Tema 4: Herencia del sexo

Antonio Barbadilla
OBJETIVOS TEMA 4:
Herencia del sexo
Determinación del sexo, ligamiento al sexo, compensación de dosis
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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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)
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Determinación cromosómica del sexo: Sistema XY
En 1905 N. Stevens observó que Drosophila melanogaster tiene
4 pares de cromosomas
•Un par de cromosomas, que se llegaron a designar 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 autosómicos
X = cromosoma sexual
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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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Resultados experimentales de Calvin Bridges en
D. melanogaster
Número de
Ploidía
Número
Razón
cromosomas autosomas
total de
X/A
X
(A)
cromosomas
3
4
4
3
2
1
2
1
1
Conclusión:
Antonio Barbadilla
2
3
4
3
2
1
3
2
3
9
13
16
12
8
4
11
7
10
X/A = 0,5
0,5 < X/A < 1
X/A = 1
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
Intersexo
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Sistema XY
Determinación en Drosophila: equilibrio génico X/A
gen Sex-lethal (Sxl) -> Interruptor maestro
(enzima que corta RNA)
Embrión
Drosophila
Tiempo
X:A = 1
X:A = 0,5
gen Sxl activo
gen Sxl inactivo
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
•Determinación humanos y ratón (mamíferos): gen SRY (Sexdetermining Region) (o TDF factor determinante de los
testículos: interruptor maestro) en el cromosoma Y (Tdy en
ratones)
Tiempo
Inhibición
Actúa gen TDF
si está presente
Gen Od
Gónadas se convierten
en testículos
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Sistema XY
•Determinación humanos y ratón (mamíferos): gen SRY (Sexdetermining Region) (o TDF factor determinante de los testículos:
interruptor maestro) en el cromosoma Y (Tdy en ratones)
Tiempo
Sin TDF
Gen Od
se expresa
Gónadas se convierten
en ovarios
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Sistema XY
•Determinación humanos y ratón (mamíferos)
Síndrome de
feminización
testicular
Cuatro hermano/as
(cromosómicamente XY) con
síndrome de feminización testicular
(insensibilidad congénita a los
andrógenos). 22A + XY
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Fórum de discusión del artículo
Sex redefined -> Interesting article by
Ainsworth, C. 2015 Sex redefined. Nature 2015 518: 288-91
http://www.nature.com/news/sex-redefined-1.16943
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Sistema X0, ZW y cromosomas
múltiples
•X0: Insectos (saltamontes)
•ZW Aves y peces
ZZ ->
ZW ->
•Cromosomas múltiples
Nemátodo (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
X
Región
pseudoautosómica
Y
Genes holándricos
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Tema 4: Herencia del sexo
Tipos de herencia ligada al sexo
Cromosomas sexuales humanos
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Degeneración del cromosoma Y
en mamíferos
Scientific American 2001
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Herencia ligada al X
Thomas H. Morgan (1910) mutante white Drosophila
Fenotipo Salvaje
Fenotipo White
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Cruce
salvaje con
white
x
P1
X+ X+
Xw Y
F1
y
X+ Xw
1/2
F2
X+
X+
1/2 X+ Xw
X+ Y
1/2
X+ Y
1/2
Xw Y
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Cruce recíproco
x
P1
Xw Xw
X+ Y
F1
X+ Xw
F2
y
Xw Y
1/2
X+ Xw
1/2
Xw Y
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Ejemplo de
herencia ligada
al X en
humanos:
Ceguera a los
colores o
daltonismo
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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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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
Genotipo
a’a’
a’a
aa
Fenotipo
Hombres
Mujeres
Calvicie
Calvicie
No calvicie
Calvicie
No calvicie
No calvicie
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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
Corpúsculo de Barr
Mary F. Lyon
(1925–2014)
Nature:
Obituary
Núcleo de una célula de la mucosa bucal en humanos
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Compensación de dosis
• Mamíferos: Inactivación al azar del X
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Tema 4: Herencia del sexo
Compensación de dosis
Mamíferos: 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
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Mosaicismo en
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mujeres
Ejemplos de
mosaicismo
ligados al
cromomosoma
X en hembras
Gata calicó
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Tema 4: Herencia del sexo
Evolución de la inactivación del X en
mamíferos
Scientific American 2001
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Compensación de dosis
Diferentes
mecanismos de
compensación
de dosis
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Tema 4: Herencia del sexo
•
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?
•
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
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