专家点评 PLOS Genet︱上海海洋大学陈良标/胡鹏团队揭示Kdm6bb核转位驱动罗非鱼温度性逆转新机制

性别决定与分化是生物发育的核心事件之一，传统研究多集中于性染色体与性别决定基因等遗传因子。近年来，表观遗传调控机制在性别决定中的作用逐渐受到关注，尤其在温度依赖的性别决定（TSD）及性逆转领域，相关研究取得了显著进展。DNA甲基化、组蛋白修饰及非编码 RNA 等表观遗传调控机制，为解析性别决定与分化过程中环境与遗传的互作提供了新视角，但目前对于性别决定与分化的调控机制仍有许多未知。

本项研究聚焦于尼罗罗非鱼温度依赖的性逆转的分子机制，深入探究了组蛋白去甲基化酶Kdm6bb的作用，并取得了重要进展，具有多方面重要意义。研究中将转录组学与CUT&Tag测序相结合，系统全面地剖析了高温诱发罗非鱼性逆转后，基因表达层面及 H3K4me3、H3K27me3等组蛋白修饰层面的改变。结果显示，在高温条件下，尼罗罗非鱼性腺中的雄性相关基因（amh、dmrt1、gsdf）显著上调，而雌性相关基因（wt1a和foxl3）则受到抑制。更值得注意的是，上述性别相关基因启动子区域的H3K27和H3K4甲基化修饰出现变化，这一关键关联为后续深入研究提供了线索。进一步的研究确定Kdm6bb为尼罗罗非鱼性别调控的核心突破。借助CRISPR/Cas9基因敲除技术，研究人员证实了Kdm6bb对H3K27甲基化水平的影响，以及其在性别决定过程中的作用。此外，研究还发现了Kdm6bb的可变剪接在温度依赖的性逆转中的独特作用机制，揭示了kdm6bb转录本中内含子8的可变剪接对于其核定位的功能，强调了不同剪接体通过调控亚细胞定位在性逆转中的差异作用，为性别决定领域的研究开辟了新的视角。

该研究的实验设计和验证过程非常严谨，通过多个前沿组学分析，提供了温度依赖性性逆转中组蛋白修饰谱和基因表达谱；运用CRISPR/Cas9敲除等实验，证了kdm6bb可变剪接对于其在温度诱导性别反转中正常亚细胞定位和功能的重要性。这项研究不仅增进了我们对尼罗罗非鱼性逆转分子机制的理解，还突出了不同表观遗传调控机制协同互作在性别决定中的重要性，为表观遗传研究和水产养殖提供了新见解。

罗大极（研究员，中国科学院水生生物研究所，国家杰青）

鱼类性别决定方式多种多样，既有遗传决定型又有环境决定型，几乎涵盖了动物所有性别决定类型，且性别可塑性极强。仅罗非鱼，不同品种之间的性别决定方式都不尽相同。其中尼罗罗非鱼（Nile tilapia）是深受全球消费者青睐的品种之一，它是XX/XY性别决定类型，有趣的是高温能诱导雌性个体性逆（反）转为生理雄性个体。至今尚未解析其复杂调控机制。2023年，季相山教授团队报道了高温通过介导尼罗罗非鱼组蛋白去甲基化酶Kdm6bb的可变剪接（Kdm6bb-tv1可变剪接内含子5的保留产生Kdm6bb-tv2）导致性逆转的调控机制。

近日，陈良标教授团队通过性腺转录组学联合多种组蛋白甲基化测序重新揭示了H3K27去甲基化酶Kdm6bb是高温介导尼罗罗非鱼性逆转的关键因素。Kdm6bb入核后调控诸多性别分化基因的H3K27去甲基化促进尼罗罗非鱼性逆转。此外，高温如何影响Kdm6bb入核机制尚不明确。该研究新发现了调控Kdm6bb入核（nuclear translocation）的内含子8，而高温影响尼罗罗非鱼Kdm6bb入核正是通过调控内含子8的保留，而不是已报道的内含子5。该研究帮助我们从Kdm6bb多样化的可变剪接异构体（isoform）和蛋白的亚细胞定位对其功能影响两个角度理解高温介导尼罗罗非鱼性逆转这一过程，为揭示性逆转的复杂调机制提供了新的组学和实验数据。