W jaki sposób spadek temperatury uruchamia męski szlak rozwoju?

Naukowcy rozwiązali ponad 50-letnią zagadkę, w jaki dokładnie sposób temperatura determinuje płeć żółwi. Autorzy publikacji z pisma Science zidentyfikowali kluczową część biologicznego termometru.

Płeć wielu żółwi, jaszczurek i aligatorów nie jest określana przez chromosomy, ale przez temperaturę otoczenia na wrażliwym etapie rozwoju. W przypadku żółwia czerwonolicego (Trachemys scripta elegans) jaja inkubowane w temperaturze 32°C dają np. potomstwo płci żeńskiej, a te trzymane w temperaturze 26°C - samce.

Podczas eksperymentów biolodzy z Duke University wykazali, że niższe temperatury inkubacji zwiększają w niedojrzałych gonadach żółwi aktywność genu Kdm6b (koduje on regulującą zmiany epigenetyczne demetylazę histonową). Generalnie działa on jak biologiczny włącznik, aktywujący inne geny zezwalające na rozwój jąder.

Amerykanie pracowali na świeżo złożonych jajach żółwi czerwonolicych. Inkubowano je albo w 26, albo 32°C i analizowano różnice we wzorcach aktywacji genów w rozwijających się gonadach.

Zespół z Duke University korzystał z techniki wyciszania genów, którą opracowano na Zhejiang Wanli University. Za jej pomocą oddziaływano na Kdm6b i patrzono, jak to wpłynie na rozwój płciowy.

Wyciszenie Kdm6b przekształcało embrion rozwijający się w temperaturach, które powinny dać samca z jądrami, w samicę z jajnikami.

Dalsze eksperymenty zademonstrowały, że białko kodowane przez gen Kdm6b wchodzi w interakcje z regionem genomu zwanym Dmrt1, który spełnia rolę głównego przełącznika uruchamiającego rozwój jąder.

Zespół wykazał, że KDM6B aktywuje Dmrt1, modyfikując histony. U wielu gatunków ogon histonu (motyw N-końcowy) jest "naznaczony" grupami metylowymi -CH₃, przez co chromatyna jest ściśle upakowana i niedostępna transkrypcyjnie. Co istotne, KDM6B sprzyja transkrypcji Dmrt1, eliminując trimetylację histonu H3K27 w pobliżu promotora genu (odcinka, który sygnalizuje początek genu i stanowi miejsce przyłączenia polimerazy RNA do nici DNA); sznur nukleosomów ulega rozluźnieniu. To jak usunięcie hamulców z męskiego szlaku rozwoju - tłumaczy doktorantka Ceri Weber.

Naukowcy wykryli zależne od temperatury zmiany aktywności genu Kdm6b u innych gatunków, u których płeć zależy od temperatury inkubacji, np. u aligatorów i agamowatych z rodzaju Pogona.

Kolejnym krokiem badaczy ma być wskazanie wyzwalacza wyczuwającego temperaturę. Próbujemy zawęzić wachlarz możliwości.

żółw czerwonolicy jaja temperatura inkubacji płeć determincja demetylaza histonowa KDM6B Ceri Weber