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该基因在许多哺乳动物物种(包括人类)中刺激雄性性别分化,而‘性别’则具有社会因素

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近日,来自美国佐治亚州立大学神经科学家们的一项研究称,社会对性别角色的预期在细胞水平上改变了人类大脑。该研究近日已发表在Frontiers
in
Neuroscience上。图片 2
该研究负责人、神经科学研究所教授Nancy
Forger说:“我们才刚刚开始理解和研究性别认同(而非性别)对男性和女性大脑产生的不同影响。”

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尽管普通人常常将“性”和“性别”混用,但是对于神经科学家来说,这两个词具有不同的含义。

通过密苏里大学(MU)邦德生命科学中心科学家谢丽尔罗森菲尔德看看日本海岸濒临灭绝的大鼠的大脑,可以阐明刺激哺乳动物细胞在没有的情况下发育成男性与女性的微妙遗传影响。
Y染色体。

她说:“‘性’是基于生物学因素的,比如性染色体和性腺(生殖器官),而‘性别’则具有社会因素,包括基于个体感知性别的期望和行为。”

答案的根源在于这种特殊哺乳动物的染色体。奄美大鼠(Tokudaia
osimensis)的雄性不像大多数的哺乳动物 –
这个名称用于分组动物,包括胎盘哺乳动物和有袋动物。与大多数哺乳动物不同,这些雄性动物没有Y染色体,这种染色体在进化过程中已经脱落。而且他们只有一条X染色体。

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这些关于性别认同的行为和期望可以在大脑中的“表观遗传标记”中看到,这些标记驱动着生物功能和特征,如记忆、发育和疾病易感性等。Forger解释说,表观遗传标记有助于确定哪些基因在细胞分裂时得到表达,并在细胞间传递。表观遗传标记还会被隔代传递。

我对这些老鼠多年来一直感兴趣,目前尚不清楚这个物种的性腺分化程度如何,因为雄性和雌性都有一条X染色体,该研究的第一作者Cheryl
Rosenfeld说。和MU研究员。

她说:“虽然我们习惯于认为男性和女性的大脑存在差异,但是我们很少思考性别认同带来的生物学影响。现在有足够的证据表明,性别认同带来的表观遗传印记是合乎逻辑的结论。如果事实并非如此,那就太奇怪了,因为所有重要的环境影响都能从表观遗传学上改变大脑。”

由于大多数哺乳动物遗传了来自父母的染色体 –
来自我们母亲的X和来自我们父亲的X或Y染色体 –
发展为男性的唯一方法是继承Y染色体。该雄性染色体含有性别决定区Y(SRY)基因,该基因在许多哺乳动物物种(包括人类)中刺激雄性性别分化。SRY通过产生结合DNA的蛋白质触发胎儿成为雄性,从而导致睾丸的发育和随后的睾酮产生。这种类固醇激素然后刺激男性生殖道其余部分的发育。睾丸中睾丸激素的激增也可以促进大脑的男性化。

Forger、博士生Laura Cortes和博士后研究员Carla Daniela
Cisternas回顾了过去关于啮齿动物表观遗传学和性别分化的研究,以及一些关于人类性别差异与大脑变化相关的新研究。

当然,这让罗森菲尔德对于Y染色体和SRY的缺失如何影响雄性和雌性奄美多刺大鼠的基因表达差异感到好奇。来自日本前沿科学研究中心的北海道大学Takamichi
Jogahara的Asato Kuroiwa和MU信息学研究核心设施的副主任Scott
Givan合作,她的实验室收到了该物种的男性和女性的脑部样本。

在一项大鼠研究中,佐治亚州立大学的研究人员引用了威斯康星大学的一项研究。在那项研究中,研究人员对雌性大鼠幼崽施加促进舔舐动作的刺激(大鼠母亲经常会对雄性后代做这种动作)。这种做法使接收到额外刺激的雌性大鼠大脑与正常雌性大鼠大脑相比发生了可检测到的变化。

他们拿走了这些大脑,从中分离出RNA并对雄性和雌性的样本进行测序,以比较两性之间的成绩单。转录本是基因和蛋白质之间的一个步骤,基本上是一段编码信息以制造特定蛋白质的RNA。所得RNA的细微变化可以改变最终蛋白质,从而产生可以表现出增加或降低效力的替代形式。调查人员发现男性和女性之间存在重大差异。

在与人类相关的研究中,研究人员考虑到了在1959-1961年间中国的三年困难时期的例子,那时很多家庭会把有限的资源用在男孩身上,导致女性在成年后的残疾和文盲比例更高。这表明,生命早期的压力可能是一种与性别相关的经历,因为它会改变与神经相关的表观基因组。

几种不同的转录本或同种型编码相同的基因,虽然可能有例如特定基因的10个转录本,但某些转录本比其他基因更有效,并且对个体细胞有更大的影响,罗森菲尔德说。当我们将雄性与雌性进行比较时,男性上调的成绩单比女性多了几百个。我们的想法是,由于两者都有相同的性染色体,因此产生的差异可能源于男性可能有更多的一个更有效的成绩单。

Forger说:“考虑到我们一生中会经历各种与自身性别相关的事情,以及性别认同会不可避免地与性别产生相互作用,所以我们永远无法完全地区分开‘性别’和‘性’对人类大脑的影响。然而,在每次有关于男性和女性大脑功能差异的报道时,我们都可以考虑‘性别认同’是否也会带来影响。”论文链接:

这些转录物中的表达差异也可能由于表观遗传变化而出现,表观遗传变化是影响某些DNA区域的开启/关闭但不影响DNA本身的变化。潜在地,在女性中,由于这种表观遗传变化,这些更有效的转录物不表达。

当团队 – 包括MU学生Madison Ortega参与MU最大化学生多样性计划(IMSD)计划 –
看起来更接近时,他们意识到许多男性表达的转录本编码各种锌指蛋白基因。在男性中,这些基因可以通过SRY开启,并被认为对性发育有显着影响。

我们认为可能发生的事情是男性可能会开启所有这些可能弥补SRY缺失的锌指状物转录物,因此它们会影响未分化的性腺成为睾丸并帮助将大脑编程为男性。没有这些锌Rosenfeld说,手指蛋白质转录本,性腺和大脑的女性性别分化可能会导致。这可能更像是这些啮齿动物中的潜在梯度,你必须在雄性中打开所有这些其他锌指蛋白转录物,以刺激雄性性别分化,并弥补SRY的缺失。

随着奄美大鼠的潜在灭绝即将到来,进一步推动这项研究具有一定程度的紧迫性。

罗森菲尔德说:通过阐明这种濒危物种的更多机制,我认为它可能有助于我们拯救物种或促进它们在圈养中繁殖。

她希望这项研究将继续进行,她的团队将对奄美大鼠的基因组进行全面测序,以更仔细地观察正在发生的事情,以及如何更好地了解没有Y染色体的动物如何经历男性性别分化的细微差别。

罗森菲尔德说:如果你走出哺乳动物,有各种各样的性染色体,例如鸭嘴兽鸭嘴兽有五套X和Y,他们找不到男性和女性之间的差异。人们专注于性染色体和SRY基因,他们可能会忘记其他因素。通过了解这些异常物种,它开辟了一个观念,即调节性腺和脑性分化的机制相当复杂,尚未完全理解。

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