近日，浙江萬(wàn)里學(xué)院錢國(guó)英、葛楚天教授團(tuán)隊(duì)與美國(guó)杜克大學(xué)Blanche Capel教授團(tuán)隊(duì)合作，在龜鱉動(dòng)物性別決定研究領(lǐng)域取得重要進(jìn)展。5月11日，該研究成果以 “The histone demethylase KDM6B regulates temperature- dependent sex determination in a turtle species” （組蛋白去甲基化酶KDM6B調(diào)控一種龜?shù)臏囟纫蕾囆托詣e決定）為題，發(fā)表在國(guó)際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《Science》（《科學(xué)》）上。這是寧波地區(qū)首次在《Science》期刊上發(fā)表研究論文，是一次歷史性的突破。

溫度依賴型性別決定（temperature-dependent sex determination，TSD），是一種奇特的表型可塑性現(xiàn)象，其特征是動(dòng)物缺乏性染色體，性別完全取決于胚胎發(fā)育的環(huán)境溫度，常見(jiàn)于爬行動(dòng)物（如龜）。自1966年Charnier發(fā)現(xiàn)TSD現(xiàn)象以來(lái)，其分子機(jī)理一直是未解之謎。TSD機(jī)制的解析主要在于解答兩個(gè)科學(xué)問(wèn)題：（i）哪個(gè)（些）基因啟動(dòng)未分化性腺向睪丸或卵巢分化？（ii）溫度如何調(diào)控這些基因的表達(dá)？該團(tuán)隊(duì)前期通過(guò)新建立的基因功能研究方法，鑒定了一個(gè)啟動(dòng)中華鱉和紅耳龜雄性性腺分化的關(guān)鍵基因Dmrt1（Development, 2017；Scientific Reports, 2017）。因此，破譯TSD分子機(jī)制的關(guān)鍵在于解析溫度通過(guò)何種機(jī)制激活或抑制性腺分化啟動(dòng)基因的表達(dá)？

表觀調(diào)控機(jī)制，包括組蛋白修飾、DNA甲基化和非編碼RNA，能將環(huán)境因素和基因表達(dá)聯(lián)系起來(lái)，而TSD動(dòng)物雌雄個(gè)體基因組DNA序列完全一致，性別性狀卻差異顯著，因此表觀遺傳很可能參與調(diào)控TSD。錢國(guó)英、葛楚天教授團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，組蛋白H3第27位賴氨酸(H3K27)去甲基化酶KDM6B在紅耳龜未分化性腺中呈現(xiàn)溫度依賴型二態(tài)性表達(dá)分布，并且溫度置換實(shí)驗(yàn)顯示，在性腺分化前，Kdm6b能快速響應(yīng)溫度變化。令人驚奇的是，他們通過(guò)RNA干擾將產(chǎn)雄溫度（male-producing temperature, MPT）胚胎Kdm6b敲低后發(fā)現(xiàn)，80-87%的MPT胚胎出現(xiàn)雄性向雌性性逆轉(zhuǎn)。他們還發(fā)現(xiàn)，KDM6B通過(guò)消除啟動(dòng)子區(qū)H3K27三甲基化標(biāo)記，直接促進(jìn)紅耳龜雄性性別決定基因Dmrt1的表達(dá)。并且，Dmrt1的過(guò)表達(dá)能夠恢復(fù)由Kdm6b缺陷引起的性逆轉(zhuǎn)。該項(xiàng)研究闡明了Kdm6b在紅耳龜TSD中的生物學(xué)功能及其作用機(jī)制，為“表觀遺傳機(jī)制調(diào)控TSD”假說(shuō)提供了首個(gè)直接的遺傳證據(jù)，繼而為進(jìn)一步破譯TSD機(jī)制奠定基礎(chǔ)。