Y染色體基因在性別分化和繁殖中發(fā)揮重要作用,但是,由于它們位于富含重復(fù)序列的區(qū)域,所以很少得到描述。近期,華人學(xué)者、弗吉尼亞理工大學(xué)的屠志堅(jiān)教授帶領(lǐng)的研究小組發(fā)現(xiàn),Guy1——主要城市瘧蚊Anopheles stephensi的一個(gè)*Y染色體基因,當(dāng)處于常染色體上的時(shí)候,可產(chǎn)生100%的雌性致死(female lethality)。
屠志堅(jiān)教授早年畢業(yè)于北京大學(xué),1994年獲美國(guó)亞利桑那大學(xué)昆蟲學(xué)博士學(xué)位,1999年至今,一直受聘于弗吉尼亞理工大學(xué)生物化學(xué)系,先后擔(dān)任助理教授,副教授和教授職位。 屠教授主要從事蚊的基礎(chǔ)遺傳學(xué)和生理學(xué)的研究,其研究成果先后在Nature, Science,PNAS,Geome Biol,Mol Biol Evol,PLoS Pathog,Genetics等*雜志發(fā)表。
去年5月份在《Science》雜志上發(fā)表的一項(xiàng)研究中,屠教授研究組在蚊子中發(fā)現(xiàn)了*個(gè)雄性決定因子。這個(gè)所謂的M因子(一個(gè)性別決定基因稱為Nix)在雌性胚胎中的表達(dá),可引發(fā)外部和內(nèi)部雄性生殖器的發(fā)育。Nix對(duì)于引發(fā)埃及伊蚊(Aedes aegypti,登革熱、黃熱病、寨卡病毒和基孔肯雅病毒的攜帶者)的雄性發(fā)育是必要的和足夠的。
今年2月份,該研究團(tuán)隊(duì)將他們?cè)谖米又邪l(fā)現(xiàn)的*個(gè)雄性決定因子,與CRISPR-Cas9系統(tǒng)的基因編輯功能相結(jié)合,使蚊子從吸血致命的雌性蚊子,轉(zhuǎn)變成無(wú)害的、取食花蜜的雄性蚊子,從而有助于防止蚊媒疾病的傳播。他們于2016年2月17日在《Trends in Parasitology》發(fā)表的一項(xiàng)綜述中,概述了這種方法的優(yōu)勢(shì)和挑戰(zhàn)。
3月份,屠志堅(jiān)教授帶領(lǐng)的研究小組,與一個(gè)大型財(cái)團(tuán)合作,在一個(gè)傳播瘧疾的蚊子家族中,對(duì)Y染色體——性別確定和雄性生育能力的遺傳驅(qū)動(dòng)因子,進(jìn)行了測(cè)序。這項(xiàng)研究結(jié)果發(fā)表在2016年3月28日的《PNAS》雜志。
在這項(xiàng)新的研究中,該研究小組發(fā)現(xiàn),小GUY1蛋白(長(zhǎng)度為56個(gè)氨基酸)可引起雌性致死,并且在實(shí)驗(yàn)室條件下,與非轉(zhuǎn)基因的兄弟姐妹瘧蚊相比,攜帶轉(zhuǎn)基因的雄性瘧蚊繁殖能力更具競(jìng)爭(zhēng)性。GUY1蛋白是來(lái)自Y染色體的一種原始信號(hào),以一種性別特異性方式影響胚胎的發(fā)育。這些研究結(jié)果在瘧蚊中,用來(lái)自雄性決定染色體的一個(gè)內(nèi)源基因,證明了“對(duì)性別比例進(jìn)行穩(wěn)定的轉(zhuǎn)基因操作”的可行性。這些結(jié)果對(duì)于神秘的M因子提供了深入了解,并提出了令人振奮的機(jī)會(huì)來(lái)減少瘧蚊種群和疾病傳播力。
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