Исследование раскрывает ключевой механизм определения пола у позвоночных

Ген DMRT1 является главным регулятором пола у различных позвоночных (рыб, амфибий, рептилий, птиц и млекопитающих), отвечая за развитие и поддержание "мужского" начала — формирование семенников из половых клеток (гонад) и/или маскулинизацию соматических клеток тела. Однако о том, как ген DMRT1 включается и выключается в соматических клетках семенников или половых клетках позвоночных, известно мало.

В новом исследовании, опубликованном в Molecular Biology and Evolution, Мичихико Ито и коллеги изучили DMRT1 у морской миноги (самого примитивного позвоночного), геккона (рептилии), а также измерили его регуляцию у двух видов лягушек.

Учёные сравнили ключевую регуляторную область гена DMRT1 — промоторную последовательность ncEx1, которая управляет включением или выключением экспрессии гена. Они обнаружили наличие ncEx1 в гене dmrt1 миноги, но не у геккона.

«Эти результаты, вместе с нашими более ранними находками, указывают, что ncEx1 dmrt1, вероятно, был утрачен у общего предка рептилий и млекопитающих», — заявил автор-корреспондент Мичихико Ито.

Далее исследование двух видов амфибий, X. laevis и S. tropicalis, показало, что их гены dmrt1 имеют два различных промотора: один расположен перед ncEx1, а другой — перед экзоном 2, содержащим стартовый кодон трансляции. Также выяснилось, что у X. laevis первый и второй промоторы регулируют экспрессию dmrt1 в половых клетках и соматических клетках соответственно.

Более того, анализ особей X. laevis со сниженной экспрессией транскриптов, происходящих от ncEx1, указал на важную роль DMRT1 в развитии половых клеток. Полное устранение DMRT1 значимо уменьшало количество половых клеток в гонадах. Дополнительно были идентифицированы три консервативные некодирующие последовательности (CNS) среди генов DMRT1 позвоночных.

Исследовательская группа предложила новую модель ключевого механизма транскрипционной регуляции dmrt1 в половых и соматических клетках с помощью этих промоторов и трёх консервативных некодирующих последовательностей в ходе эволюции позвоночных.

«У общего предка рептилий и млекопитающих один из двух промоторов эволюционировал в двойной промотор, способный регулировать экспрессию Dmrt1 как в соматических, так и в половых клетках, — сказал Ито. — Мы не можем знать, как один промотор приобрёл двойные функции. Следовательно, эти двойные функции должны быть связаны с усилителем (или усилителями), относящимися к половым или соматическим клеткам. В совокупности наши данные позволяют предположить, что dmrt1 регулирует как маскулинизацию, так и феминизацию гонадных соматических клеток, контролируя судьбу половых клеток».