英文标题：Complete male-to-female sex reversal in XY mice lacking the miR-17~92 cluster
发表期刊：Nature Communications
影响因子：14.7
发表时间：2024年5月
研究机构：西班牙格拉纳达大学
涉及组学：单细胞测序、转录组测序等
哺乳动物的性别决定是由在胚胎未分化性腺中作用的拮抗基因级联控制的。Y染色体上的基因SRY的表达足以触发睾丸相关基因途径，而其在XX胚胎中的缺失导致卵巢分化。然而，非编码RNA在此过程中的潜在作用仍然不清楚。
在这里，作者展示了单个microRNA簇miR-17~92的删除，在XY小鼠中诱导完全的主要雄性到雌性性别逆转。在XY敲除性腺中Sry表达被延迟，这些性腺发育成卵巢。塞托利细胞分化减少、延迟并且无法维持睾丸发育。在突变性腺中的前支持细胞经历了性别模糊的短暂状态，随后解决为卵巢命运。miR-17~92预测的目标基因上调，影响了控制性腺发育的基因网络的精细调控。
因此，microRNAs作为关键组分出现，控制哺乳动物的性别决定，控制Sry表达的时机和塞托利细胞分化。
在miR-17~92簇缺失的情况下，XY型小鼠胚胎发育为表型雌性。
这些XY突变体小鼠具有两个子宫角和紧邻肾脏下方的卵巢，组织学分析显示其性腺结构与XX型小鼠和对照组雌性小鼠的卵巢无法区分。
XY突变体小鼠的性腺中不存在睾丸特异性结构，如睾丸索或大血管，并且它们表达卵巢标记FOXL2而非睾丸标记SOX9，显示了完全的主要性别逆转。
通过在性别决定期和之后（E11.5和E12.5）对性腺进行转录组测序，作者发现miR-17~92簇的缺失导致XY和XX突变体小鼠的性腺呈现出类似雌性的表达模式。
在E11.5和E12.5阶段，与性别决定相关的基因表达差异微小，表明miR-17~92簇在两性间共享的性腺发育特征中发挥作用。
GO富集分析分析揭示miR-17~92簇可能调控与性别无关的性腺发育方面，特别是与细胞增殖及其调控相关的分子途径。
与对照组相比，miR-17~92敲除（KO）性腺在E11.5时体积较小，大约是对照组的一半，但在E13.5之前突变体和对照组胚胎的整体大小相似。
在性别决定阶段之前，通过双重免疫荧光分析显示，突变体性腺的生殖嵴含有较少的增殖前体细胞，但在性别决定阶段（E11.5）时，与对照组相似。
分析表明miR-17~92簇调控了双潜力性腺嵴的正常生长所必需的分子途径。
通过单细胞测序，作者发现与对照组相比，miR-17~92敲除性腺中的Sertoli细胞（一种雄性特有的细胞类型）数量减少，表明这些细胞的分化在没有miR-17~92簇的情况下受到了影响。
在稍后阶段（E11.75）的分析中确认了Sertoli细胞在miR-17~92突变体中也存在，但数量较XY对照性腺在E11.5时少，这表明miR-17~92簇对于塞托利细胞分化的程度和时机都是必需的。
miR-17~92簇通过影响基因表达来调控性腺发育，尤其是在Sertoli细胞分化和Sry基因表达的调控中起着关键作用。
研究发现，miR-17~92簇的缺失导致预测目标基因在突变性腺中上调，而非目标基因表达也受到影响，但变化方向不定。
miR-17~92簇的四个“种子家族”在调控基因网络中起着微调作用，影响性腺前体细胞的分化。
在XY突变性腺中，WNT信号通路基因（对卵巢分化至关重要）和两个关键卵巢发育因子Foxl2和Fst上调，表明miR-17~92簇在抑制这些雌性促进基因和信号通路中起作用。
尽管Sox9不是miR-17~92簇预测的靶基因，但Sox9在突变前体细胞中表达下调，这对于睾丸发育至关重要。
Sry蛋白在XY突变性腺中的表达时间延迟，数量减少，这与SOX9蛋白表达的不足和Sertoli细胞分化的缺陷有关。
Sry基因必须在小鼠性别决定阶段的关键时间窗口内起作用以诱导睾丸分化，miR-17~92簇的缺失导致Sry表达延迟，进而影响SOX9的上调和Sertoli细胞分化。
在miR-17~92敲除（KO）前体细胞中，通过免疫荧光检测卵巢标记FOXL2，发现这些细胞在性别决定窗口之后不久（E11.75）激活FOXL2，并在所有后续阶段持续表达。
FOXL2的激活与XX对照性腺中观察到的情况相似，并在Sry表达启动后发生，这与由于Sry和Sox9表达延迟导致XY突变性腺中颗粒细胞分化的假设一致。
在E12.0时，大多数表达FOXL2的细胞也表达SOX9，但XY miR-17~92 KO性腺中也存在许多FOXL2+ SOX9-细胞，表明许多颗粒细胞前体直接从未分化的前体细胞分化而来。
这些结果表明突变前体细胞经历了性别模糊的短暂状态，这一状态以雌性和雄性途径的同时启动为特征。
与E12.0相比，在E12.5时大多数FOXL2+细胞不表达SOX9，此外，雌性特异性标记物在XY突变性腺中上调，而雄性特异性标记物下调。
到E14.5时，XY突变性腺中只剩下少数散在的SOX9+细胞，表现出包括FOXL2+支持细胞、减数分裂生殖细胞和缺乏雄性特异性细胞群或结构的正常卵巢发育，证明了完全的雄性到雌性初级性别逆转。
最后，尽管小鼠Foxl2基因在其3'UTR区域有一个经过验证的miR-17结合位点，并且Foxl2的过表达能在转基因小鼠中诱导雄性到雌性的性别逆转。
但作者诱导了Foxl2 3'UTR中miR-17结合位点的消除，发现并没有产生性别分化效应，这可能是因为在单个基因中消除单个miRNA靶位点不足以显著影响雌性途径。
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