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发现一个雄性生育必需的基因
【字体: 大 中 小 】 时间:2003年05月23日 来源:
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[生物通讯]德克萨斯大学的研究人员与日本和纽约的同事发现,一个心脏病相关基因家族的成员是雄性生育所必需的,但对雌性的生育没有影响。
“这个基因--Fkbp6,是一组与免疫抑制和心脏病有关的基因中的一员。”这篇研究的高级作者、德克萨斯大学的免疫学和医学生物物理学教授Josef Penninger博士说。有关研究结果发表在5月23日期的《科学》杂志上。“这个基因控制雄性生育的作用完全出乎我们的意料。我们起先以为Fkbp6只对心脏功能有重要作用,但我们能找到它的唯一地点就是在精子和卵母细胞中。”
Penninger和博士后研究人员Michael Crackower 是在敲除小鼠Fkbp6基因的实验中发现这个基因的意外作用的。当该基因被除去时,雌鼠中的卵母细胞似乎一切正常,但雄鼠中所有的精细胞都死亡,从而导致雄鼠的完全不育。Penninger和Crackower意识到他们的研究与日本科学家的一些研究具有惊人的相似性。过去10年里,日本科学家一直在研究大鼠中一个天然发生的突变,该突变也引起精液缺乏。德克萨斯研究人员意识到他们研究的小鼠中的这个遗传突变与大鼠中的这个天然突变相似。
Penninger 和 Crackower研究了小鼠的细胞和组织,发现小鼠完全缺乏精细胞,这些雄性生殖细胞最终将要发育成成熟精子,这是精液的重要组成部分。Fkbp6基因的缺失被认为是导致小鼠不育的原因。
据估计,全世界约有15%的夫妇由于不孕而没有子女,但目前识别出的有关遗传起因还很少。Penninger说。有了这些小鼠和大鼠信息,探究Penninger基因是否也是导致人类不育的一个遗传因素很有必要。
他和他的研究小组是3年前开始这样研究的,研究的目标是心脏病,他们认为Fkbp6在心脏功能中起着十分重要的作用。“我们没有发现这个基因与心脏病有联系,但我们却发现,雄鼠无法繁殖后代了。当我们进一步调查时,发现,小鼠睾丸的大小显著减小,根本不产生精细胞。”他回忆说。
“Fkbp6只在精细胞中有活性,我们发现小鼠除性别特异性的雄性不育外,没有其它缺陷。肃然这些雄鼠的性行为完全正常,性激素的分泌水平也正常,但它们完全不产生精细胞。因此Fkbp6或许是男性避孕药开发的一个完美靶点。”
研究人员还发现,Fkbp6基因在精细胞染色体的正常活动中起着基本的作用。Penninger的研究小组发现Fkbp6是与卵母细胞和精细胞中的双亲染色体结合的蛋白复合体的一个组成部分,这个过程发生于减数分裂中。减数分裂是生殖细胞的分裂方式,发生于所有有性生殖物种中,这个过程使遗传母本和父本的基因组发生重组交换。
在正常生命中,亲本的每一条染色体都要与结构、位置和起源相应的染色体配对。Penninger和他的研究小组发现,当Fkbp6基因从小鼠中除去时,染色体就不能识别出正确的配对染色体,相反,与不对应的染色体配对。生殖细胞中染色体联会的缺陷会导致非整倍性,也就是个体携带的染色体数目多于或少于正常。非整倍性是人类自然流产的主要起因,也是许多癌细胞的特点。
Penninger说,他们的研究表明,Fkbp6基因编码的蛋白是决定染色体能否正确配对的一个关键分子,其它Fkbp6家族的蛋白可能也在染色体控制和配对中起着一定作用。“染色体的错配对是癌症的标志。几乎是误打误撞,我们揭开了一个全新的细胞如何控制染色体数目、以及这个机制出错如何导致癌症的原理。”(生物通编译)