どのように熱を上げると、男性のひげを生やしたドラゴンが女性に変わるか

オーストラリアの科学者は、爬虫類が極端な温度のストレスの下

あなたが爬虫類キーパーなら、あなたは間違いなく温度依存性の性決定の現象に精通しています。, 本質的に、多くの爬虫類の性別、さらには様々な魚の性別は、性染色体の特定の組み合わせの存在ではなく、発達の敏感な段階で経験される環境温度によ 温度依存性の性決定は、染色体の性決定にほぼ独占的に依存する哺乳類および鳥類とは異なる。 しかし、何十年もの研究にもかかわらず、温度依存性の性差がどのように起こるかはまだ正確にはわかりません。, しかし、オーストラリアの科学者のグループが最終的にそれを理解したようです：それはすべてRNA編集についてです。

オーストラリアのひげを生やしたドラゴンは、染色体または温度依存性の性決定のいずれかに依存しています

ほぼすべての哺乳動物における性 哺乳類の性別は、そのXX/XY性決定システムの結果であり、男性は異種性（XY）性である。 しかし、多くの爬虫類では、彼らの性別は胚発生の間に経験された温度の結果であり、男性はいくつかの温度に曝された結果であり、女性は他の温度に,

しかし、ひげを生やしたドラゴンは、性を決定するために胚発育中に経験した性染色体と環境温度の両方に依存しています。 常温では、それらの染色体メークアップは、それらがどの性別であるかを決定する。 しかし、高温では、男性の染色体を持つドラゴンは性の逆転を受け、女性として発達する。 彼らは高温で性反転を受けることが知られている唯一の爬虫類であるため、これまでのところ、ドラゴンはoddballsです-他の爬虫類は（性染色体のみに依存,

ひげを生やしたドラゴンの八種があり、そのすべてがオーストラリアで独占的に発生します。 これらの種の一つ、オーストラリアの中央ひげを生やしたドラゴン、Pogona vitticepsは、丈夫で世話が簡単であるため、特に人気のあるペットや動物園の標本です。, さらに、この種は、温度依存性の性決定に関連する分子事象のより明確な理解を科学者に提供している強力なモデル生物である。

ひげを生やしたドラゴンは、性分化を導くためにZZ/ZW性染色体系に依存しています。 ドラゴンでは、男性は二つのZ染色体を有する先祖の同族性であり、女性はzw性染色体を有する異種性である。 これは、哺乳類のXX/XY性染色体系とは反対であり、女性であることが先祖の”デフォルト”性である。,

ひげを生やしたドラゴンは、高温が染色体の性決定システムを上書きするため、ユニークなモデルシステムです。 卵を摂氏32度（華氏89.6度）以下にインキュベートすると、性染色体が性別を決定しますが、摂氏32度を超える温度では、染色体のメイクアップにかかわらず、卵の数が増えて雌に成長します（参照）。 気温が摂氏36度（華氏96.8度）に達すると、遺伝的男性の100％が性逆転（ZZf）女性に成長する。

さらに、通常の（ZZm）雄ドラゴンが性逆転ZZfドラゴンと交配されると、このペアリングは必然的にZZの子孫のみを産む。 しかし、この特定のペアリングから生じる子孫の性別は、インキュベーション温度によってのみ決定され、ある種の永続的な遺伝的変化が起こったこ 実際、これまでの研究によれば、この遺伝的遺伝的変化はW染色体の完全な喪失である（ref）。,

高温はストレス遺伝子の過剰発現とストレスホルモンの放出を引き起こす

ひげを生やしたドラゴンの性の発達を制御する分子メカニズムをよりよく理解するために、シドニーのGarvan Institute of Medical Research、キャンベラ大学、Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation（CSIRO）のオーストラリアの研究者のチームは、成体ドラゴンから収集した様々な組織で産生されるRnaを調べ、比較した。,

研究者らは、性逆転ZZf雌ドラゴンを正常（ZWf）雌と比較したところ、脳組織における17遺伝子のユニークなRNA発現プロファイルを発見しました。 最も顕著なのは、環境ストレス遺伝子、プロオピオメラノコルチン（POMC、”pom-c”と発音）の劇的な温度トリガー過剰発現（327倍）でした。 POMCは長さ241アミノ酸残基である。 それは下垂体で総合され、脊椎動物のストレスホルモンの解放を誘発するペプチッドホルモンのadrenocorticotropin(ACTH)へ前駆物質です。, でドラゴンズに晒されて温かい気温の中胚発生となった”と強調しました。

POMCのこの劇的な過剰発現に加えて、研究者らはまた、これらの動物はいくつかの男性のような行動や形態を示しているにもかかわらず、性逆転ZZfドラゴンは、男性バイアス遺伝子の女性のような発現を有することを見出した。

最も興味深い発見は、二つの過剰発現遺伝子、JARID2とJMJD3は、十文字遺伝子ファミリーのメンバーであることです。, 十文字タンパク質は、幹細胞の同一性を制御し、動物の正常な臓器発達や性分化に不可欠であるという、発生と癌の両方における役割で最もよく知られています。 現時点では、個々の十文字遺伝子の正確な作用についてはまだ分かっていませんが、JARID2の哺乳類版は、精巣の発生を開始する哺乳類のY染色体上の遺伝子であるSRYと相互作用していることを知っています（参照）。 さらに、この遺伝子の機能不全は、マウスにおいて男性から女性への性反転を引き起こす。,

“ジャンクDNA”の隠された重要性

研究者らは、成体ドラゴンでは、JARID2およびJMJD3がZZm組織のいずれかのZWfよりもZZf組織でより高度に発現していること これら二つの遺伝子が過剰に発現していただけでなく、研究者らはJARID2とJMJD3が性逆転ZZfドラゴンにおいてユニークな代替転写産物を産生したことを発見したことに驚いた-正常なZWfおよびZZmドラゴンの組織には見られない転写産物。 各遺伝子の代替ＲＮＡ転写産物は一つのイントロンを保持した。, イントロンは、タンパク質をコードする代わりに遺伝子発現パターンを導くDNAのストレッチであり、これらの領域は成熟RNAメッセージのスプライシング（または編集）される。 これらの非コーディングストレッチは、最近まで、遺伝子発現におけるそれらの本質的な役割を理解していなかったため、長い間”ジャンクDNA”として知ら

しかし、これらの未編集のイントロンの結果は何でしたか？ 配列データの慎重な検討は、JARID2とJMJD3は、それぞれ停止コドンを含むイントロンを保持していることを示した。, これらの早すぎる停止コドンは蛋白質の生産を停止するか、またはより小さい蛋白質を組み立てさせます。 このような省略されたタンパク質は正常には機能しません：その機能は減少、変更、または完全に廃止されます。

私たちは、十文字遺伝子が性決定に関与している少なくともいくつかの遺伝子のスイートの発現を制御することを知っています。, したがって、十文字遺伝子が環境ストレスによって変化すると、それらが制御する下流の遺伝子は適切にオンまたはオフにされず、したがって、それらも環境ストレスに敏感になります-この場合は高温になります。 これらの下流の遺伝子は性決定に関わる発達プロセスを調整するので、環境ストレスはこれら二つの十文字遺伝子を介して性決定に関連している。

研究者らは、代替JARID2およびJMJD3転写産物が他の爬虫類の温度に敏感な性決定と関連している可能性があるかどうか疑問に思いましたか？, この分子メカニズムは爬虫類の中でどのように普遍的ですか？

これらの質問に答えるために、彼らは新たに同定されたイントロン保持JARID2およびJMJD3転写産物の配列を、ドラゴンに非常に遠い親戚であり、温度依存性の性決定を示すワニおよびカメからのRnaと比較した。 XX/XYシステムを持つカメは低温の男性化を受けるのに対し、ZZ/ZWシステムを持つワニは低温の女性化を受ける。,

研究者らは、性逆転ワニおよびカメにおいて同様のイントロン保持JARID2およびJMJD3転写産物を発見し、これらの遺伝子は爬虫類の性逆転を制御する分子”スイッチ”であるための最も説得力のある候補となっている。

性(逆転)は適量について完全にあります

性決定がこれより微妙であるのでこれら二つの遺伝子のイントロン保持バージョンが温度とない特定の性と関連付けられていることを指摘することは重要です。, 研究者らは、ワニやドラゴンなどの一部の爬虫類の系統は、雌の異種性決定系（ZZ/ZW）から進化し、カメなどの他の系統は雄の異種性決定系（XX/XY）から進化したことを提案している。 したがって、イントロン保持JARID2/JMJD3遺伝子は、開発の敏感な段階で製造された重要なタンパク質の全体的な量を減らすことによって、異種性の性の開発をオーバーライドすることによって性の逆転を引き起こす。 例えば、ひげを生やしたドラゴンでは、男性はホモガメティックセックスであるため、Z染色体上に位置するすべての遺伝子の二重投与量を得る。, 環境ストレスによるこれらの遺伝子のいくつかの発現の喪失は、それらがコードするタンパク質の減少または喪失をもたらし、このより少ない用量のキータンパク質は、遺伝的男性を女性として発達させる可能性がある。

この研究は成体のドラゴンで行われたため、チームは現在、これらの温度感受性RNA編集の違いが最初に現れる時期を特定するために胚性ドラゴン, 彼らはまた、ドラゴンDNAからJARID2またはJMJD3遺伝子を除去して、胚発生がどのように影響され、この遺伝的損失が高温での性逆転を防ぐことができるかどうかを確認している。

これら二つの十文字遺伝子の”イントロン保持”が進化的に遠い爬虫類の系統であるドラゴン、ワニ、カメに記録されていることを見て（図A）、研究者らは、この現象が爬虫類の温度依存性の性決定を制御する古代の保存されたメカニズムであることを示唆している。, さらに、環境ストレス遺伝子、POMCは、劇的に性逆転個体で過剰発現されているため、これらの遺伝的事象は、環境ストレスと爬虫類の性決定の間にさらに別の説得力のあるリンクを提供します。

外に外挿すると、これは地球温暖化がこれらの種の個体群の性比を変えるため、ドラゴンの存続に深刻な脅威をもたらすことを意味します。, しかし、今私たちは爬虫類の性別を逆転させる方法のアイデアを持っているので、将来の世代が楽しむためにそれらを節約するために、これらの動物の性比を操作することが可能になるでしょう。

出典：

Ira W.Deveson、Clare E.Holleley、James Blackburn、Jennifer A.Marshall Graves、John S.Mattick、Paul D.Waters、Arthur Georges（2017）。 十文字クロマチン修飾遺伝子における差動イントロン保持は、爬虫類の温度依存性の性決定に関与している,Science Advances,3:e1700731,published online on14June2017ahead of print|doi:10.1126/sciadv.,1700731

また、

黒木俊介、的場省吾、秋吉美香、松村靖子、宮地仁、ネイサン三瀬、阿部邦哉、小倉敦夫、ダグマー-ヴィルヘルム、ピーター-クープマン、野崎正美、金井義明、新海洋一、立花誠（2013）。 ヒストン脱メチラーゼによるマウス性決定のエピジェネティックな調節Jmjd1a,Science341(6150):1106-1109|doi:10.1126/science.1239864

Clare E.Holleley,Denis O’Meally,Stephen D.Sarre,Jennifer A.Marshall Graves,Tariq Ezaz,Kazumi Matsubara,Bhumika Azad,Xiuwen Zhang and Arthur Georges(2015)., セックスの逆転は、遺伝から温度依存性への急速な移行をトリガーします,Nature,523:79-82|doi:10.1038/nature14574

熱を上げると男性のドラゴンが女性に変わる方法|@GrrlScientist