y染色体在精子生成过程中的作用

1、第一章老鼠y染色体基因在精子发生中的作用因为哺乳动物y染色体主要是从相互作用的成对同源染色体分离的，在基因组中巩固了基因的图 谱和位置克隆。y基因功能的鉴定从睾丸决定中分离，已经得出主要來自缺失图谱。在1986年首先获 得老鼠y染色体短臂y基因功能在精子生成增殖中的图谱证据。1988年获得长臂基因的精子生成功能。 1998年在短臂获得第二个缺失间隔。确定缺失间隔的基因成分己经成为一项主要的任务。第一个短臂 缺失间隔被证明为900 kb,直到1998奶奶，8个基因部分或完全存在间隔被确定。其他两个缺失间隔 更大，包含有重复的dna，其中有多拷wy基因。设定确定特异性的基因缺失功能被证明是极其困难

2、 的，因为基因的靶向基因不是多拷贝y基因的选择，单拷贝y基因也没有成功。再次，我们试图川转 基因救援方法去确定y基因，为每一个缺失表现型打丁基础。唯一成功设定的y短臂基因功能是eif2s3y 在精子生成增殖屮的作用。有一个很相近的x相关拷贝，eif2s3x，编码一个儿乎相同的蛋白（翻译起 始因子eif2的一个亚单位）。现在我们已经表明一个转基因救援精子生成增殖也失败了。因为 逃避了 x失活，从两个x拷w表达，在雄性和雌性正常表达的eif2剂量是两个。这表明精子生成阻断在缺失鼠，是由于eif2亚单位的单倍剂量不足。然而，这仍然回避了m题，为什么精原细胞是 唯一的细胞明显妥协于这个单倍剂量不足。尽

3、管到目前为止转基因救援只在这个单个基因取得成功。 eif2转基因救援鼠指出另外两个功能，基因定位到eif2s3y相同的间隔。一个是跟在第一次减数分裂屮 期纺锤体检查点相关，第二个是跟当精子头部延长，尾部发育开始有关。希望是，在不久以后，y匹配 基因的这两个新功能被确定。介绍第一个证据，哺乳动物y染色体编码信息对精子生成时很必要的，在1976年分开发表了人的y染色体 在睾丸决定（精子缺乏因子）中的作用。10后对于老鼠精子生成基因的证据y染色体被确定。在接下 来几年中，人和老鼠y染色体缺失研究已经增加了分离的y编码功能功能数量，对于一个几个候选的 y染色体基因己经在每个缺失间隔确定。仍然，设定的特

4、异性y基因精子功能进程很缓慢。除了拟常 染色体，这反映了在减数分裂时y染色体分离于相互结合的成对同源染色体，这支持了基因组中基因 好的功能图谱和定位克隆。此外；除了广泛的尝试，这儿没有报告鼠y染色体基因靶14突变的鼠产生， 尽管3年前有一个令人鼓舞的报告。在此，我们试图综述匹配的鼠y基因对它们精子产生的功能，通 过在确定的缺失间隔鉴定候选基因，然后逐-地增加过去的候选基因看看是否它们纠正了缺失表现型。鼠y染色体的结构和基因成分鼠y染色体（阁1.a）被估计包含大约78mb的dna，其中的0.7mb位于长臂末端的单个 par区域。图i.鼠x和y染色体的图解模式和与之前综述不同的性染色体a鼠y染色体

5、有一个短臂（yp）包含1个图谱的单拷贝基因包括睾丸决定因子sry，一个复 制基因（zfyl/2）, 一个多拷贝基因rbmy; 一个长臂（yq）分为末端的拟常染色体区域（par） 含有一个有名的基因sts，以及稳定的非par （npyq）,它由己知的高度重复的dna组成，包 括多拷贝基因ssty，sly，和asty.b. ytdytni突变体有一个ll kb的缺失移除了睾丸决定因子sry。c. 突变体有一个3-4mb的缺失，移除了大部分的rbmy拷贝。xyu是雌性,尽管sry存在,但是转录被抑制。力了在鼠研究这个缺失的精子生成，有必要补充sry缺失的转基 因。d. 两个yqdel缺失已经被描述,

6、移除大约三分之二的npyq。e. 一个更大的大约10分之9的npyq缺失发生在一个ytdym,染色体。abcd ew»>>>>docacmholh :yp8ryrtdym1yqdel.tdymlqdelsryhi kb»/sbarty>npynpyq3bea% npyqa%0mptqf.含有一个木端par的鼠x近端着丝gy#染色体是2分之1重组的染色体由xy'雄性产生。本质上,x染色体有一个巨大的缺 失移除了大部分的npx (如j)。h. sxf因子，官方上表示为tp(y)1ci一a,伍含大部分的yp附在par末端。可以交叉, 出现在x

7、染色体,或y染色体。在1984年,sxr13突变体被发现，证明冇900 kb移除6个 单拷贝的y基因，从两个zfy拷贝屮创造了一个zfy1/2融合基因。lxy染色体数第二个重组染色体由xv雄性产生。包含一个x染色体和一个y染色体通过他 们的pars尾对尾链接，含有两个sts拷贝缺失。fgh i jxy*xxsxr xyy*xpnsiabxflb1zz/xdn eesl9bcznpy=non-par ynpyq=non-pah y long armvp-y short armnpx=non-pah xypb=y par boundaryxpb=x par boundaryinuctive yce

8、ntrcxntrtsllixdzeesl(inactiva ycentronwnpar是同源的与x par重组。到目前为止，报告的功能基因出现在鼠y短臂，相对于真哺乳动物的y 长臂基因。都有x同源染色体。但是所有的rbmy出现在猪或猫的y染色体。对于人和鼠位于单独的 超级分枝。rbmy被认力是最老的居住基因之一。与sry，ubely，和smcy 一起出现在后兽亚纲y染色体 中。人y染色体是不寻常的，缺乏ubely和eif2s3y。在灵长类进化中丢失，但是x拷贝的这些基因是 保留的。鼠y 臂（非par y长臂，npyq）的雄性特异性区域占npy大约90%，包含高度重的dna, 其中位于多拷w基因

9、的4个独特的基因在精子表达。这些npyq基m可能限制在g科，因为通过southern 分析在鼠没有检测到相关的y染色体序列。ydl缺失引起一个精子缺陷和rbmy缺陷本文就这个过程进行呈现。鼠yp引申的6个逆转录因子5*%，因子，官方上表示为tp （丫）1 ctsxr'a 在描述鼠y染色体在精子产生过程屮的作用是极其重要的。载体鼠有一个额外的yp拷w位于yq par 末端。这可以通过par转运到x染色体。分，也可以与yp重组，这通过与rbmy重复不平等的交叉， 偶尔删除多拷贝重复。ydl缺失是最广泛的（至少3-4mb）,减少了10倍的rbmy拷贝（图1c）和一 个更大的rbmy转录减少。

10、雄性的这个缺失增加了精子与精子头部缺陷的发生率。rbmy编码一个核rna 结合蛋0跟剪接有关。从他们的表达分析，mahadevaiah et al.（1998）得出结论rbmy子啊精原细胞表达， 在粗线期精子中关闭（在x和y染色体屮转录被抑制）。在精子屮重新活化，延长的精子期表达剩余的 蛋白。这个表达模式表明减少的rbmy表达在adi雄性的精子产生过程中可能对增加的异常精子头部 的发生率很重要。然而，adi精子表现型没有被rbmy转基因救援，这个转基因包含一个rbmy cdna 巾鼠精子特异性的鱼精蛋白1启动子驱动。虽然来自转基因rbmy的转录和翻译被证实。slightly abnormalg

11、rossly abnormals2yn缺失与逐渐增加的异常精子率有关，尽管雌性缺失雄性是可育的。精子来自一个xyllsry雄性, 显示两个正常精子和两个最普遍头部畸形的精子（精子来自对照xytdym!sry雌性）。b.直方图显示与对 照相比xyusry雄性全部异常精子频率上升。使人为难的是，本研究所用的抗体在对照雄性精子屮没有检测到任何rbmy蛋白，这与另外一组 最近的发现一致，精子没有检测到rbmy rna和rbmy蛋白。然而，我们感觉在精子中推导原始的表 达证据不正确是不成熟的。毫无疑问，在我们看来，圆形精子屮rbmy cdna探针被用来检测转录产物。关于冲突的抗体结果，保持可能性精子转录

12、一个rbmy拼接突变体编码一个蛋白缺乏随后抗体识别的 抗原表位。rbmy cdna用作构建mp1-rbmy转基因产生一个蛋白，这个蛋白被来源于17.5dpp睾丸 库我们随后抗体检测的，不来自一个精子转录产物。如果rbmy不在精子表达，似乎不可能在a dl雄性精原细胞和早期精母细胞表达下降，将导致精 子头部异常的发生率上升。当然，有另一个基因位于缺失间隔在精子表达，但是没有其他基因在这个间 隔被鉴定。另一个可能性是缺失导致一个基因的抑制位于缺失之外。我们已经知道导致sry转录抑 制，的确，adl鼠发育为雌性，精子生成过程缺失效应的鉴定需要一个sry转基因附加物。sry抑制被 认为很可能是由于基因

13、引入到最近的着丝粒异染色质。最近，一个y编码的转录产物被鉴定几乎可以 肯定源自精子。一个匹配的y转录产物预测来自鼠y序列，基因编码这些序列明显位于zfy2和ydl 缺失之间。然而，通过微阵列分析111雄性睾丸转录组，我们不能检测到xm_358268的减少和其他y 编码的转录产物将会组成供选择的rbmy候选基因。npyq缺失影响精子发育，含有更大的缺失引起不育两个缺失移除大约3分之2的npyq( a2/3npyq)描述如下：一个包含一个c57bl/10品系的y染 色体，和其他的一个riii品系的y染色体(图1d)。两个缺失显示引起了精子头部形状微小变化，顶 体帽明显被压扁。尽管鼠有很好的生育力，

14、在体外睾丸显示精子有损伤生育的能力，那是一个有趣的变 化，后代性别比率偏向于雌性。分析bio y缺失鼠也发现增加的芳香酶活性在睾丸相对于睾酮，增加 了雌二醇的水平。两个更加广泛的npyq缺失已经记载引起不育。总的npyq缺失发生在外来基因型xsxray*x鼠。 其中只有npy区域存在于yp來源的sxra(fig. 1h)。微小的y*x染色体实际上非常缺失x染色体。提 供一个次要的par。这个次要的最近描述为缺失移除10分之9的npyq(a9/10 npyq)发生在一个sry 阴性y染色体屮(朽& ie)。迫使sry缺陷与sry转基因互补。这两种情况，所有的精子有畸形的精子头 (figs. 3c and 3d),可能是不育的原因。xy malea9/,npyqnpyq -图3鼠精子畸形有npyq缺陷a.来自对照的精子。b.来白a2/3npyq的精子。这个精子大部分的顶体 区域扩大，先前的精子顶体被压扁。尽管在体外精子表现差，雄性可育。c.来自 9/10 npyq的精子显 示严重的影响精子，先前的精子顶体也被压扁。这些雄性几乎都是不育的。d.非常畸形的精子来自一个 xsxray*x(npyq -)雄性，其巾yp来源的xsxra因子提供唯一的npy材料。检测/所有的雄性是不育的。考虑到npyq鼠精子缺陷的遗传基础，比起历史的观点，我们现在更简