人類性別決定基因（SRY）的檢測(cè)及其臨床應(yīng)用

陳勇周華蓉林曉容

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人類性別決定基因（SRY）的檢測(cè)及其臨床應(yīng)用

陳勇1★周華蓉2林曉容3

目的探討SRY基因與兩性性別發(fā)育的關(guān)系。方法提取40例健康人外周血總DNA，加入SRY基因的特異性擴(kuò)增引物和內(nèi)參引物，運(yùn)用聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR）技術(shù)進(jìn)行 SRY基因擴(kuò)增，后經(jīng)瓊脂糖凝膠電泳進(jìn)行檢測(cè)。結(jié)果40例的基因組DNA經(jīng) PCR擴(kuò)增后在500 bp和600 bp之間出現(xiàn)β-actin條帶，與預(yù)期的大小為517 bp的β-actin片段相吻合，說(shuō)明本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)條件的可靠性和準(zhǔn)確性。其中20例男性在600 bp至700 bp之間出現(xiàn)條帶，與預(yù)期的SRY的677 bp 片段大致相符，而20例女性則無(wú)677 bp 片段產(chǎn)生。用該方法檢測(cè)一例外生殖器異常，染色體為46，XY社會(huì)性別為女性的患者，其SRY檢測(cè)結(jié)果為陽(yáng)性。結(jié)論SRY基因陽(yáng)性是雄性決定基因，用PCR技術(shù)擴(kuò)增SRY 基因能快速準(zhǔn)確檢出Y染色體。SRY基因的檢測(cè)對(duì)性連鎖遺傳性疾病和單基因突變病的無(wú)創(chuàng)性產(chǎn)前診斷有重要意義。

SRY基因 ； PCR

20世紀(jì)80年代英國(guó)科學(xué)家分離并獲得高度保守的單拷貝基因，同時(shí)發(fā)現(xiàn)在染色體上只要有該基因就能發(fā)育為雄性。1990年SRY（Sex determing region on Y chromosome）基因的發(fā)現(xiàn)是人類性別決定領(lǐng)域的重大突破[1]。SRY指Y染色體上具體決定生物雄性性別的基因片段。人的SRY基因位于Yp11.3，只含有一個(gè)外顯子，沒(méi)有內(nèi)含子，轉(zhuǎn)錄單位長(zhǎng)約1.1 kb，編碼一個(gè)204氨基酸的蛋白質(zhì)[2]。自Sinclairt J從Y短臂上的1A1區(qū)域分離出SRY基因以來(lái)，已有大量證據(jù)表明SRY 在性別決定及分化過(guò)程中起著非常重要的作用，是人類睪丸決定因子（testis determing factor，TDF）的最佳候選基因[3]。2003年6月19日,佩基實(shí)驗(yàn)室和華盛頓大學(xué)基因測(cè)序中心的合作者們，發(fā)表了Y染色體DNA序列及其分析，其中很多有趣和重要的發(fā)現(xiàn)。Y染色體測(cè)序結(jié)果也許是迄今人類基因組測(cè)序中結(jié)果最有趣的。我們知道一些遺傳病與性別有一定關(guān)系的[4]，例如Y連鎖遺傳病中的外耳道多毛癥，這種病只發(fā)生在男性身上，如能及時(shí)檢測(cè)出SRY基因則能很好地避免悲劇的發(fā)生，減少家庭及社會(huì)的負(fù)擔(dān)，因此探索SRY基因?qū)︶t(yī)學(xué)，遺傳學(xué)，優(yōu)生學(xué)，動(dòng)物育種學(xué)，法醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的研究和應(yīng)用具有重要意義。

1 材料和方法

1.1 材料

1.1.1 對(duì)象

2009年9月期間的健康體檢標(biāo)本40例，其中正常男性和女性各為20例，正常女性樣本可以作為該SRY基因擴(kuò)增的陰性對(duì)照。

1.1.2 提取外周血DNA試劑

采用的是北京天根全血基因組DNA提取試劑盒。

1.1.3 PCR 試劑

PCR擴(kuò)增試劑均為Promega公司產(chǎn)品，包括耐熱DNA聚合酶（5 U/μL），MgCl2（25 mmol/L）和10×Reaction Buffer。

1.2 方法

1.2.1 人外周血DNA的提取

嚴(yán)格按照北京天根全血基因組DNA提取試劑盒說(shuō)明書進(jìn)行。

王登佩把那包豬頭肉放在餐桌上擺好，穎春給我們炒了兩菜便出去守雜貨店了，我從消毒柜里拿出酒杯筷子，兩人便喝了起來(lái)。

1.2.2 目的片段的擴(kuò)增

1.2.2.1 設(shè)計(jì)引物

參照參考文獻(xiàn)[5]并運(yùn)用Primer5.0軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，引物序列見(jiàn)表1：

1.2.2.2 PCR 反應(yīng)體系

通過(guò)參照參考文獻(xiàn)[6]，最終確定反應(yīng)體系如表2：

1.2.2.3 循環(huán)參數(shù)

94℃預(yù)變性5 min，94℃變性30 s，60℃退火30 s，72℃延伸30 s，34個(gè)循環(huán)，72℃延伸10 min，然后4℃保存。

1.2.3 電泳檢測(cè)

取PCR產(chǎn)物8 μL，在含有0.5 μg/mL溴化乙錠的2%瓊脂糖凝膠中進(jìn)行電泳分析。電泳條件：電壓100 V，時(shí)間50 min。凝膠成像分析系統(tǒng)觀察電泳結(jié)果。

1.2.4 測(cè)序驗(yàn)證

將PCR擴(kuò)增產(chǎn)物經(jīng)瓊脂糖凝膠回收純化后送上海生工生物工程技術(shù)服務(wù)有限公司測(cè)序，將測(cè)序產(chǎn)物經(jīng)BLAST比對(duì)，完全符合SRY基因序列。

2 結(jié)果

2.1 SRY基因擴(kuò)增結(jié)果

40例的基因組DNA經(jīng) PCR擴(kuò)增后在500 bp和600 bp之間出現(xiàn)β-actin條帶，與預(yù)期的517 bp的β-actin片段相吻合，說(shuō)明本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)條件的可靠性和準(zhǔn)確性。其中20例男性在600 bp至700 bp之間出現(xiàn)條帶，與預(yù)期的SRY 677 bp 的片段大致相符，而20例女性則無(wú)677 bp 片段產(chǎn)生，由此可得出結(jié)論SRY是男性決定基因。圖1為40例正常男女的PCR結(jié)果。

表1 引物序列Table 1 Primer sequences

圖1 40例正常男女的PCR結(jié)果Figure 1 The PCR result of 40 cases of normal male and female

PCR結(jié)果：1～8號(hào)、17～24號(hào)、33～36號(hào)泳道為正常女性，9～16號(hào)、25～32號(hào)、37～40號(hào)泳道為正常男性，M泳道為杭州博日公司的DL-100 Marker。

2.2 SRY基因的部分測(cè)序圖

將PCR產(chǎn)物經(jīng)瓊脂糖凝膠電泳后，切割下含SRY部分瓊脂糖經(jīng)DNA純化后進(jìn)行測(cè)序分析，圖2顯示的是部分測(cè)序的圖譜，經(jīng)NIBI BLAST比對(duì)后完全符合SRY基因序列。

圖2 SRY基因的部分測(cè)序圖Figure 2 Sequencing diagram of SRY gene

2.3 SRY基因檢測(cè)的臨床應(yīng)用

一例15歲社會(huì)性別為女性的患者，以月經(jīng)未來(lái)潮來(lái)我院婦產(chǎn)科就診，后經(jīng)B超診斷為先天性無(wú)子宮，后經(jīng)染色體檢查，其核型為46，XY。結(jié)論為染色體性別與社會(huì)性別不符。其核型圖及SRY電泳圖如圖3，圖4所示。

圖3 患者的核型圖Figure 3 Karyogram of patient

圖 4 患者的PCR結(jié)果Figure 4 PCR result of patient

3 討論

以往的研究表明[7]，SRY基因在睪丸發(fā)育早期，發(fā)揮短時(shí)間的啟動(dòng)作用，可調(diào)節(jié)某些基因，但又受制于另一些基因，這些基因相互作用，決定著性別的分化發(fā)育。人類性別的形成包括性別決定和性別分化2個(gè)過(guò)程, 性別決定屬于XY型，即由性染色體XX決定女性、XY決定男性。胎兒時(shí)，人類性別發(fā)育就由Y染色體上的性別決定基因而決定，此基因突變、易位或缺失可導(dǎo)致發(fā)育異常[8]。Y染色體上95%是男性特異區(qū)域,里面含有和男性有關(guān)的基因，不和其它染色體進(jìn)行DNA重組來(lái)交換遺傳物質(zhì)，不重組導(dǎo)致遺傳物質(zhì)缺乏活力，不斷積累壞的突變、又不能有效獲得好的變化，這是Y染色體不斷走向滅亡的主要原因之一。而性別分化除與性染色體有關(guān)外，還與諸多基因有關(guān)。一個(gè)正常男性的形成至少需要Y染色體上的睪丸決定因子（TDF）和H-Y抗原基因、X染色體上的AR基因、常染色體上的5-α還原酶基因等基因的協(xié)同作用。1990年，Sinclair等克隆到了Y染色體上的性別決定區(qū)域SRY。大量實(shí)驗(yàn)證明SRY是TDF的最佳候選基因，是人類性別形成的主要基因，但不是決定人類性別的唯一基因。人類性別的形成實(shí)際上是以SRY基因?yàn)橹鲗?dǎo)的、多基因參與的、有序協(xié)調(diào)表達(dá)的生理過(guò)程[9]。

本實(shí)驗(yàn)基于對(duì)基因組DNA具有高度選擇性的高分子膜材料，只需少數(shù)幾個(gè)步驟即可完成提取過(guò)程，在短時(shí)間內(nèi)完成高純度DNA的提取，無(wú)需昂貴的設(shè)備，完全避免采用有毒或是具有危險(xiǎn)性的試劑，如苯酚，氯仿等。在實(shí)驗(yàn)方法方面，為了最大限度地降低PCR的假陽(yáng)性擴(kuò)增，我們采用了樣品制備和擴(kuò)增隔離的方法以及抽換室內(nèi)空氣和全部使用一次性吸頭、離心管。從而使污染控制到最低程度，保證了結(jié)果的準(zhǔn)確性。

使用自行設(shè)計(jì)的引物進(jìn)行SRY特異性基因的擴(kuò)增，成功的應(yīng)用于核型為46，XY患者的基因診斷，確認(rèn)該患者是男性，從而為該患者的變性手術(shù)提供了可靠的診斷依據(jù)[10]。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示SRY陽(yáng)性是男性決定基因，PCR技術(shù)提高了檢測(cè)SRY基因的特異性和靈敏度，縮短了操作時(shí)間，快速，準(zhǔn)確，特異性強(qiáng)。

[1] 焉波, 張思仲. 人類SRY基因的研究進(jìn)展[J]. 中華醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)雜志, 1995, 12(5): 282-286.

[2] Alvarez-Nava F, Martínez M C, González S, et a1. Fish and PCR analysis of the presence of Y-chromosme sequences in a patient with Xq-isochromosome and testicular tissues[J]. Clin Genet, 1999, 55(5): 356-610.

[3] Ottolenghi C, McElreavey K. Deletions of 9p and the quest for a conserved mechanism of sex determination[J]. Mol Genet Metab, 2000, 71(1-2): 397-404.

[4] 陳紅, 杜曉娟, 孫國(guó)賢, 等. 中國(guó)人SRY基因的分離、克隆及核苷酸序列分析[J]. 生物化學(xué)雜志, 1993, 9(2): 219-223.

[5] Bardoni B, Zanaria E, Guioli S, et al. A dosage sensitive locus at chromosome Xp21 is involved in male to female sex reversal[J]. Nat genet, 1994, 7(4): 497-501.

[6] 易萍, 李力, 顏耀華, 等. 應(yīng)用母親血漿常規(guī)PCR技術(shù)進(jìn)行胎兒性別鑒定[J]. 中國(guó)婦幼保健, 2006, 21(6): 836-837.

[7] Koopman P, Gubbay J, Vivian N, et al. Male development of chromosomally female mice transgenic for Sry[J]. Nature, 1991, 351(6322): 117-121.

[8] 王崇新, 馬咸成, 葉大勛, 等. 多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)檢測(cè)睪丸女性化綜合征患者的Y染色體[J]. 中國(guó)優(yōu)生與遺傳雜志, 1996, 4(5): 26-27.

[9] Wu J B, Chen K, Li Y, et al. Regulation of monoamine oxidase A by the SRY gene on the Y chromosome[J]. FASEB J, 2009, 23(11): 4029-4038.

[10] Akbas E, Soylemez F, Hallioglu O, et al. Analysis of the SRY gene in a girl with 45, X/46, XY genotype[J]. Genet Couns, 2009, 20(3): 249-254.

The detection and clinical application of human sex determination gene on Y chromosome by PCR

CHEN Yong1★, ZHOU Huarong2, LIN Xiaorong3
(1.Department of Medical Laboratory, First Affiliated Hospital of Fujian Medical University, Fujian, Fuzhou 350005, China; 2.Department of Hematology, Af fi liated Union Hospital of Fujian Medical University, Fujian, Fuzhou 350001, China; 3.Department of Medical Laboratory, Second Affiliated Hospital of Fujian Medical University, Fujian, Quanzhou 362000, China)

Objective To investigate the relationship between sex determination gene on Y chromosome (SRY) gene and sexual development. Methods Peripheral blood total DNA were extracted in 40 cases of healthy persons, which adding SRY gene-speci fi c ampli fi cation primers and internal control primers. Then the SRY gene were ampli fi cated by polymerase chain reaction (PCR) technology and detected by agarose gel electrophoresis. Results 40 cases of genomic DNA appeared β-actin bands between 500 bp and 600 bp after PCR ampli fi cation, which coincided with the expected size of 517 bp of β-actin fragment, showed that the experimental conditions were reliable and accurate. 20 cases of male appeared bands between 600 bp and 700 bp, which coincided with the expected size of 677 bp fragment, while 20 cases of female without 677 bp fragment. A case of genital abnormalities patient was detected by this method, which chromosome as 46, XY, gender female, and the SRY test result was positive. Conclusion SRY gene was male-determining gene, which ampli fi ed by PCR, could be rapidly and accurately detected on the Y chromosome. It is important to detect the SRY gene for the non-invasive prenatal diagnosis of sex-linked genetic diseases and single gene mutation disease.

Sex determining region on Y chromosome； PCR

1.福建醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院檢驗(yàn)科，福建，福州350005 2.福建醫(yī)科大學(xué)附屬協(xié)和醫(yī)院，福建，福州 350001 3.福建醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院檢驗(yàn)科，福建，泉州 362000

★通訊作者：陳勇，E-mail:chenyon_bear@yahoo.com.cn