132-1138页

作者：胡乔木王凯琳陈松林中国水产科学研究院黄海水产研究所上海海洋大学

通过分析半滑舌鳎（Cynoglossus semilaevis）dmrt1重组蛋白注射卵巢后基因表达调控,探讨dmrt1在半滑舌鳎性别决定与分化中的功能。实验利用原核表达系统（Pet-32a）对半滑舌鳎dmrt1基因进行重组表达,并通过亲和层析纯化获得了重组目的... 详细信息

通过分析半滑舌鳎（Cynoglossus semilaevis）dmrt1重组蛋白注射卵巢后基因表达调控,探讨dmrt1在半滑舌鳎性别决定与分化中的功能。实验利用原核表达系统（Pet-32a）对半滑舌鳎dmrt1基因进行重组表达,并通过亲和层析纯化获得了重组目的蛋白（Pet-32-dmrt1）。重组蛋白注射卵巢后实时定量PCR分析结果显示,Cyp19a和Foxl2在6;4 h内两基因表达量均显著下调,Sox9a基因表达量在6;4 h内有显著上调,但48 h后3个基因的表达量逐渐恢复正常表达水平。研究结果证实,dmrt1重组蛋白具有生物活性,且对性别相关基因表达调控具有一定的影响,在性别决定中发挥一定作用。

关键词：半滑舌鳎 dmrt1 蛋白表达功能性别决定