Come alzare il calore trasforma i draghi barbuti maschi in femmine

Inoltre, quando un drago maschio normale (Zm) è accoppiato con un drago reversedf invertito dal sesso, questo accoppiamento produce necessariamente solo prole Z. Ma il sesso della prole risultante da questo particolare accoppiamento è determinato esclusivamente dalla temperatura di incubazione, suggerendo che si è verificata una sorta di cambiamento genetico permanente. Infatti, secondo precedenti ricerche, questo cambiamento genetico ereditario è la completa perdita del cromosoma W (ref).,Per comprendere meglio i meccanismi molecolari che controllano lo sviluppo del sesso nei draghi barbuti, un team di ricercatori australiani del Garvan Institute of Medical Research di Sydney, dell’Università di Canberra e del Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation (CSIRO), ha esaminato e confrontato gli RNA prodotti in una varietà di tessuti raccolti da draghi adulti.,

Quando i ricercatori hanno confrontato i draghi femminili sexf invertiti dal sesso con femmine normali (ZWf), hanno trovato profili di espressione di RNA unici per 17 geni nei loro tessuti cerebrali. La più pronunciata è stata la drammatica sovraespressione innescata dalla temperatura (327 volte) del gene dello stress ambientale, Pro-opiomelanocortina (POMC, pronunciato “pom-c”). POMC è lungo 241 residui di aminoacidi. È sintetizzato nell’ipofisi ed è un precursore dell’ormone peptidico adrenocorticotropina (ACTH), che innesca il rilascio di ormoni dello stress nei vertebrati., Così i draghi esposti a temperature calde durante lo sviluppo embrionale si sono stressati.

Oltre a questa drammatica sovraespressione di POMC, i ricercatori hanno anche scoperto che i draghi sexf invertiti dal sesso hanno un’espressione femminile di geni prevenuti dal maschio, anche se questi animali mostrano alcuni comportamenti e morfologie simili al maschio.

La scoperta più interessante è che due geni sovraespressi, JARID2 e JMJD3, sono membri della famiglia di geni Jumonji., Le proteine Jumonji sono meglio conosciute per il loro ruolo sia nello sviluppo che nel cancro: controllano l’identità delle cellule staminali e sono essenziali per il normale sviluppo degli organi e la differenziazione sessuale negli animali. A questo punto, non sappiamo ancora molto sulle azioni precise dei singoli geni Jumonji, ma sappiamo che la versione dei mammiferi di JARID2 interagisce con SRY, un gene sul cromosoma Y dei mammiferi che avvia lo sviluppo dei testicoli (ref). Inoltre, la disfunzione in questo gene causa l’inversione del sesso maschile-femminile nei topi.,

L’importanza nascosta del “DNA spazzatura”

I ricercatori hanno scoperto che nei draghi adulti, JARID2 e JMJD3 erano espressi più altamente nei tessuti Zf che in entrambi i tessuti ZWf di tissuesm. Non solo questi due geni erano troppo espressi, ma i ricercatori sono stati sorpresi di scoprire che JARID2 e JMJD3 hanno prodotto una trascrizione alternativa unica nei draghi sexf invertiti dal sesso-una trascrizione che non si vede nei tessuti dei normali draghi ZWf e dragonsm. La trascrizione alternativa dell’RNA di ogni gene ha mantenuto un introne., Gli introni sono tratti di DNA che guidano i modelli di espressione genica invece di codificare le proteine, e queste regioni sono impiombate (o modificate), del messaggio di RNA maturo. Questi tratti non codificanti erano noti da tempo come” DNA spazzatura ” perché, fino a poco tempo fa, non capivamo i loro ruoli essenziali nell’espressione genica.

Ma qual è stato il risultato di questi introni inediti? Un attento esame dei dati di sequenza ha mostrato che JARID2 e JMJD3 mantenevano ciascuno un introne che conteneva un codone di stop., Questi codoni di arresto prematuri arrestano la produzione della proteina o causano la costruzione di proteine più piccole. Tali proteine abbreviate non funzionano normalmente: la loro funzionalità è ridotta, alterata o completamente abolita.

Sappiamo che i geni Jumonji controllano l’espressione di una serie di geni, almeno alcuni dei quali sono coinvolti nella determinazione del sesso., Quindi, quando i geni Jumonji sono alterati dallo stress ambientale, i geni a valle che controllano non vengono attivati o disattivati in modo appropriato, e quindi anche loro sono resi sensibili allo stress ambientale-alte temperature in questo caso. Poiché questi geni a valle orchestrano i processi di sviluppo coinvolti nella determinazione del sesso, lo stress ambientale è collegato alla determinazione del sesso attraverso questi due geni Jumonji nei draghi.

I ricercatori si sono chiesti se le trascrizioni alternative JARID2 e JMJD3 possano essere associate alla determinazione del sesso sensibile alla temperatura in altri rettili?, Quanto è universale questo meccanismo molecolare tra i rettili?

Per rispondere a queste domande, hanno confrontato le sequenze dei loro trascritti JARID2 e JMJD3 appena identificati che trattengono l’introne con gli RNA di alligatori e tartarughe, entrambi parenti molto lontani dei draghi, ed entrambi mostrano la determinazione del sesso dipendente dalla temperatura. Le tartarughe, che hanno un sistema XX/XY, subiscono una mascolinizzazione a bassa temperatura, mentre gli alligatori, che hanno un sistema XX/ZW, sperimentano una femmininizzazione a bassa temperatura.,