第十一章性腺的发育

SRY是通过分析XX的men和XY的women的DNA而发现的(1990)。 它是一种编码223 aa的转录因子，含有HMG DNA结合区。
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Sry对睾丸发育的影响的实验证据
小鼠Sry基因也存在于Y染色体上，在未分化的生殖腺和 正在分化为睾丸的生殖腺中表达。转Sry基因的XX小鼠 可长出睾丸和雄性特征，但不能产生正常的精子。
和数量。
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2 中枢神经系统
• 指激素负责调节特异性神经元簇生长。即 性激素能在产生性别特异性的行为的神经 系统的区域发育中起主要作用。
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(二)、果蝇的性别决定
1. 果蝇的性别决定于X染色体的数量:
X染色体上的性别决定基因叫分子基因(numerator)，而 常染色体上的性别决定基因叫分母基因(denominator)。二者 之比 0.5时，个体将发育为雄性。
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1 性别表现型的激素调节
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抗中肾旁管激素(anti-Mullerian duct hormone, AMH)：由睾丸支柱细胞分泌的560aa糖蛋白，其作用可能是诱导
中肾旁管周围的间质细胞分泌一种促凋亡因子，使中肾旁管退化。
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果蝇雄性的X染色体的基因转录水平增加
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线虫降低雌性个体的X染色体基因的表达
雌性个体表达dpy-27基因，sdc-3蛋白指导其产物结合在X染色体 上，降低有关基因的转录水平。
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Sox SF Amh
和 对 基 因 表 达 的 作 用
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与卵巢命运决定有关的X染色体基因
DAX1：它编码细胞核激
素受体，是X染色体上的潜在的 卵巢决定基因。1980年首次发现 于XY姊妹中，1994年克隆出基 因，其性别逆转是由于2个拷贝 的DAX1可以抑制SRY的作用。 小鼠Dax1在生殖嵴细胞中表 达，它可能是拮抗Sry的活性而 下调sf1的表达。
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2. secondary sex determination:
指睾丸或卵巢形成后，由它们分泌的激素来影
响性器官的发育。 在出现睾丸的胚胎中，中肾旁管(Mullerian duct)退化，而中肾管(Wolffian duct)分化为输精管、 附睾、精囊。 在出现卵巢的胚胎中，中肾管退化，中肾旁管 分化为输卵管、子宫等。
二氢睾丸酮(testosterone) ：由睾丸酮转变而成，其作用
是控制外生殖器官的形成。缺少5a-ketosteroid reductase 2的XY个 体的外形像female.
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雌激素(estrogen) ：
在female胚胎中，雌激素由卵巢合成，它诱导 Mullerian duct分化为雌性器官。 在male胚胎中，雌激素由肾上腺合成，它使中肾 旁管细胞吸收睾丸中的水分，有助于增加精子的寿命
Developmental Biology WNT4：是常染色体上的潜在的卵巢决定基因。小鼠Wnt 4在分化前
的XX和XY生殖嵴中都表达，其后只在XX生殖腺中表达。 在Wnt4-/-XX小鼠上，卵巢形成异常，其细胞表达Amh和睾丸酮等睾丸 特异性标记。 Sry的作用可能是抑制生殖嵴中Wnt4的表达和促进Sf1的表达。
第五节、环境因素对性别发育的影响
爬行动物的性别受温度的影响
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Bonellia的性别取决于幼虫的栖息地
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作业
• 1、哺乳动物的性腺是怎样发育的？ • 2、祥述哺乳动物的性别决定机制？ • 3、果蝇的性别是怎样决定的？
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• 1. Primary sex determination:
• 指生殖腺发育为睾丸或卵巢的选择。胚胎生殖腺 (gonad)的发育命运决定于其染色体组成，Y染色体的存在
使生殖腺的体细胞发育为testis而非ovary。
• e.g., 基因型为XXY的Klinefelter综合症患者的表型为 male，但不具生殖力；基因型为XO的Turner综合症患者为
与睾丸命运决定有关的常染色体基因
Sox9：为含HMG DNA结合区的转录因子。含一个额外的
SOX9的XX human 将发育为male; 而75%的、只含一个有功能的 SOX9的XY humans发育为female或两性人。 小鼠的Sox9只在雄性生殖嵴中表达，表达时间比Sry约晚。 Sox9蛋白可与Amh的启动子结合，促进Amh的表达。
表达。
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第四节 雌雄同体---线虫 的性别决定
0.2% male progeny
50% male progeny
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线虫的性别也决定于X染色体与常染色体套数之比
该比例信号的接受者为Xol-1(XO lethal)
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第一节 哺乳动物的性腺发育
• .一.性腺发育的独特性 • 性腺原基正常具有两种选择，当它分化时， 它能发育为或使精巢或是卵巢。性腺原基 采取分化的内型决定了将来性别的发育。 • 二.性腺的发育． • 1．性腺的分化 • 2．哺乳动物的性腺发育及其生殖管道的发 育
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第二节 哺乳动物的性别决定
• 一.哺乳动物染色体的性别决定 （一）初级性别决定：涉及性腺的决定 （二）次级性别决定：由性腺分泌的激素 决定。
XY
XX
Developmental Biology Sry的直接作用模型： Sry直接诱导雄性生殖嵴特异性基因的表达。
Sry的间接作用模型：Sry诱导生殖嵴细胞合成某种因子→中肾细胞进入生
殖嵴→诱导生殖嵴表皮细胞转变为睾丸支柱细胞、并表达雄性特异性基因。
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：由睾丸间质细胞合成，其作用是
诱导中肾管分化为输精管、精囊、附睾。
该患者携带SRY基因 testes
AMH Mullerian duct degeneration
uterus、oviduct testosterone
No androgen receptor
输精管、精囊、附睾。
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Mullerian duct
Mullerian duct
Wolffian duct
Wolffian duct
cultured in the presence of fetal testis or sertoli cells.
Developmental Biology 睾丸酮(testosterone)
SF1(steroidogenic factor 1)：为含HMG DNA结合区的转录
因子。Sf1在雌雄小鼠的未分化的性腺中都表达，但分化开始后就局 限在XY小鼠的正在发育的睾丸中。SF1在睾丸支柱细胞中通过协助 Sox9而增强AMH基因的表达(see next slide);而在睾丸的间质细胞中， 它可激活睾丸酮合成酶基因。
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果蝇的雌雄嵌合体
Gynandromorph happens when an X chromosome is lost from one embryonic nucleus.
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lower
higher
控 制 是果 蝇 雌 性 的 关 键 基 因
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第十一章 性腺发育和性别决 定Gonads development and Sex determination
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• 性别决定机制的探讨一直是生命科学研究中最具吸引力和最热门的领域之一。 对两性生物而言，性别决定与分化是个体正常发育和生存不可缺少的一环， 也是种族得以繁衍延续的物质基础。自古以来有很多关于性别决定的稀奇古 怪的说法，随着科学技术的发展，人们认识到雌性和雄性个体在形态、生理 和行为的许多特征及基因产物上都有很大的差异，然而它们在遗传信息上绝 大部分是一致的，这就更引起了人们的兴趣，去揭示其中的奥秘。至今，对 性别决定机制的研究已经形成了由遗传学、发育生物学、分子生物学及进化 等多学科交叉的前沿研究领域。性别发育是一个多基因调控的复杂的分化事 件，是对两套可轮换的遗传程序之一的精确决定和执行，而其分子机制及其 多样性使得性别决定机制的研究成为有关胚胎发育过程中分子调节开关如何 起作用的一个丰富的信息源泉。 • 发育生物学家的目标是追溯出性别决定和分化的基因通路，并以性别决定 机制作为一种模式去理解发育的各个过程。同时，研究人员也致力于研究在 大脑中是如何导致产生特殊的性行为，以及在不同的生物中，进化是如何产 生截然不同的机制而最终获得相同的结果。在无脊椎动物中，，研究人员以 果蝇和线虫为实验对象，已接近实现这个目标，可绘制出详细的信号转导过 程，其研究领先于脊椎动物；在低等脊椎动物中，性染色体的分化程度较低， 而且其性别决定受环境的影响较大，研究人员在此领域一直没有获得突破性 进展；在哺乳动物中，已经克隆了一些调控性别决定和分化的基因，追溯出 性别分化早期的一部分信号通路，并先后提出了一系列模型来解释哺乳动物 的性别决定机制。
(核蛋白) (分泌蛋白) (跨膜蛋白)
(转录因子)
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线虫性别决定因子的作用机制
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X染色体基因的剂量补偿效应
不同性别个体的X连锁基因的不平衡性通过不同的机制进行补偿
transcripts
哺乳动物X染色体的失活决定于X chromosome inactivation center(XIC): 该 中心含Xist基因，其转录的RNA定位于核中，启动X染色体的失活程序。 证据： 在XX细胞中，敲除Xist的X染色体不失活；将Xist植入XY胚胎干细胞的一条常 染色体上，该条常染色体或X染色体将失活。 失活染色体的H4未乙酰基化，但甲基化，它们与Xist的关系尚不明。
sex lethal (sxl)
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Transformer1: 果蝇性别决
定的中间基因。
Doublesex: 缺失该基因的胚胎
的生殖原基(雌雄相同)发育产生雌 雄相间的生殖结构；雌性和雄性 特异性dbx促进特异性性别基因的
不能产卵的female。
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哺乳动物性特征的发育机制
LHX9
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睾丸决定基因为Y染色体上的SRY
(sex-determining region of the Y chromosome)
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生殖嵴原基有两种发育方向：
Testis－Ovary
Granulosa cells differentiated from Cortical sex cords and thecal cells derived from mesenchymal cells form follicles that envelop the germ cells.