中国科学家发现组蛋白甲基化转移酶调控昆虫性别的分子机制

2018年2月23日， PLOS Genetics杂志在线发表了中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所谭安江研究组和黄勇平研究组题为“Bombyxmori histone methyltransferase BmAsh2 is essential for silkworm piRNA-mediated sex determination”的研究论文。该研究报道了组蛋白甲基化转移酶Ash2调控家蚕性别的分子机制。

性别决定是生物体重要的生理过程，受到级联反应调控，不同昆虫的性别决定机制呈现高度的多样性。家蚕性染色体系统是ZZ/ZW型，雌性个体是异型配子型的ZW，雄性个体是同型配子型的ZZ。已有研究发现位于W染色体上的Fem piRNA是家蚕性别决定的起始因子，然而对于piRNA调控家蚕性别决定机理的作用机制还有待深入的研究。

该研究首先通过CRISPR/Cas9系统获得了家蚕piRNA结合蛋白Siwi的突变体。在进一步的研究中发现，家蚕组蛋白甲基化转移酶Ash2受到piRNA结合蛋白Siwi的特异性调控，其表达在Siwi突变体中被下调。Ash2和Siwi突变体都呈现出雌性个体雄性化的特征，揭示了Ash2和Siwi在家蚕的性别决定机制中发挥了类似的功能。而在Ash2突变体中Siwi蛋白的表达和组织定位均未受到影响，表明Ash2不是做为Siwi的上游因子发挥作用。免疫共沉淀结果证实Ash2可以直接结合Siwi蛋白，从而说明Ash2可以作为Siwi的co-factor参与家蚕的性别决定。本项研究揭示了家蚕组蛋白甲基化途径参与了piRNA介导的性别决定，进一步阐明了家蚕性别决定机制。

论文第一作者为黄勇平研究组助理研究员李芝倩，通讯作者为谭安江研究员。项目得到了国家自然基金委和中国科学院相关经费的资助。

文章链接：doi.org/10.1371/journal.pgen.1007245