Gadd45g 是及时表达 Sry 所必需的,且独立于 RSPO1 活性

Gadd45g is required for timely Sry expression independently of RSPO1 activity

作者信息Nick Warr, Pam Siggers, Joel May, Nicolas Chalon, Madeleine Pope, Sara Wells, Marie-Christine Chaboissier, Andy Greenfield
PMID35315790
发布时间2022-04
DOI10.1530/REP-21-0443

实验完整度

包含体外表达分析(WMISH、RT-qPCR)、体内遗传模型(B6.YPOS、Gadd45g/Rspo1敲除)、表型和组织学分析,以及功能验证(转基因挽救、基因互作)多个独立证据层级。

主要模型

B6.YPOS 小鼠模型 Gadd45g 敲除小鼠模型 Rspo1 敲除小鼠模型 Gadd45g/Rspo1 双重敲除胎儿性腺

重点核对

Gadd45g BAC 转基因在 B6.YPOS 背景下对 Sry 表达的剂量效应(Fig. 1) Rspo1 基因剂量(+/− vs −/−)对 B6.YPOS 和 Gadd45g 缺失性腺性反转程度的影响(Fig. 2, 3) Sry 和 Sox9 在 11.5 dpc 和 12.5 dpc 的表达时间点(Fig. 1, 3) 性别决定阶段胚胎的精确分期(11.5 dpc 基于尾椎体节数) 实验小鼠的遗传背景(C57BL/6J)和饲养条件

摘要

哺乳动物的性别决定受早期性腺发育过程中 XY 和 XX 胚胎中促睾丸(SRY-SOX9-FGF9)或促卵巢(RSPO1-WNT4-FOXL2)遗传通路优势的控制。我们之前已表明,小鼠 Sry 的早期、稳健表达依赖于核蛋白 GADD45g。在缺乏 GADD45g 的情况下,XY 性腺性反转发生,这与 11.5 dpc 时 Sry 水平显著降低相关。在此,我们利用功能获得和功能缺失遗传学进一步探讨 Gadd45g 与 Sry 之间的关系。首先,我们证明转基因 Gadd45g 过表达可以在性反转的 B6.YPOS 模型中于 11.5 dpc 提高 Sry 表达水平,从而产生表型挽救。然后,我们表明促卵巢 Rspo1 的接合性对 B6.YPOS 和 Gadd45g 缺陷 XY 性腺中观察到的性腺性反转程度至关重要,而 Foxl2 则不然。在同时缺乏 Gadd45g 和 Rspo1 的 XY 性腺中观察到性反转的表型挽救,但这与 11.5 dpc 时 Sry 表达水平的挽救无关。相反,Sox9 水平大约在 12.5 dpc 时得以挽救。我们得出结论,Gadd45g 是 XY 性腺中及时表达 Sry 所绝对必需的,且独立于 RSPO1 介导的 WNT 信号,并结合我们对促睾丸和促卵巢通路之间拮抗相互作用的理解讨论了这些数据。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
GADD45g 调控 Sry 表达的作用是否依赖于 RSPO1 介导的 WNT 信号通路?
核心机制
GADD45g 独立于 RSPO1 活性,通过促进早期 Sry 的及时表达来启动睾丸决定,可能通过 MAPK 信号通路直接激活 Sry 转录,而 RSPO1 的缺失通过在下游促进睾丸通路挽救发育,但不恢复 Sry 水平。
主要证据
转基因 Gadd45g 过表达挽救 B6.YPOS 性反转并提高 Sry 水平;消除 Rspo1 剂量可部分挽救 Gadd45g 缺失所致的性反转,但不影响 11.5 dpc 的 Sry 表达,而是恢复 12.5 dpc 的 Sox9 表达。
研究意义
研究揭示 GADD45g 是 Sry 及时表达的关键调控因子,且不依赖经典的 WNT 信号通路,为理解性别决定中促睾丸和促卵巢通路间的拮抗机制提供了新视角,并可能为性发育障碍的治疗提供靶点。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

验证 Gadd45g 过表达对 Sry 表达的影响

检测 Gadd45g 过表达是否能够恢复 B6.YPOS 性腺中 Sry 的表达并挽救性反转表型

在 B6.YPOS 模型中引入 Gadd45g BAC 转基因,通过 WMISH 和 RT-qPCR 分析 11.5 dpc 和 14.5 dpc 的 Sry、Sox9、Stra8 表达,并评估性腺形态。

2

评估 Rspo1 和 Foxl2 基因剂量对 B6.YPOS 性反转的影响

确定 Rspo1 和 Foxl2 缺失对 B6.YPOS 性腺性反转的挽救程度,以揭示它们对卵巢发育的贡献。

将 B6.YPOS 小鼠与 Rspo1 或 Foxl2 敲除小鼠杂交,通过 WMISH 和成年解剖学分析,在 11.5-14.5 dpc 检测 Sox9、Stra8 表达及睾丸形态。

3

分析 Gadd45g 和 Rspo1 双重缺失对性反转的影响

检测同时敲除 Gadd45g 和 Rspo1 是否能够挽救性反转,并评估 Sry 表达是否恢复。

生成 Gadd45g−/−; Rspo1−/+ 和双敲除 (DKO) 小鼠,通过 WMISH、免疫染色和形态学分析 11.5、12.5 和 14.5 dpc 胎儿性腺的 Sry、Sox9、AMH、DDX4、3β-Hsd 和 Stra8 表达。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

验证分子表达变化
验证细胞功能变化
数据分析与统计

产品清单

实验环节名称品牌货号
RNAeasy 微量试剂盒Qiagen74004
高容量 cDNA 逆转录试剂盒Applied Biosystems4368814
TaqMan 基因表达检测Applied BiosystemsMm00441712_s1
TaqMan 基因表达检测Applied BiosystemsMm02342448_gH
抗 DDX4 抗体Abcamab13840
抗 AMH 抗体Santa Cruzsc6886
驴抗兔 Alexa Fluor 594 二抗InvitrogenA21207
驴抗山羊 Alexa Fluor 488 二抗InvitrogenA11055
蔡司 LSM 710 共聚焦显微镜Zeiss--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
小鼠模型与繁殖
小鼠遗传背景(C57BL/6J);目标等位基因组合(Gadd45g BAC、Rspo1 KO、Foxl2 KO);胚胎分期标准(11.5 dpc 基于尾椎数)
阅读提示:Materials and methods 中 'Mouse strains and breeding' 和 'Generation of embryos'
Sry 表达分析
Gadd45g 剂量(野生型、杂合、纯合);Rspo1 剂量(+/+, +/−, −/−)对 Sry 表达的影响; 检测时间点(11.5 dpc)
阅读提示:Results 中 'Rescue of fetal B6.YPOS...' 和 'Rescue of gonadal sex reversal in mice lacking Gadd45g...'
免疫染色
一抗和二抗的稀释比例(1:100 和 1:200);抗原修复方法(Declere 溶液);固定方法(4% PFA 过夜)
阅读提示:Materials and methods 中 'Immunostaining'
显微分析
用于 Sry 和 Sox9 检测的 WMISH 探针序列;使用尾椎数(ts)准确分期胚胎
阅读提示:Materials and methods 中 'Whole-mount in situ hybridization' 和 'Generation of embryos'