全 文 ：生物技术通报
BIOTECHNOLOGY BULLETIN·综述与专论· 2008年第 6期
收稿日期：2008-06-10
基金项目：国家高技术研究发展计划（863 计划）项目（2006AA10Z136）
作者简介：江玲霞（1980-），女，汉，湖北人，硕士，专业方向：动物遗传育种与繁殖；E-mail：jlxsun@yahoo.com
通讯作者：徐银学（1957-），男，江苏人，汉，教授，博士生导师，研究方向：分子细胞遗传学；Tel：025-84395362，E-mail：xuyinxue@yahoo.com
前言
1990 年，Sinclair 等 [1]克隆到人体 Y 染色体上的
性别决定基因 SRY（sex-determining region of Y chro
mosome，SRY）（在人类称为 SRY， 在其他动物称为
Sry），它定位于 Yp11.3。 在哺乳类以及非哺乳类的
各类动物中都发现众多 Sry 基因的同源基因。 这些
基因的共同特点是含有一个编码编码 79 个氨基酸
的保守序列，即 HMG 盒 [2]，因其在电泳中迁移速度
快而命名。现把那些在 HMG-box 区与 Sry 产物具有
60%以上的氨基酸序列相似性的编码基因命名为
SOX（人）/Sox（其它动物）基因 [3]。 Sox 基因家族的保
守基序 HMG-box 可与 DNA 序列特异结合，且具有
空间异构性，其编码的蛋白可以看作一类重要的转
录调控因子。在性别决定和分化、早期胚胎发育、神
经系统发育、软骨及多种组织器官的形成中具有重
要的作用 [4]。 此外，Sox 基因的突变、缺失等都有可
能导致发育异常或先天性疾病。
1 Sox基因的特点
目前，据不完全统计已在各种不同物种包括哺
乳类、鸟类、爬行类、鱼类以及昆虫中克隆了不少于
100 多个这样的基因。 Sox 基因家族在 HMG-box 区
其氨基酸序列从人类到果蝇都是高度保守的，如此
强烈的进化保守性说明 Sox 家族的基因在许多物
种的睾丸和其它组织分化和发育过程中起着重要
Sox基因家族功能的研究进展
江玲霞 1 李纪委 1 贺彧 1 李美丽 1 方威 1 李贵强 1 徐银学 1，2
（1南京农业大学动物科技学院，南京 210095；2太仓温氏家禽有限公司，太仓 215411）
摘 要： Sox（Sry-related high mobility group box）基因是由众多具有HMG-box保守基序构成的超基因家族，是与
位于雄性动物Y染色体上的Sry基因同源的家族基因，在很多动物中都有表达。由于其编码的蛋白质具有结合DNA的
能力，因而认为 Sox基因家族是一类重要的转录调控因子。在个体发育过程中，Sox基因广泛参与了动物的早期胚胎发育、
性别决定和分化、神经系统发育、软骨及多种组织器官的形成，具有重要的生物学功能。主要对 Sox家族基因的功能及其
研究进展进行简要的综述。
关键词： Sox基因家族 性别决定与分化 HMG盒
Research Advances in Sox Gene Family
Jiang Lingxia1 Li Jiwei1 H Yu1 Li Meili1 Fang Wei1 L Guiqiang1 Xu Yinxue1，2
（1College of Animal Science and Technology，Nanjing Agricultural University，Nanjing 210095；2Wenshi Poultry
Co. Ltd.，Taicang 215411）
Abstract： Sox genes are members of the supergene family which share a conserved HMG-box（high mobility
group box）and highly relate to the mammalian Y-linked homologous geneSry（Sex determing region of Y chromosome）.
TheSox genes have been detected in a wide variety of animal species. As encoded proteins being capable of binding to
DNA in a sequence-specific manner，theSox gene family is being regarded as important transcriptional control factors.
During ontogeny，they play important biological effects in regulation of diverse developmental processes of early
embryogenesis，sex determination and differentiation，neural development，chondrogenesis and the formation of various
tissues and organs. The expression and function related toSox gene f mily were reviewed in this paper.
Key words： Sox gene family Sex determination and differentiation HMG-b x
2008年第 6期
图 1 Sry 基因与 Sox3 基因及 Sox9 基因 3 者间的关系
作用 [4，5]。 迄今发现的所有 Sox 基因，按其 HMG-box
盒的同源性程度，可划分为 A、B、C、D、E、F、G、H、I
和 J 共 10 个不同的亚族 [6，7]。 Sox 基因一般具有以下
特点 [4，8]：（1）产物具有一个 HMG-box 基序，与 SRY/
Sry 有 60%以上的序列相似性， 亚族内的相似性在
80%以上，亚族间低于此值。 （2）以序列特异的方式
识别，如 SRY 蛋白质通过与 DNA 双螺旋小沟的核
苷酸相互作用识别核心序列 AACAATG，Sry 识别
CATTGTT。 使靶 DNA 发生弯曲；以非序列特异方式
与十字架形 DNA 结合。 （3）参与发育的基因家族，
其表达具时间和空间（组织）特异性。在胚胎发育过
程的多种组织中表达，也有部分在成体的部分组织
中表达。 （4）编码的产物为一类转录因子，Sox 蛋白
与其他转录因子或配体蛋白形成复合体调控靶基
因的表达。 （5）同一种 Sox 基因在不同的细胞或在
同一细胞中对不同的启动子具有不同的影响；部分
Sox 基因之间在功能上相互交叉并且是可以代替
的。（6）在发育调控过程中，与其他调控基因的相互
作用构成一个多环节、 多层次的网络调控系统，而
非一个简单的线形层叠（linear cascade）。（7）进化上
高度保守，同一物种中不同 Sox 基因之间的氨基酸
序列相似性仅限于 HMG-box 区域， 不同物种中同
一种 Sox 基因除在 HMG-box 区域具有高度相似性
外，还有其他相似的区域。（8）分散存在于整个基因
组中，不成簇存在，且多数 Sox 基因不含有内含子，
少数 Sox 基因具有内含子， 如 D、E、F 亚族在 HMG
盒内都具内含子。
2 Sox基因的功能
Sox 蛋白可以依靠 HMG 盒结合到 DNA 上的特
异序列，激活或抑制或调节其他基因的表达 ，在发
育过程中起着重要的作用，是一类重要的转录调控
因子。 研究表明 ，Sox 基因的功能涉及到许多发育
过程的调控，如性别决定与分化，早期胚胎发生，神
经系统发育，晶状体的发育 ，软骨的形成以及造血
作用等 [5]。 其中同一种 Sox 基因在不同组织中具多
种不同的功能 ， 而不同的 Sox 基因在同种组织中
可具有相似的功能，甚至可以相互替代。 现将目前
已知的 Sox 基因各亚族成员的功能及表达概括
（表1） [2，8，9~12]。
2.1 Sox 基因在性别决定与分化中的作用
性别决定与分化是 Sox 基因功能研究的经典
领域。 参与性别决定的主要基因有 Sry、Sox3、Sox5、
Sox6、Sox8、Sox9 和 Sox17 等 [13~17]。 Sry 作为 Sox 基因
家族最先克隆出来的基因，对于哺乳动物睾丸的发
育有着决定性的影响。 此外，还有 2 个特别重要的
基因即 Sox3 和 Sox9 [1]。Sox9 可在胚胎早期的原始生
殖嵴细胞中表达，促使睾丸支持细胞分化 [18]。 Sox9
蛋白在胚胎早期主要出现在胞质中，睾丸发育后期
则转移入胞核，而在雌鼠中不表达，这表明 Sox9 基
因在其性别决定过程中起作用 [19]。 Sox9 的表达水平
对其功能也有重要意义。 SOX9 一个拷贝的突变、失
活即可引起 XY 女性性别逆转。 引起 SOX9 失活的
突变可以位于其 HMG-box， 干扰其 DNA 结合及弯
曲的功能，也可以位于 HMG-box 以外的区域，不影
响其 DNA 结合功能， 而是干扰其转录激活的生化
活性 [20]。 此外爬行类温度依赖型性别决定的海龟中
也发现 Sox9 参与其 TSD（Temperature-dependant sex
determination）过程 [11]。 现在一般认为 ，Sox9 基因在
哺乳动物雄性睾丸决定的发育中与 Sry 基因相同，
作为转录因子而调控其下游基因的表达。 Sry 基因
不是直接调节睾丸的发育而是通过 Sox9 共同作用
才发生作用 [21]。
在目前已发现的 Sox 基因中，Sox3 是惟一定位
于 X 染色体上的基因，也是与 SRY/Sry 同源性最高
的基因[16]。 在真兽亚纲和有袋类中已证明睾丸的发育
与 X 染色体的数目无关 [15]，并且在人类中包括 SOX3
在内的 X 染色体部分缺失也不会引起性逆转 ，说
明 Sox3 并不直接参与睾丸的分化和发育。 但 Sox3
在小鼠胚胎精索、脑及其它几种成体组织中广泛表
达， 特别是在两性未分化性腺中都有宏量表达 [22]。
在结合大量的研究基础上 ，Graves [23]认为在雌性中
Sox3 抑制 Sox9， 而在雄性中 Sry 抑制 Sox3， 从而
Sox9 得以表达 ， 并决定睾丸的形成 。 即 Sry 通过
Sox3 与 Sox9 直接相互作用而间接发挥睾丸决定功
能（图 1）。 Sox8 是哺乳动物睾丸决定途径中的一个
关键基因，它可以促进 Sox9 在睾丸形成中作用，与
江玲霞等：Sox基因家族功能的研究进展 45
生物技术通报 Biotechnology Bulletin 2008年第 6期
Sox9 一样在性别决定时期的睾丸表达中起重要作
用 [24，25]。 还有一些 Sox 基因在性腺的生殖细胞中表
达，如 Sox5、Sox6 在小鼠的减数分裂后的生殖细胞
中表达，尤其是在精细胞阶段 [10]。因此，Sox5、Sox6 和
Sox17 等基因参与了精子的发生过程 [4]。
2.2 Sox 基因在软骨形成中的作用
Sox9 不仅参与性别决定诱导足细胞的发育，而
且还参与骨的形成。 在软骨生成阶段，Sox9 表达于
所有的软骨前细胞和分化的软骨细胞 [26]。 SOX9 突
变会导致骨骼发育异常，即 CD（campomelic dysplasia）
综合征 [27]。研究发现，突变常属于 HMG 基序中的错
义或无义突变，从而影响 DNA 的结合活性，或缺失
羧基端而影响反式激活区 。 Lefebrve [28~30]等推测在
CD 患者中 SOX9 基因活性的降低将抑制Ⅱ型胶原

    
A SRY/Sry HYp11.3, MY ⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡ
ⅡⅡⅡⅡ
ⅡⅡⅡ
Sox1 H13q34, M8 ⅡⅡ CNS (ⅡⅡⅡⅡⅡⅡ)ⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡ ⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡ
Sox2 H3q26.3-27 ⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡ CNS Ⅱ Sox1ⅡⅡⅡⅡ-ⅡⅡ-ⅡⅡⅡⅡⅡ
Sox3 HXq26.3, MXq ⅡⅡⅡⅡⅡⅡ CNSⅡⅡⅡⅡⅡⅡ Ⅱ Sox1ⅡⅡⅡⅡ X-ⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡ
Sox14 H3q22-23 ⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡ ⅡⅡⅡⅡ
Sox19 (ZfSox19)---- ⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡ ⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡ
Sox21 H13q31-32 ⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡ CNS ⅡⅡⅡⅡ
B
Sox70D Dm3(fishhook) ⅡⅡⅡ ⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡ
Sox4 H6p23 ⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡ CNSⅡⅡ BⅡT
ⅡⅡ
ⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡ BⅡTⅡⅡⅡⅡⅡⅡ
Sox11 H2p25 ⅡⅡ ⅡⅡⅡⅡⅡCNSⅡPNS(ⅡⅡⅡⅡⅡⅡ) ⅡⅡⅡⅡⅡⅡ
Sox12 H20p13 ⅡⅡ(ⅡⅡ) ⅡⅡⅡⅡ
Sox22 H20p13 ⅡⅡ CNSⅡ PNSⅡⅡⅡⅡⅡ, ⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡ
ⅡⅡⅡⅡⅡ,ⅡⅡⅡⅡ
ⅡⅡⅡⅡⅡⅡ
C
Sox24 —— ⅡⅡⅡⅡ ⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡ
Sox5
(LSox5)
H12p12.1, M6 ⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡ;ⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡ CNSⅡ
ⅡⅡ
ⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡ(ⅡⅡ)
Sox6 H11P15.3, M7 ⅡⅡ CNSⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡ ⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡ
Sox13 H1q32 ⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡ ⅡⅡⅡⅡ
D
Sox23 —— ⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡ ⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡ
Sox8 H16p13.3 ⅡⅡ CNSⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡ ⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡ
Sox9 H17q24.3-25.1, M11qⅡ
, P12p
ⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡ ⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡ
E
Sox10 H22q13, M15 ⅡⅡⅡⅡⅡⅡ CNSⅡPNS ⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡ
Sox7
(XSox7)
H8p22 ⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡ ⅡⅡⅡⅡ
Sox17 H8q11-23, M1 ⅡⅡ ⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡ

  —— ⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡ ⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡ
F
Sox18 H20q13-33, M2qⅡ ⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡ ⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡ
Sox15 H17p13, M11 ⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡ ⅡⅡⅡⅡ
Sox16 —— —— ⅡⅡⅡⅡ
G
Sox20 H17p13, M17q13 ⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡ ⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡ
ⅡⅡ
H Sox30 H5q33 ⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡ ⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡ
I Sox31 —— ⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡ ⅡⅡⅡⅡ
Sox32 —— ⅡⅡⅡⅡⅡ —— J
Sox33 —— ⅡⅡⅡⅡⅡ ——

表 1 Sox 基因家族的分类及其功能定位
注：H：Human（人）；M：Mouse（鼠）；P：Pig（猪）；“-”：表示未知或不祥
46
2008年第 6期
的产生而导致严重的骨骼发育障碍 。 Bi 等 [31]人用
Sox9-/-纯合突变的胚胎干细胞注入小鼠胚泡产生
嵌合体小鼠，发现 Sox9-/-细胞无法凝聚，不能表达
细胞特征基因。Sox9 基因在骨骼形成过程中在间质
凝聚时显性表达，首先是在软骨前提细胞中 ，随后
是在分化中的或成熟的前提体细胞中表达。Sox9 基
因是软骨细胞的一个主要的转录调节因子，是软骨
细胞特异性基因型胶原基因表达的一个特异性促
进因子 。 Sox 基因家族的另 2 个成员 Sox5 和 Sox6
对软骨细胞分化发挥必要的作用 。 体外研究显示
Sox5 和 Sox6 协同 Sox9 激活 Col2a1 增强子和 Col2a1
基因。 而 Sox5、Sox6 双敲除突变则表现严重的普遍
的软骨发育不良，特点是软骨的实质缺失 [32]。 Sox5、
Sox6、Sox9 是间叶细胞中软骨发生和软骨分化的必
须因子 [33]。 目前已经证实 Sox8 能部分补偿骨骼形
成异常综合症中已经削弱的 Sox9 活性 [34]。 在胚胎
小鼠骨髓中 Sox5、Sox6 等 D 族细胞少突胶质细胞
系中都表达，影响多阶段少突胶质细胞的发育并调
控 Sox8，Sox9，Sox10 等 E 组蛋白功能 [35，36]。
2.3 Sox 基因在胚胎发育中的作用
Sox 基因在胚胎发育的早期阶段发挥重要作
用。 B 族的 Sox2 研究得较为详尽，该基因先在鼠胚
的内胚层细胞团和外胚层中短暂表达，然后又在发
育的神经上皮中表达 [37]。 其转录模式与 pou 转录因
子的 Oct3/4 是一致的 [38]。Sox2 基因参与胚胎发生的
模式类同于同源框基因 [39]。定点打靶产生的 Sox2 缺
失纯合子在胚胎植入前就会死亡。
2.4 Sox 基因与神经系统的发育
在神经系统的发育过程主要有 Sox1、Sox2、
Sox3、Sox4、LSox5、Sox6、Sox8、Sox9、Sox10、Sox11、
Sox19、Sox21、Sox22、Sox23、Sox31 等基因参与了表
达 [10，40]。 B 组和 C 组 Sox 基因在神经系统中表达具
有重叠性，推断它们的功能具有互补性 [4]。 其中 Sox2
广泛表达于爪蟾、鸡和小鼠等物种的早期神经板和
神经管中，具有促进神经细胞分化的功能 ，因此在
成熟的神经系统中检测不到它的表达。最新的研究
发现，Sox6 在神经元分化、胚胎癌 P19 细胞群集（伴
随视黄酸的产生）、细胞凋亡中起关键作用 [41]。 人类
Sox4 基因可在脑、心和睾丸组织中大量表达，推测
其功能不仅与性腺功能有关，而且可能在神经系统
功能中有重要作用。 同时，Sox4 等还是 B 淋巴细胞
增殖的重要因子 [42]。 Sox10 与胚胎时期神经嵴的发
育关系密切并参与调控 Schwann 细胞的形成和发
育 [43，44]。 KAN 等证实 Sox1 基因在神经命运决定及
分化中的重要作用， 并发现 Sox1 可通过多条相互
独立的途径促进神经发生 ， 即 Sox1 可以直接与
HES-1 启动子结合并抑制其转录从而抑制 Notch
信号系统 ；Sox1 还可通过抑制 β-Catenin 介导的
TCF/LEF 信号而间接抑制 Wnt 信号通路。 Jankowski
等 [45]用 2α 色氨酸成神经瘤细胞培养成鼠背部神经
中枢神经元。 结果显示，Sox11 在调节神经元的生
存 、2α 色氨酸神经突和初级感觉神经元的生长中
起到重要的作用。 SoxB1 族中 Sox1、Sox2、Sox3 和 E
族中 Sox8、Sox9、Sox10 参与 CNS 和 PNS 的发育 ，
Sox2 因子被定义为神经系统发育的标志。 SoxB1 和
SoxB2（Sox14，Sox21）具有协调 CNS 祖细胞功能 ，而
SoxE 因子具有调控 PNS 祖细胞的特征。 总之，Sox
基因在维持神经祖细胞或者干细胞的增殖和分化
中起重要作用 [40，46]。
2.5 Sox 基因在晶状体和血细胞发育中的作用
Sox1、Sox2、Sox3 参与眼的发育，并刺激 δ-晶状
体蛋白基因的表达 [47]。 Wistow 等 [48]的研究表明 ，
Sox1、Sox3 基因在内胚层表面预定形成晶状体的区
域开始表达， 紧接着 Sox1 在基板凹陷处也开始表
达 。 3 个 Sox 基因共同促进 δ-晶体蛋白基因的表
达。 小鼠中晶状体发育过程中 Sox 基因的表达与鸡
中的稍有不同 ，比如 Sox3 不表达 ，而当 Sox1 开始
表达时 Sox2 的表达迅速降低， 此后 Sox1 的表达占
统治地位。 剔除 Sox1 基因会导致晶状体纤维细胞
延长并最终形成白内障。 因此，Sox1 可能是晶状体
发育过程中一种重要的 Sox 基因，Sox2 可能是在晶
状体分化的起始中发挥作用。 Kamachi 等研究发现
Sox2 蛋白能与另一个晶状体发育的关键性转录因
子 Pax6 蛋白协同作用在晶状体发育的起始中发挥
调节作用。 绝大部分了晶体蛋白基因与 δ-晶体蛋
白基因一样也受 Sox1 基因的控制 ，Sox1 基因剔除
后这些基因不表达。 即便有些基因可能被 Sox2 激
活，但总是在后来的某些阶段被关闭，说明这些基
因的持续表达是离不开 Sox1 基因的。Orit 等人研究
表明，Sox6 在调节成年鼠造血组织球蛋白的表达起
江玲霞等：Sox基因家族功能的研究进展 47
生物技术通报 Biotechnology Bulletin 2008年第 6期
到重要作用。 Sox4 是 T 细胞和 B 细胞发生过程中
重要的转录因子，广泛表达于脑、性腺、肺、心及淋
巴组织等中。 在小鼠中剔除该基因会使胚胎在 14d
时由于循环系统衰竭而死亡，瓣膜和心室隔不能发
育。 T 细胞中也表达 Sox4 基因，但是 Sox4 的缺失对
T 细胞的影响较温和，会导致细胞较小和成熟速率
降低 [48，49]。 Sox8、Sox9、Sox10 与心血管发育有关 [50]。
Sox18 则参与心血管的发育， 该基因的自然突变引
起心血管功能的障碍，并直接导致部分病例夭折 [18]，
Sox18 是血管发育过程中重要调节因子。
3 Sox基因家族研究前景
Sox 基因家族是一类与 Sry 相关基因构成的在
进化过程中高度超基因家族，编码一系列 Sox 家族
的转录因子，所有成员的共同特点是均含有一个与
Sry 相关高度保守的 HMG-box DNA 结合域 。 随着
Sox 超基因家族研究的深入，Sox基因家族研究不仅
可以揭示动物性别决定与分化的分子机制、胚胎发
育的基因调控以及多种组织器官的发生发育过程
调控机制，而且可为某些疾病的诊断和治疗提供分
子依据，对解释临床多种畸形表型的发生机制等都
具有十分重要的意义。
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