2022年 8月 20日, 星期六
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NEDD4 的缺失导致小鼠完全 XY 性腺性逆转

近日,科学家发现泛素连接酶 NEDD4 在哺乳动物性别决定中的一个意想不到的新作用,调控小鼠性腺性别逆转。

性腺发育是从一个共同的前体产生睾丸和卵巢两个形态不同的器官的过程。在哺乳动物中,雄性是由 Sry 的表达驱动的。SRY上调负责启动睾丸分化的相关家族成员 Sox9,同时抑制对卵巢发育至关重要的因子。与 XY 和 XX 对照相比,这种性别逆转扩展到 XY Nedd4-/- 生殖细胞中异位表达 SYCP3 的生殖细胞,以及 XY 和XX Nedd4 缺陷小鼠中显著增高的 Sycp3 转录物。此外,由于发育中的性腺内增殖减少以及 Nr5a1 表达减少,Nedd4-/- 小鼠表现出性腺前体细胞形成和性腺大小减少。总之,这些结果确定了 NEDD4 在 XY 性腺性别决定和发育中的重要作用,并表明 NEDD4 在通过抑制雌性途径来协调这些细胞命运决定中的潜在作用,以确保适当的睾丸分化。

泛素化修饰,是将 8.5 千道尔顿蛋白质泛素共价添加到蛋白质底物的过程,从而能够调节蛋白质的稳定性和功能。表达发育下调蛋白 4 (NEDD4) 的神经前体细胞是一种泛素蛋白连接酶,是 HECT 型泛素蛋白连接酶 NEDD4 家族的创始成员,负责将泛素转移到蛋白质底物上。NEDD4 与一系列发育过程有关,小鼠中 Nedd4 的缺失导致胚胎致死率和生长受限、颅神经嵴发育异常以及对发育中的心血管、神经和免疫系统的干扰。对 XX 和 XY 小鼠胚胎性腺的石蜡切片从 11.5 dpc(性腺性别测定时间)到 14.5 dpc(在性腺性已变得明显。该分析表明,在所分析的所有时间点,NEDD4在两性发育中的性腺中普遍表达。

在 14.5 dpc 时分析了 Nedd4-/- 的性腺。XY 同窝对照的睾丸外观呈圆形,并显示 DDX4 阳性生殖细胞在整个性腺中分布成睾丸索。XY Nedd4-/- 性腺的分析显示没有明显的睾丸结构,并且与XX 对照几乎无法区分。

引自“Loss of NEDD4 causes complete XY gonadal sex reversal in mice”

DDX4 阳性生殖细胞在 15.5 dpc 时存在于敲除性腺中。此外,RT-qPCR 显示 Foxl2、Wnt4、Rspo1 和 Axin2 转录水平在 14.5 dpc 时在 XX Nedd4-/- 性腺中没有变化,表明卵巢发育在没有 Nedd4 的情况下正常进行。

Nedd4-/- 胚胎的免疫荧光分析显示,突变的性腺能够支持进入减数分裂,SYCP3 表达的观察方式与 XY和 XX的 XX 对照性腺中观察到的相似。RT-qPCR 分析证实了这些数据,减数分裂标记 Stra8和 Sycp3的表达明显更高,Cyp26b1的表达在支持细胞中表达并负责降解与 XY 对照性腺相比,此时睾丸中的视黄酸以及 Pou5f1在 XY Nedd4-/- 中显着降低。有趣的是,虽然在 XX 对照和两种遗传性别的 Nedd4-/- 性腺之间 Stra8、Pou5f1 和 Cyp26b1 的转录水平没有显着差异,但 Sycp3 转录本在 XY 中显着更高XYNedd4-/- 性腺中睾丸程序和异位 FOXL2 的延迟发作为了确定在 14.5 dpc 时在 XY Nedd4-/- 小鼠中观察到的性腺性逆转的基础。

泛素连接酶 NEDD4 的缺失中使小鼠表现出完全的雄性对雌性性腺性别逆转,这可能是由于 NEDD4 及其相互作用蛋白 GRB10 调节胰岛素和 IGF1 信号传导导致性腺前体细胞增殖减少,因此早期未能启动导致卵巢转录异位表达的睾丸决定程序因子 FOXL2。

事实上,NEDD4 已被证明可在一系列生物学环境中促进增殖,因此,将这种作用归因于 NEDD4 在发育中的性腺中的作用也就不足为奇了。
参考文献:Loss of NEDD4 causes complete XY gonadal sex reversal in mice

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