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Sox (SRY-related HMG-box)基因是一类与哺乳动物睾丸决定基因SRY(Sex determination Region of Y chromosome)相关的转录因子,它们广泛存在于整个动物界中,在软骨形成、造血、神经系统发育、晶状体形成、以及性别决定和分化等多个过程中起着关键作用。迄今为止,在无脊椎动物和脊椎动物中分别鉴定出了10个和40个Sox基因(基因片段),根据所编码氨基酸序列的相似性以及基因结构、功能的差异,Sox家族可分为11个亚族(A-K)。在人和小鼠中,鉴定出20个Sox基因,而在硬骨鱼类红鳍东方纯和青鳉中,已分别鉴定出24个和15个。由于硬骨鱼类特有的基因组复制,其拥有的Sox基因应远远高出这个数目,有必要全面分离硬骨鱼类Sox家族成员,解析其进化历程。此外,对Sox家族在性别决定与分化过程中作用的研究也主要集中于哺乳动物及个别Sox基因,Sox家族在性别决定与分化过程中的作用还缺少整体的认识。因此,本研究从基因组水平以及性腺转录组水平对尼罗罗非鱼的Sox家族成员进行了分离鉴定和生物信息学分析,同时基于本实验室尼罗罗非鱼孵化后5、30、90、180天雌、雄性腺共8个转录组测序结果构建了Sox家族成员的表达模式图谱,分析了Sox基因整个家族在鱼类性别决定与分化以及性腺发育过程中的潜在作用；另一方面,由于Sox9及其同源基因Sox9a/b分别在哺乳动物和青鳉的性别决定与分化过程中被证明起着关键作用,本研究通过TALEN敲除尼罗罗非鱼Sox9a/b进一步对它们在性腺发育中的可能作用进行了探讨。基于尼罗罗非鱼基因组序列以及8个转录组数据,通过HMG同源比对搜索,我们从尼罗罗非鱼中共分离鉴定了27个Sox基因,分属于7个亚族,即B亚家(B1:Sox1a、Sox1b、Sox2、Sox3、Sox19); B2:Sox14a、Sob14b、Sox21);C亚族(Sox4a、Sox4b、Sox11a、Sox11b、); D亚族(Sox5、Sox6a、Sox6b、Sox13);E亚族(Sox8a、Sox8b、Sox9a、Sox9b、Sox10a、Sox10b); F亚家族(Sox7、Sox17、 Sox18); H亚族(Sox30); K亚族(Sox32)。氨基酸序列比对结果显示这27个Sox基因在HMG-box区域上高度保守。现有的观点认为除Sry以外的所有Sox编码的HMG结构域编码的第5-10个氨基酸残基均为RPMNAF,但本研究分离的罗非鱼Sox30和Sox32基因HMG结构域编码的第5-10个氨基酸残基均为RPLNAF,我们进一步发现这种差异现象仅存在于尼罗罗非鱼的Sox30基因和所有的Sox32基因。通过对孵化后5、30、90、180天尼罗罗非鱼雌、雄性腺共8个转录组数据进行分析,我们发现尼罗罗非鱼20个Sox基因在性腺中均有表达。其中10个Sox存在较为明显的性别差异,4个成员(Sox3、Sox9a、Soxlla、Soxllb)在雌性中的表达明显高于雄性,6个成员(Sox4a、Sox4b、Sox7、Sox9b、Sox17、 Sox30)在雄性中的表达明显高于雌性。氨基酸序列比对结果、系统进化分析及基因结构分析显示Sox9基因在进化上是保守的。通过RT-PCR进行的组织分布表明Sox9a在脑、垂体、鳃、心脏、脾脏中表达,在雌鱼的肾脏中也有表达；Sox9b在脑、垂体、鳃、肝脏、肌肉中表达,在雌鱼的肾脏、头肾以及雄鱼的心脏、脾脏和精巢中也有表达。本研究还通过real-timePCR研究了Sox9a/b在尼罗罗非鱼正常性腺发育过程中的表达模式,Sox9a在孵化后5、30天一直维持着较高的表达水平,随后在孵化后90、180天大幅降低,而Sox9b在孵化后5、30天的表达逐步升高且同样在孵化后90、180天大幅降低,这也与Sox9a/b在转录组中的表达规律一致。Sox9a/b转录调控分析结果显示,只有Sox9b能明显抑制Sfl对Cypl9ala启动子的转录激活作用,且这种抑制作用存在明显的剂量依赖性。为了研究Sox9a/b在尼罗罗非鱼性腺发育中的作用,采用TALEN (Transcription activator-like effector nucleases)技术对Sox9a/b进行了基因敲除。本研究仅对Sox9a的结果进行了检测,初步结果显示,TALEN能高效地对Sox9a基因进行编辑,与对照组相比,3月龄Sox9a敲除个体雄鱼组织学观察显示精巢出现了异常,有的减数分裂受到影响,精母细胞和精子细胞大量减少,精小叶退化；有的精原细胞大量退化,没有出现精母细胞和精子细胞,同时体细胞大量增生。免疫组化结果进一步显示在敲除个体雄鱼精巢中检测到了Amh、Cyp11b2、Dmrtl的阳性信号,但与对照组相比存在较小差异。综上所述,本研究在尼罗罗非鱼基因组中分离到27个Sox基因,分属于7个亚族。转录组分析表明20个尼罗罗非鱼Sox基因均在性腺表达,它们可能在尼罗罗非鱼性腺发育、性别决定及分化过程中起重要作用。对Sox9a/b的转录调控研究表明,Sox9b在性腺发育中可能参与了雌激素合成酶Cypl9ala的转录调控；而Sox9a对于精原细胞的减数分裂,精原细胞和精母细胞以及精小叶的维持有着重要作用。