来源：BioArt
原标题：Science ： 葛楚天/Blanche Capel等揭示龟温度依赖型性别决定的上游调控通路
温度依赖型性别决定（temperature-dependent sex determination，TSD）是一种非常有趣的生命现象，性别由胚胎发育的孵化温度决定，常见于龟、鳄鱼和蜥蜴等爬行动物，但其分子机制一直不清楚。解析TSD机制的关键在于弄清楚温度如何调控性别决定基因的表达？2018年，葛楚天/钱国英/Blanche Capel合作课题组发现，组蛋白去甲基化酶Kdm6b通过激活性别决定基因Dmrt1，启动红耳龟雄性性腺分化（Science重大进展丨浙江万里学院青年教师破解半个世纪的谜团，揭示乌龟性别决定机理——朱冰、蓝斐点评）【1,2】。Kdm6b的转录或剪辑状态在鳄鱼和蜥蜴上均呈现温度依赖性【3,4】，提示Kdm6b的这种调控作用极可能具有爬行动物普遍意义。
因此，研究温度如何转化成生物信号，调控Kdm6b表达，是破译TSD机制的一个重要突破口。
2020年4月17日，来自浙江万里学院葛楚天课题组和杜克大学Blanche Capel课题组合作在Science上发表了题为“Temperature-dependent sex determination is mediated by pSTAT3 repression of Kdm6b”的研究论文，发现高温通过促进龟性腺体细胞Ca2+内流，激活pSTAT3，抑制Kdm6b表达，继而抑制Dmrt1表达，最终促进雌性发育；并提出了一个环境依赖型性别决定（ESD）机制的保守调控假说。
钙离子（Ca2+）参与许多生物感受过程（包括温度感受），它能通过pCaMKII激活pSTAT3，而pSTAT3又是Kdm6b一个负调控因子，故温度很可能通过Ca2+-pSTAT3调控Kdm6b表达。为了验证这一科学假设，合作课题组以红耳龟为TSD动物模型，进行了多年的合作研究。
2020年4月17日，来自浙江万里学院葛楚天课题组和杜克大学Blanche Capel课题组合作在Science上发表了题为“Temperature-dependent sex determination is mediated by pSTAT3 repression of Kdm6b”的研究论文，发现高温通过促进龟性腺体细胞Ca2+内流，激活pSTAT3，抑制Kdm6b表达，继而抑制Dmrt1表达，最终促进雌性发育；并提出了一个环境依赖型性别决定（ESD）机制的保守调控假说。
钙离子（Ca2+）参与许多生物感受过程（包括温度感受），它能通过pCaMKII激活pSTAT3，而pSTAT3又是Kdm6b一个负调控因子，故温度很可能通过Ca2+-pSTAT3调控Kdm6b表达。为了验证这一科学假设，合作课题组以红耳龟为TSD动物模型，进行了多年的合作研究。
通过免疫印迹和免疫组化，首先发现pSTAT3在龟未分化性腺中呈现温度依赖性分布，产雌温度特异性表达。ChIP-qPCR显示，pSTAT3能直接绑定在Kdm6b启动子区。体外和体内功能实验表明，对产雌温度性腺进行两种pSTAT3抑制剂处理后，Kdm6b和Dmrt1基因表达水平降低，出现了雌性向雄性性逆转。并且发现敲低Kdm6b能够回复由pSTAT3抑制引起的性逆转。通过体外性腺细胞培养模型揭示了，高温（产雌温度）促进性腺体细胞Ca2+内流，激活pSTAT3，而在产雄温度（低温）下性腺细胞内Ca2+水平低，pSTAT3维持在较低水平。
最后课题组比较分析发现，除Ca2+外 pSTAT3也能被其他一些环境感受因子所激活，如冷诱导RNA绑定蛋白CIRBP（参与鳄龟性别决定）【5】，离子通道蛋白TRPV4（参与鳄鱼性别决定）【6】和皮质醇（参与雌雄同体鱼的性逆转）【7】等, 提示pSTAT3-Kdm6b是众多环境依赖型性别决定（ESD）系统间的保守盒，将环境感受和性别决定通路连接起来。
图1 TSD工作模型该研究在前期工作基础上揭示，高温（产雌温度）促进性腺体细胞Ca2+内流，激活pSTAT3，pSTAT3维持在较高水平，直接抑制Kdm6b表达，继而抑制雄性性别决定基因Dmrt1表达，最终促进雌性发育；低温（产雄温度）下，性腺体细胞胞内Ca2+水平低，pSTAT3维持在较低水平，Kdm6b高表达，激活Dmrt1表达，最终导致雄性发育。该项工作阐明了龟TSD系统的上游调控机制，为全面破译龟TSD机制奠定了重要基础，同时提出了一个新的调控假说—“pSTAT3-Kdm6b保守盒”，为其他众多ESD机制研究指明了方向。
图1 TSD工作模型该研究在前期工作基础上揭示，高温（产雌温度）促进性腺体细胞Ca2+内流，激活pSTAT3，pSTAT3维持在较高水平，直接抑制Kdm6b表达，继而抑制雄性性别决定基因Dmrt1表达，最终促进雌性发育；低温（产雄温度）下，性腺体细胞胞内Ca2+水平低，pSTAT3维持在较低水平，Kdm6b高表达，激活Dmrt1表达，最终导致雄性发育。该项工作阐明了龟TSD系统的上游调控机制，为全面破译龟TSD机制奠定了重要基础，同时提出了一个新的调控假说—“pSTAT3-Kdm6b保守盒”，为其他众多ESD机制研究指明了方向。原文链接：
https://science.sciencemag.org/content/368/6488/303
https://science.sciencemag.org/content/368/6488/303
参考文献
1. Ge C， Ye J,Zhang H et al. Dmrt1 induces the male pathway in a turtle species with temperature-dependent sex determination. Development, 2017, 144: 2222-2233.2. Ge C, Ye J, Weber C et al. The histone demethylase KDM6B regulates temperature-dependent sex determination in a turtle species. Science, 2018, 360: 645-648.3. Yatsu R, Miyagawa S, Kohno S et al. RNA-seq analysis of the gonadal transcriptome during Alligator mississippiensis temperature-dependent sex determination and differentiation. BMC Genomics, 2016, 17: 77.4. Deveson IW, Holleley CE, Blackburn J et al. Differential intron retention in Jumonji chromatin modifier genes is implicated in reptile temperature-dependent sex determination. Sci Adv, 2017, 3: e1700731.5. Schroeder A, Metzger K, Miller A et al. A Novel Candidate Gene for Temperature-Dependent Sex Determination in the Common Snapping Turtle. Genetics,2016,203:557-571.6. Yatsu R, Miyagawa S, Kohno S et al.TRPV4 associates environmental temperature and sex determination in the American alligator.Sci Rep,2015,5:185817. Todd E,Ortega-Recalde O, Liu H et al.Stress, novel sex genes, and epigenetic reprogramming orchestrate socially controlled sex change. Sci Adv,2019,5:eaaw7006.来源：BioGossip BioArt
原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzA3MzQyNjY1MQ==&mid=2652483438&idx=5&sn=c1ce89efd3b30dc8cb4265033098651e&chksm=84e23cdab395b5cc8a6b68ed2ff3b3863b721963a0b7284693d1f7994443f70b36757aff85e3#rd
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