Antonio Barbadilla

Antonio Barbadilla

Deberán quedar bien claros los siguientes puntos

•Determinación del sexo•Determinación en Drosophila•Determinación en humanos

•Herencia ligada al sexo•Herencia influida por el sexo•Herencia limitada a un sexo

•Compensación de dosis•Drosophila•C. elegans•Humanos: el corpúsculo de Barr y la hipótesis de Lyon

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OBJETIVOS TEMA 4: Herencia del sexo

Determinación del sexo, ligamiento al sexo, compensación de dosis

Antonio Barbadilla

Determinación del sexo •Genética

•Cromosomas sexuales (heteromórficos)Sistemas XY, X0, ZW y cromosomas múltiples

•Ploidía (himenópteros)

•Genes no asociados a cromosomas heteromórficos (hongos,...)

•Ambiental •Temperatura (salamandras, gambas, reptiles)

•Substrato de fijación (gusanos y gasterópodos marinos)

•Tamaño corporal (anélidos marinos, algunos peces)

•Ambiente social (pez payaso)

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Tema 4: Herencia del sexo

Antonio Barbadilla

Determinación cromosómica del sexo: Sistema XY

En 1905 Nettie Stevens observó que Drosophila melanogaster tiene 4 pares de cromosomas

•Un par de cromosomas, que se designaron X e Y, eran heteromórficos (homólogos de forma claramente distinta)

•Las hembras de Drosophila portaban dos cromosomas X y los machos portaban un X y un Y (por tanto su herencia es mendeliana, razón 1:1)

Complemento cromosómico: 2A + XX 2A + XY

2A = diploidía cromosomas autosómicosX = cromosoma sexual

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Tema 4: Herencia del sexo

Nettie Stevens(1861– 1912)

(doodle 155 aniversarionacimiento)

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Determinación cromosómica del sexo: Sistema XY

•Calvin Bridges (1922)

Demuestra estudiando individuos poliploides (3n, 4n,...) que el sexo en Drosophila viene determinado por el cociente de cromosomas X (el cromosoma sexual) y los cromosomas no sexuales (llamados autosómicos)

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Tema 4: Herencia del sexo

Antonio Barbadilla

Resultados experimentales de Calvin Bridges en D. melanogaster

Número de cromosomas

X

3 4 4 3 2 1 2 1 1

Ploidía autosomas

(A)

2 3 4 3 2 1 3 2 3

Número total de

cromosomas

9 13 16 12 8 4

11 7

10

Razón X/A

1,50 1,33 1,00 1,00 1,00 1,00 0,67 0,50 0,33

Sexo

Metahembra Hembra Hembra Hembra Hembra Hembra

Intersexo Macho

Metamacho

Conclusión:

X/A = 0,5

X/A = 1

0,5 < X/A < 1 Intersexo6

Antonio Barbadilla

Sistema XY Determinación en Drosophila: equilibrio génico X/A

gen Sex-lethal (Sxl) -> Interruptor maestro (enzima que corta RNA)

Embrión Drosophila

X:A = 1

gen Sxl activo

X:A = 0,5

gen Sxl inactivo

Tiempo

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Tema 4: Herencia del sexo

Se han localizado al menos 3 genes en el X (elementos del numerador X/A) y otros tantos en los autosomas (elementos del denominador)

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Sistema XY

Gónadas se convierten en testículos

Gen Od(Ovarian determinant)

Inhibición

Tiempo

Actúa gen TDFsi está presente

•Determinación humanos y ratón (mamíferos): gen SRY (Sex-determining Region) (o TDF factor determinante de los testículos: interruptor maestro) en el cromosoma Y (Tdy en ratones)

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Tema 4: Herencia del sexo

Antonio Barbadilla

Sistema XY

Gónadas se convierten en ovarios

Gen Od

Tiempo

Sin TDF

se expresa

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Tema 4: Herencia del sexo

•Determinación humanos y ratón (mamíferos): gen SRY (Sex-determining Region) (o TDF factor determinante de los testículos: interruptor maestro) en el cromosoma Y (Tdy en ratones)

Antonio Barbadilla

Sistema XY

•Determinación humanos y ratón (mamíferos)

Cuatro hermano/as (cromosómicamente XY) con

síndrome de feminización testicular (insensibilidad

congénita a los andrógenos). 22A + XY

Síndrome de feminización

testicular

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Tema 4: Herencia del sexo

Antonio Barbadilla Tema 4: Herencia del sexo

11http://www.nature.com/news/sex-redefined-1.16943

Sex redefined -> Interesting article byAinsworth, C. 2015 Sex redefined. Nature 2015 518: 288-91

Fórum de discusión del artículo

Antonio Barbadilla

Sistema X0, ZW y cromosomas múltiples

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Tema 4: Herencia del sexo

•X0: Insectos (saltamontes)•ZW Aves y peces

ZZ ->

ZW ->

•Cromosomas múltiplesNemátodo (Ascaris incurva)

35 cromosomas (26A + 8X + Y)42 cromosomas (26A + 16X)

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Tipos de herencia ligada al sexo

Porción no homóloga, genes ligados al X

Genes holándricos

Región pseudoautosómica

X

Y

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Tema 4: Herencia del sexo

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Tipos de herencia ligada al sexo

Cromosomas sexuales humanos

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Tema 4: Herencia del sexo

Antonio Barbadilla Tema 4: Herencia del sexo

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Degeneración del cromosoma Y en mamíferos

Scientific American 2001

Evolution of the Y Chromosome <- vídeo donde se explica la odisea de 300 millones de

años (desde la separación de las aves) de los cromosomas sexuales en mamíferos

Gen SRY pertenece familia genes SOX que codifican para factores de transcripción.

Homólogo SOX3 cromosoma X

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Herencia ligada al X

Thomas H. Morgan (1910) mutante white Drosophila

Fenotipo WhiteFenotipo Salvaje

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Tema 4: Herencia del sexo

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P1

F1

F2

x

1/2

1/2

y

Xw YX+ X+

X+ Xw X+ Y

X+ Y

Xw Y

1/2 X+ X+

1/2 X+ Xw

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Tema 4: Herencia del sexo

Cruce salvaje con white

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P1

F1

F2

x

1/2

1/2y

Cruce recíproco

X+ YXw Xw

X+ Xw Xw Y

X+ Xw

Xw Y

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Tema 4: Herencia del sexo

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Ejemplo de herencia ligada

al X en humanos:

Ceguera a los colores o

daltonismo

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Tema 4: Herencia del sexo

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Carácter limitado por el sexo

Los caracteres que se expresan sólo en un sexo, aunque los genes que lo determinan estén presentes en ambos sexos.

Ejemplos: formación de las mamas y ovarios en hembras, distribución del vello facial y producción de esperma en machos, coloración del plumaje y el canto en aves, cuernos de cabras y antílopes,...

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Tema 4: Herencia del sexo

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Carácter influido o controlado por el sexo

Caracteres que aparecen en ambos sexos, pero se expresa más en uno que en otro. Los genes se localizan en regiones autosómicas o pseudoautosómicas y sus expresión depende del contexto hormonal.

Ejemplo: Calvicie prematura en humanos

GenotipoFenotipo

Hombres Mujeres

a’a’ Calvicie Calvicie a’a Calvicie No calvicieaa No calvicie No calvicie

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Tema 4: Herencia del sexo

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Compensación de dosis• Mamíferos: Corpúsculo de Barr (1949, cromatina muy condensada perteneciente al cromosoma X). Hipótesis de M. Lyon: Todos los X - 1 de una célula se inactivan al azar dando lugar al corpúsculo de Barr

Núcleo de una célula de la mucosa bucal en humanos

Corpúsculo de Barr

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Tema 4: Herencia del sexo

Mary F. Lyon (1925–2014)

Nature: Obituary

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Compensación de dosis• Mamíferos: Inactivación al azar del X (lionización)

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Tema 4: Herencia del sexo

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Compensación de dosisMamíferos: Consecuencias de la compensación de dosis por inactivación aleatoria del X

Mosaicismo: hembras heterocigotas muestran un patrón de expresión en mosaico de cada uno de sus alelos. Ejemplo: gen de ausencia de glándulas sudoríparas en mujeres, gata color calicó

Un centro de inactivación del X inicia la inactivación

Patrón de ausencia de glándulas sudorípadas en hembras heterocigotas para el gen de la displasia ectodermal

Mosaicismo en mujeres

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Tema 4: Herencia del sexo

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Ejemplos de mosaicismo

ligados al cromomosomaX en hembras

Gata calicó25

Tema 4: Herencia del sexo

Antonio Barbadilla Tema 4: Herencia del sexo

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Evolución de la inactivación del X en mamíferos

Scientific American 2001

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Compensación de dosis

Diferentesmecanismos de compensación

de dosis

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Tema 4: Herencia del sexo

Antonio Barbadilla Tema 4: Herencia del sexo

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• Arnold, C. (2016) The sparrow with four sexes. Nature 2016 539:482-484. Un artículo conmovedor sobre Elaina Tuttle y su estudio sobre la extraña evolución cromosómica en una especie de pájaro común al que dedicó su vida hasta que un cáncer fatal se interpuso. ¿Por qué pensáis no hay más casos de cuatro sexos cómo el que se describe en el artículo?

• El síndrome de Turner se debe a una constitución X0. ¿Por qué no son mujeres normales si tienen, como todas las mujeres, un único cromosoma X activado?

• ¿Qué función tiene el cromosoma Y en Drosophila?

• ¿Cuántos genes se han descrito en el cromosoma Y humano? ¿Cómo explicarías la escasez de genes en este cromosoma?

• ¿Cómo explicas que el gen white se encuentre en el cromosoma X de Drosophila melanogaster?

• ¿Te has preguntado que consecuencias evolutivas puede tener las herencia ligada al X sobre los genes que se encuentran en este cromosoma?

• Muchas aves son tetracromáticas, ¿cuántos tipos de ceguera a los colores predecirías en estas aves? ¿y en el hombre? ¿Sabes cuántas células fotoreceptoras distintas tienen las langostas mantis?

• Dos interesantes lecturas sobre la evolución de los cromosomas sexuales: – Evolución del cromosoma Y El País 23 de abril 2014– The story of the X chromosome

Cuestiones y ejercicios