Testis-determinirajući faktor(TDF), odnosno faktor određivanja testisa, znan i i kao regija Y koja određuje spol (SRY) je protein koji veže DNK (poznat i kao genski regulatorni protein / faktor transkripcije) kodiran genom SRY, koji je odgovoran za iniciranje muškog spola određivanje spola u terijskih sisara (placentni sisari i torbari). SRY je bezintronski spolno određujući gen koji na Y-hromosomu. Mutacije u ovom genu dovode do niza poremećaja razvoja spola (DSD) sa različitim efektima na fenotip i genotip jedinke.
TDF je član porodice SOX (gena sličnih kutiji SRY) porodice proteina koji vežu DNK. Kada se kompleksira sa proteinom SF1, TDF djeluje kao faktor transkripcije koji izaziva pojačanu regulaciju ostalih faktora transkripcije, što je najvažnije SOX9-a. Njegov ekspresija uzrokuje razvoj primarnih spolnih vrpci, koji se kasnije razvijaju u seminiferne tubule. Ove vrpce formiraju se u centralnom m dijelu još nediferencirane gonade, pretvarajući je u testis. Sada inducirane Leydigove ćelije testisi počinju lučiti testosteron, dok Sertolijeve proizvode antiMüllerovski hormon. Efekti SRY gena obično se javljaju 6-8 sedmica nakon formiranja fetusa i inhibira rast feminiziranih anatomskih struktura kod muškaraca. Također djeluja na razvijanju dominantnih muških karakteristika.
Razvoj i regulacija gena
Evolucija SRY može nastati duplikacijom gena za X hromosom vezanog SOX3 , člana porodice Sox. Do ove duplikacije došlo je nakon podjele između monotremmata i Theria. Monotrematima nedostaje SRY, a neki od njihovih spolnih hromosoma imaju homologiju sa spolnim hromosomima ptica. SRY je gen koji se brzo razvija, a njegovu regulaciju je bilo teško proučiti, jer određivanje spola nije visoko konzervirana pojava u životinjskom carstvu. Razlikuje se među vrstama, čak i unutar Marsupialia i Placentalia, koja imaju SRY u svom procesu određivanja spola, djelovanjem SRY . Genska sekvenca se također mijenja; dok je jezgro gena, grupa visoke pokretljivosti (HMG), konzerviran među vrstama, druge regije gena nisu. SRY je samo jedan od četiri gena na ljufdskom Y hromoomu za koja se pokazalo da su nastali iz originalnog Y hromosoma. Ostali geni na ljudskom romosomu Y nastali su iz autosoma koji je spojen sa originalnim Y-onom.
Regulacija Gen SRY ima malo zajedničkog sa genima za određivanje spola drugih modelnih organizama, zbog čega su miševi glavni model istraživanja organizama koji se mogu koristiti za njegovo proučavanje. Razumijevanje njegove regulacije je dodatno komplicirano jer čak i među vrstama sisara postoji malo konterviranih proteinskih sekvenci. Jedina konzervirana grupa između miševa i drugih sisara je grupa visoke pokretljivosti (HMG) regije koja je odgovorna za vezivanje DNK. Mutacije u ovoj regiji rezultiraju reverzijom spola, gdje u nekoj fazi jedinka mijenja dotadašnji, u suprotni spol. Budući da ima malo konzerviranih sekvenci, promotor SRY, regulatorni elementi i regulacija nisu dobro shvaćeni. Unutar srodnih grupa sisara postoje homologije u prvih 400-600 parova baza uzvodno od početnog mjesta translacije. In vitro studije promotora ljudskog SRY pokazale su da je za funkciju promotora potrebna regija od najmanje 310 bp uzvodno do početnog translacijskog mesta. Dokazano je da naa ekspresiju ljudskog promotora SRY , utiču vezanje tri transkripcijska faktora, steroidogeni faktor 1 (SF1), specifični protein 1 (transkripcijski faktor Sp1) i Wilmsov tumorski protein 1 (WT1).
Regija promotora ima dva Sp1 vezna mjesta, na –150 i –13 koja funkcioniraju kao regulatorna mjesta. Sp1 je faktor transkripcije koji veže konsenzusne sekvence bogate GC-om, a mutacija mesta vezanja SRY dovodi do smanjenja transkripcije gena za 90%. Studije SF1 rezultirale su manje određenim rezultatima. Mutacije SF1 mogu dovesti do inverzije spola, a delecija do nepotpunog razvoja spolnih žlijezda. Međutim, nije jasno kako SF1 direktno komunicira s promotorom SR1. Promotorska regija također ima dva WT1 mjesta vezanja na –78 i –87 bp kodona ATG. WT1 je transkripcijski faktor koji ima četiri C-kraja cinkovog prsta i regiju N-kraja bogatu Pro/Glu-om i primarno funkcionira kao aktivator. Mutacija cinkovog prsta ili inaktivacija WT1 rezultira smanjenom veličinom muške spolne žlijezde. Delecija gena rezultira potpunom inverzijom (preokretom) spola. Nije jasno kako WT1 funkcionira u regulaciji SRY , ali neka istraživanja sugeriraju da to pomaže u stabilizaciji obrade poruka. Međutim, postoje hipoteze u vezi s ovom, jer je WT1 također odgovoran za ekspresiju antagonista muškog razvoja, DAX1, što znači preokret spola osetljiv na dozu, kritična regija nadbubrežne hipoplazije, na hromozomu X, gen 1. Dodatna kopija DAX1 kod miševa dovodi do reverzije spola. Nije jasno kako DAX1 funkcionira, a predloženo je mnogo različitih puteva, uključujući destabilizaciju transkripcije SRY i vezanje RNK. Postoje dokazi iz rada na suzbijanju muškog razvoja da DAX1 može ometati funkciju SF1, a zauzvrat transkripciju SRY, aktiviranjem korepresora.
Također postoje dokazi da protein GATA, koji veže 4 (GATA4) i FOG2 doprinose aktivaciji SRY, povezivanjem sa njegovim promotorom. Nije jasno kako ovi proteini reguliraju transkripciju SRY , ali FOG2 i GATA4 mutanti imaju značajno niže nivoe SRY transkripcije. FOG-ovi imaju motive na cinkovim prstima koji mogu vezati DNK, ali nema dokaza o interakciji FOG2 sa SRY. Studije sugeriraju da se FOG2 i GATA4 povezuju s proteinima koji prepravljaju nukleosome, što bi moglo dovesti do njihove aktivacije.
Funkcija Tokom gestacije, ćelije primordijalne spolne žlijezde koje leže duž urogenitalnog grebena nalaze se u bipotencijalnom stanju, što znači da imaju sposobnost da postanu ili muške ćelije (Sertolijeve i Leydigove ćelije) ili ženske ćelije (folikulske i tekine ćelije). TDF pokreće diferencijaciju testisa, aktivirajući muške specifične faktore transkripcije koji omogućavaju ovim bipotencijalnim ćelijama da se diferenciraju i razmnožavaju. TDF to postiže nadgulacijom SOX9-a, transkripcijskog faktora sa mjestom vezanja DNK vrlo sličnom TDF-ovima. SOX9 dovodi do regulacije faktora rasta fibroblasta 9 (Fgf9), što zauzvrat dovodi do daljnje regulacije SOX9. Kada se dostignu odgovarajući nivoi SOX9, bipotencijalne ćelije spolne žlijezde počinju se diferencirati u Sertolijeve ćelije. Pored toga, ćelije koje eksprimiraju TDF nastavit će se razmnožavati, formirajući primordijalni testis. Iako to predstavlja osnovni niz događaja, ovaj kratki osvrt treba uzeti s oprezom jer postoji mnogo više faktora koji utiču na spolnu diferencijaciju.
Djelovanje u jedru TDF protein sastoji se od tri glavne regije. Centralna regija obuhvata domen HMG (grupa visoke pokretljivosti), koji sadrži nuklearna sekvenca lokalizacije i djeluje kao domen koji veže DNK. Domen C-kraja nema konzerviranu strukturu, a domen N-kraja može se fosforilirati, kako bi se poboljšalo vezanje DNK. Proces započinje sa jedarnom lokalizacijom TDF-a, acetilacijom signalnih područja jdrne lokalizacije, što omogućava vezanje importina β i kalmodulina za TDF, olakšavajući njegov unos u ,edro. Kada se nađu u jedru, TDF i SF1 (steroidogeni faktor 1, drugi regulator transkripcije) slože se i vežu za TESCO (pojačivač jedra Sox9 specifičnog za testise), element testis-specifičnog pojačivača gena Sox9 u prekursorima Sertolijevih ćelija, uzvodno od početnog mjesta transkripcije gena. Konkretno, to je HMG regija TDF -a, koja se veže za manji žlijeb ciljane sekvence DNK, što dovodi do savijanja i odmotavanja DNK. Uspostavljanje ove posebne DNK "arhitekture" olakšava transkripciju gena Sox9. U jedrima Sertolijevih ćelija, SOX9 direktno cilja gen Amh, kao i gen za prostaglandin D-sintazu (Ptgds). Vezanje SOX9 za pojačivač u blizini promotora Amh omogućava sintezu Amh-a, dok vezanje SOX9 za gen Ptgds omogućava proizvodnju prostaglandina D2 (PGD2). Ponovni ulazak SOX9 u jedro olakšava se autokrinom ili parakrinom signalizacijom koju provodi D2 (PGD2). Ponovni ulazak SOX9 u jedro olakšava se autokrinom ili parakrinom signalizacijom koju provodi PGD2. SOX9 protein tada pokreće petlju pozitivne povratne informacije, koja uključuje SOX9, djelujući kao vlastiti faktor transkripcije i rezultirajući sintezom velikih količina SOX9.
SOX9 i diferencijacija testisa SF1 protein sam po sebi dovodi do minimalne transkripcije gena SOX9 u XX i XY bipotencijalnim ćelijama gonada duž urogenitalnog grebena. Međutim, vezanje kompleksa TDF-SF1 za pojačivač specifičan za testise (TESCO) na SOX9 dovodi do značajne regulacije gena samo u XY gonadi, dok je transkripcija u XX gonadi i dalje zanemariva. Dio ove regulacije postiže sam SOX9 kroz petlju pozitivnih povratnih informacija; poput TDF-a, SOX9 kompleksira sa SF1 i veže se za pojačivač TESCO, što dovodi do daljeg ekspresije SOX9 u XY gonadi. Dva druga proteina, FGF9 (faktor rasta fibroblasta 9) i PDG2 (prostaglandin D2), također održavaju ovu regulaciju. Iako njihovi tačni putevi nisu u potpunosti razumljivi, pokazalo se da su neophodni za kontinuiranu ekspresiju SOX9 na nivoima neophodnim za razvoj testisa.
Smatra se da su SOX9 i TDF odgovorni za ćelijsko-autonomnu diferencijaciju potpornih ćelijskih prekursora u spolnim žlijezdama u Sertolijeve ćelije, što je početak razvoja testisa. Pretpostavlja se da su ove početne Sertolijeve ćelije u centru spolne žlijezde polazna tačka talasa FGF9 koji se širi kroz XY gonadu u razvoju, što dovodi do daljnje diferencijacije Sertolijevih ćelija, nadregulacijom SOX9. Smatra se da su SOX9 i TDF odgovorni za mnoge kasnije procese razvoja testisa (poput diferencijacije Leydigovih ćelija, formiranja spolnihvrci i formiranja vaskulature specifične za testise), iako tačni mehanizmi ostaju nejasni. Pokazano je, međutim, da SOX9, u prisustvu PDG2, djeluje direktno na Amh (kodirajući antimilerovski hormon) i sposoban je inducirati stvaranje testisa u XX. Urađeno je na spolnim žlijezdama miševa, ukazujući na njegov vitalni značaj za razvoj testisa.
Uticaj SRY poremećaja na ekspresiju spola Embrioni su gonadno identični, bez obzira na genetički spol, sve do određene faze razvoja kada faktor određivanja testisa uzrokuje razvoj muških spolnih organa. Tipski muški kariotip je XY, dok je ženski XX. Međutim, postoje izuzeci u kojima glavnu ulogu ima SRY+Y. Osobe sa Klinefelterovim sindromom nasljeđuju normalan Y hromosom i više X hromosoma, uz kariotip XXY. Smatraju se muškarcima. Neuobičajena genetička rekombinacija tokom krosinovera, kada se razvija spermatozoid, može rezultirati kariotipovima koji se ne podudaraju sa njihovom fenotipskom ekspresijom.
Većinu vremena, kada se spermatozoid u razvoju podvrgne se krosing-overu tokom mejoze, gen SRY ostaje na Y hromosomu. Ako se SRY gen prenese u X hromosom, umjesto da ostane na Y-nu, neće početi razvoj testisa. Ovo je poznato kao Swyerov sindrom, karakteriziran XY kariotipom i ženskim fenotipom. Osobe sa ovim sindromom imaju normalno formirane maternice i jajovode, ali spolne žlijezde nisu funkcionalne. Uglavnom se odgajaju kao žene i imaju ženski rodni identitet. Na drugoj strani spektra, XX muški sindrom javlja kada tijelo ima ženske hromosome, a SRY se za jedan od njih veže translokacijom. Osobe sa sindromom XX muškog fenotipa imaju ženski genotip, ali muške fizičke osobine. Osobe s bilo kojim od ovih sindroma mogu imati usporeni pubertet, neplodnost i karakteristike rasta suprotnog spola s kojim se identificiraju. Oni sa XX muškim sindromom mogu razviti dojke, a sa Swyerovim sindromom mogu imati dlake na licu. thumb|280px|Glavna obilježja Klinefelterovog sindroma +Klinefelterov indrom Naslijeđeni normalan Y i više X hromosoma, dajući osobi kariotip sa XXY Osobe s ovim sindromom smatraju se muškarcimaSwyerov sindrom* Osobe s ovim sindromom smatraju se muškarcima SRY translociran u X , umjesto da ostane na Y hromosomu, pa neće doći do razvoja testisa Karakterizira ih kariotip XY i ženski fenotip