y染色体上有哪些基因,主要集中在男性决定、精子生成、性腺发育相关区域,主流研究确认的核心编码基因包含SRY、AZF家族、TSPY、RPS4Y1、ZFY、UTY、KDM5D等,其中SRY是睾丸启动的关键基因,AZF区基因缺失是男性少弱精、无精症的常见遗传原因,这些基因大多只在男性体内表达,女性没有Y染色体,不会携带这类基因;但Y染色体大部分区段不能和X染色体重组,大量序列是重复序列,不属于编码蛋白的功能基因,只有少数区段存在稳定的蛋白编码基因,该清单适用于人类Y染色体,不适用于其他哺乳动物。
y染色体上的关键功能基因
SRY,性别决定基因,定位在Yp11.3,它的表达产物可以启动胚胎睾丸分化通路,胚胎在没有SRY时,性腺会默认向卵巢方向发育。SRY发生突变或者缺失,会出现46,XY核型但性腺发育偏向女性的性反转情况。
AZF区域基因,分为AZFa、AZFb、AZFc三个亚区,是精子发生的核心基因簇,包含USP9Y、DDX3Y、RBMY、DAZ等基因。DAZ基因只在睾丸组织表达,调控精原细胞增殖分化,AZFc的DAZ缺失在不育人群里检出占比更高。
TSPY,睾丸特异性蛋白Y基因,属于多拷贝重复基因,主要在精原细胞中表达,参与精原细胞的增殖调控,拷贝数量波动会对精子生成效率带来一定影响。
ZFY,锌指蛋白Y基因,编码锌指转录因子,早期胚胎和生殖细胞中都有表达,和性腺细胞的存活、早期生殖细胞发育有关,同源基因ZFX位于X染色体。
下面是其他稳定存在的编码基因:
- RPS4Y1:核糖体蛋白基因,参与蛋白翻译过程
- UTY:组蛋白去甲基化相关基因,调控表观修饰
- KDM5D:赖氨酸去甲基化酶,参与生殖细胞表观调控
- AMELY:牙釉蛋白Y同源基因,常用来做性别鉴定标记
y染色体基因的分区特点
人类Y染色体分成拟常染色体区和Y特异区,拟常染色体区基因可以和X染色体同源区段发生重组,RPS4Y1、ZFY就属于这类;Y特异区也就是NRY区,几乎不发生重组,SRY、AZF全部落在这个区段,NRY区重复序列占比很高,很多序列不会转录翻译形成蛋白质,不能算作功能编码基因。
拟常染色体区的基因,男性和女性都可以携带同源版本,只是男性在Y上多一个拷贝,这类基因不会单独决定男性特征,只有NRY区独有的基因,才是男性特异性性状的遗传基础。
检测Y染色体基因,临床上多用于男性不育遗传学筛查,也就是AZF缺失检测,常规染色体核型只能看到Y染色体存在与否,无法识别AZF这类微小的基因片段缺失,需要单独做Y染色体微缺失检测。
不同人群Y染色体的拷贝数、重复序列存在差异,个别基因的拷贝数量在正常男性之间也会不一样,不能仅凭单一基因的拷贝变化直接判定患病。