Два фактора транскрипции играют ключевую роль в формировании полового фенотипа у рыб
Факторы транскрипции Forkhead 2 (Foxl2) и doublesex and mab-3-related transcription factor 1 (Dmrt1) доказали свою ключевую роль в дифференцировке гонад у рыб. Foxl2 — один из самых ранних обнаруженных маркеров дифференцировки яичников, в то время как Dmrt1 может активировать гены, специфичные для семенников, и подавлять гены, специфичные для яичников.
Из-за недостатка информации об их функции на уровне белка до сих пор не было прямых доказательств, объясняющих биологические функции белков Foxl2 и Dmrt1 в дифференцировке пола у рыб.
Недавно исследовательская группа под руководством профессора Ю Фэна из Института океанологии Китайской академии наук получила биологически активные рекомбинантные белки Foxl2 и Dmrt1 у важной в марикультуре рыбы — японского паралихта (Paralichthys olivaceus). Было обнаружено, что рекомбинантный Dmrt1 может изменять половой фенотип и соотношение полов.
Исследование было опубликовано в International Journal of Biological Macromolecules 16 июня.
Учёные использовали рекомбинантные белки Foxl2 и Dmrt1 для изучения их функций в дифференцировке гонад с помощью внутрибрюшинных инъекций. Рекомбинантные белки могли соответственно повышать и понижать экспрессию гена cyp19a, кодирующего ароматазу цитохрома P450 (лимитирующий фермент превращения андрогенов в эстрогены), а также экспрессию других факторов транскрипции cyp19a и генов, связанных с гипоталамо-гипофизарно-гонадной (HPG) осью.
Кроме того, рекомбинантные белки Foxl2 и Dmrt1 также изменили уровень половых гормонов. Доля самцов в группе Dmrt1 увеличилась с 0% до 82%, что является первым подобным сообщением для рыб.
Рекомбинантный Foxl2 значительно повышал уровень транскрипции cyp19a в начальный период дифференцировки яичников, а затем высокий уровень транскрипции cyp19a обнаруживался в последующий период дифференцировки гонад. Это подтверждает гипотезу о том, что повышение уровня cyp19a белком Foxl2 необходимо не только для запуска, но и для поддержания дифференцировки яичников.
Уровень транскрипции cyp19a был значительно снижен в группе рекомбинантного Dmrt1 и оставался низким в течение дифференцировки семенников. Кроме того, значительно повысились уровни тестостерона (T) и 11-кетотестостерона (11-KT).
«Мы предполагаем, что рекомбинантные белки вызвали изменение cyp19a, что, в свою очередь, повлияло на уровни половых гормонов, а затем — на уровни транскрипции соответствующих рецепторов», — сказал первый автор исследования Шу Чан. В группе Dmrt1 снижение уровня транскрипции cyp19a и повышение уровней T и 11-KT способствовали формированию мужского полового фенотипа.
«Эти результаты могут объяснить функцию белков Foxl2 и Dmrt1 в дифференцировке гонад у камбалы и показать, что Foxl2 и Dmrt1 являются жизненно важными регуляторами дифференцировки гонад рыб, регулируя экспрессию cyp19a», — сказал профессор Ю. Исследование также даёт новые биологические идеи и подходы для получения однополого потомства в аквакультуре.