Cromosoma X

Pontificia Universidad Católica Madre y Maestra
Facultad Ciencias de la Salud.
Departamento de Medicina
Área Ciencias Fisiológicas
“Cromosoma X”
Por: Julio Peguero
Área Ciencias Fisiológicas
http://www.pucmmsti.edu.do/cienciasfisiologicas
INTRODUCCIÓN
Para la mejor comprensión en el estudio del cromosoma X es necesario
explicar con brevedad cual es la importancia de los cromosomas, y como
están formados cada uno de ellos dentro del núcleo conteniendo la
información genética de cada célula en los seres humanos.
En el núcleo de la célula la información genética se encuentra en el Ácido
Desoxiribonucleico (ADN). El ADN es una molécula de doble cadena de
ácido desoxiribonucleico, compuestos por nucleótidos de adenina, timina,
adenosina y guanina, que se encuentra en el núcleo de cada célula
principalmente. Es importante denotar que en otras partes de la célula, como
en las mitocondrias, se encuentran también moléculas de DNA que son
importantes para la síntesis de proteínas y así la supervivencia de la célula.
En esta molécula, son porciones
especificas de bases nitrogenadas que
constituyen los genes. Y estos genes
son los encargados de sintetizar todas
las proteínas que conforman los seres
humanos.
Cada base nitrogenada tiene un par
especifico con el que se aparea en la
doble cadena, así en la cadena la
adenina siempre estará enlazada a la
timina y la guanina a la citosina. De
esta manera solamente conociendo la
secuencia de bases de una sola de las
cadenas, podríamos conocer la
disposición de la otra cadena. Por esto
se
dice
que
son
cadenas
complementarias.
Esta molécula además, es de vital
importancia para el mantenimiento
continuo de la vida ya que contiene la
información
genética
que
será
transmitidas de padres a hijos,
manteniendo así la supervivencia de la
especie.
En el núcleo de una célula (como en el
citoplasma), el ADN se encuentra de
manera condensada o compactada ya
que su verdadera longitud no le
permite otra disposición dentro de la
célula.
El ADN en el núcleo se condensa con ayuda de varias proteínas y forma los
llamados nucleosomas, cada nucleosoma esta conformado por proteínas
histonas H1, H2A, H2B, H3, H4 principalmente que forman polímeros junto
con las cadenas de ácido para empaquetarse.
Cada polímero de nucleosoma se enrolla en forma de tirabuzón formando los
solenoides, estos solenoides no son mas que vueltas completas que
conforman no mas de 6 a 8 nucleosomas, en cada vuelta.
Los solenoides se doblan sobre si mismos formando bucles de cromatina,
para luego empaquetarse mas aun y formar un cromosoma, que son
principalmente visibles en el periodo de división celular en metafase, tanto en
mitosis como en la meiosis de las células sexuales.
Esta propiedad del ADN es de vital importancia ya que si podríamos enlazar
longitudinalmente todo el material genético de una persona tendríamos una
escalera desde la tierra hacia el sol; y el espacio nuclear en promedio es de
solo 5 micrómetros de diámetro.
La molécula de ADN según la etapa del ciclo célula en el que se encuentre la
célula va a tener una Tasa de empaquetamiento, que no es mas que el
grado en espacio en que se redujo la molécula para realizar las funciones
que la célula como unidad demanda de ella.
Por ejemplo si una molécula longitudinalmente mide 14,000 nm y en un punto
del ciclo celular se encuentra con longitud de 2,000 nm entonces su Tasa de
empaquetamiento es de 7,000; osea que ahora se encuentra 7,000 veces
mas condensado que su longitud original.
Dentro de una célula esto varia según el periodo celular en que se encuentre
la misma, la Tasa de empaquetamiento es de 5 veces mayor cuando la célula
se encuentra en la fase de fase de Síntesis que cuando se encuentra en fase
de división celular.
Según el grado de compactación del ADN dentro de la célula se clasifica en
eucromatina, que es aquella que siempre se encuentra sintetizando proteínas
ya que esta en una forma mas laxa en el núcleo; y heterocromatina que se
encuentra en forma muy condensada y por lo tanto no sintetiza proteínas
necesarias para funciones vitales de la célula, excepto para la reproducción.
La heterocromatina se divide a su vez en dos:
Heterocromatina facultativa: que es aquella heterocromatina que en algunas
cirscunstancias puede pasar a formar parte de la eucromatina, y por lo tanto
sintetizar proteínas.
Heterocromatina constitutiva: esta nunca va a formar parte del grupo de
moléculas sintetizadoras de proteínas para las fases G1, S y G2.
En los periodos de división célular, sus pares de bases, aunque no sintetizan
gran parte de las proteínas pero si tiene funcionalidad ayudan a los
cromosomas a organizarse dentro del núcleo de la células, unidos al huso
acromático cuando esta se encuentra en metafase.
M
E
T
A
F
A
S
E
EL CROMOSOMA
La ciencia que estudia los cromosomas se denomina la citogenética, en
donde se emplean las diferentes características que los distinguen unos de
otros para clasificarlos.
Aquí esquematizamos en 5 pasos como se tratan los cromosomas para su
posterior estudio:
En el recorte y organización de los cromosomas (paso 5), se denotan las
siguientes características:
12345-
Su tamaño total
El tamaño de sus brazos
Por la posición de sus centrómeros
Cada cromosoma con su par homologo al lado
Los cromosomas sexuales están en la esquina inferior derecha.
Los cromosomas tienen diferentes
partes, de las cuales se van a
derivar
sus
principales
características de clasificación.
Brazo corto “p” y un brazo largo
“q” donde se encuentran la
mayoría de genes que codifican
proteínas.
Los centrómeros, que es la
porción central en donde se
enlazan las cromátidas, es de
gran importancia porque es donde
se encuentra principalmente la
heterocromatina constitutiva que
posee el centro organizador de
microtúbulos (MTOC).
En el MTOC es donde se une el
cromosoma al huso acromático,
por medio de un fragmento de
bases llamado “CEN”, que tiene
sitios de unión para la proteína
CBI3 de los microtúbulos.
Además los cromosomas tienen
telómeros, que son secuencias de
bases de guanina y timina al final
de cada cadena de ADN, que le
confiere estabilidad y sella los
extremos “pegajosos” del ácido
desoxiribonucleico.
Estas pares de bases están
sintetizadas por enzimas llamadas
telomerasas.
Cada vez que una molécula de
ADN se replica pierde parte de
sus telómeros, por lo tanto al
llegar a un punto critico en donde
se acaban los telómeros la célula
no puede sufrir mas replicación y
sufre entonces apoptosis y muere.
CROMOSOMA
EL CROMOSOMA X
El cromosoma X posee mas de 160 millones de
pares de bases en su molécula de doble cadena,
por lo tanto es considerado un cromosoma de gran
tamaño.
Estas pares de bases conforman la información genética codificante para de
mas de 500 genes en los seres humanos.
Posee el 5% del ADN nuclear, y su molécula tiene una longitud sin
empaquetamiento de mas de 10 cm de longitud, por lo tanto la información
genética de los cromosomas Xs de las célula del cuerpo podrían conformar
una escalera con la distancia desde la tierra a la luna.
Este se denomina el cromosoma sexual femenino ya que el fenotipo normal
de las mujeres posee un genético con dos cromosomas X, en cambio que los
hombres poseen un genotipo con un solo cromosoma X y otro cromosoma Y.
Las enfermedades genéticas identificadas o atribuidas al cromosoma X, son
denominadas “ligadas a X” y poseen patrones de herencia diferentes a la
herencia autosomica.
Hemos planteado que los cromosomas poseen la información genética que
codifica la mayoría de proteínas que son sintetizadas en una célula, ya que
son la condensación del ADN. Debido a esto es posible deducir que las
mujeres al poseer un cromosoma X mas que los hombres, y al este
cromosoma ser mucho mas grande que el cromosoma Y (cromosoma
masculino), se podría deducir que posiblemente las mujeres tendrían mucho
mas información codificante que los hombres, por lo tanto tendrían un mayor
numero de proteínas en su organismo.
Actualmente se conoce que esto no ocurre realmente así, mediante
experimentos específicos, midiendo el numero de proteínas en diferentes
organismos, se ha demostrado que el sexo femenino proporcionalmente
posee la misma cantidad de proteínas que el sexo masculino. ¿Como es
posible?
En 1949 Barr y Bertram observaron una masa que se teñía intensamente en
núcleos en interfase de células de gatas y les denominaron Satélite Nuclear.
En 1951, Barr reconoció que esta masa estaba en el borde de la membrana
nuclear y sólo aparecía en las hembras, llamándolo: cromatina sexual o
Corpúsculo de Barr.
La doctora Mary Lyon en 1960, planteó que existía una relación entre ésta
cromatina sexual y el número de cromosomas X, ya que este corpúsculo era
la inactivacion de uno de los cromosomas femeninos, en donde solo uno de
ellos, el activo, era el encargado de sintetizar proteínas, a lo que denomino
compensación de dosis.
En organismos inferiores, se ha demostrado que también existe la
compensación de dosis, en donde las cantidades de productos sintetizados
por hembras y machos siempre es la misma. Por ejemplo en la mosca
drosophila los dos cromosomas X de la hembra están activos y el único
cromosoma X del macho, sintetiza el doble de productos.
También en la lombriz de tierra C. Elegans los cromosomas X de la hembra
trabajan a la mitad, por lo tanto el único cromosoma X del macho trabaja
normalmente y ocurre así la compensación de dosis.
En los mamíferos, uno de los cromosomas X de la hembra se inactiva en el
embrión y empieza a formar parte de la heterocromatina facultativa, o ADN
no codificante.
La in activación de X en los seres humanos ocurre siempre y cuando halla en
la hembra mas de un cromosoma X, todos los cromosomas a partir del
segundo, serán inactivados, por lo tanto se dice que responde a la ecuación.
Numero de X inactivo = al numero de X – 1
La inactivación contiene dos periodos fundamentales en las hembras. El
primer periodo esta en el trofoblasto, y es no al azar, es siempre el
cromosoma paterno el que es inactivado. El segundo periodo ocurre al azar e
inicia en el brastocisto tardío, luego que es seleccionado el cromosoma X a
inactivar en un linaje de células ya sea del padre o de la madre, todas las
células hijas de ese linaje tendrán el mismo cromosoma inactivo.
Las hembras poseen en sus células somáticas dos cromosomas X pero solo
uno de ellos activo, que puede ser tanto del padre como de la madre
aleatoriamente, por lo tanto se dice que las hembras son mosaicos para los
cromosomas sexuales.
MECANISMO DE INACTIVACION
En el cromosoma X existen dos genes importantes que se encuentran en el
brazo largo q del locus XIC (centro de inactivación de X). El gen Xist y el gen
Tsix son genes antagonista, que codifican para ARN de gran importancia
para la inactivación.
No se conoce aun específicamente como es seleccionado el gen a inactivar,
pero se sabe que el cromosoma X activo cuando es señalizado con una
proteína plasmática CICF en el sitio de unión localizado en el gen Tsix, este
codifica a un ARN Tsix que se localiza alrededor del gen Xist bloquando así,
su expresión.
En el cromosoma X a ser inactivado, la expresión del gen Tsix no se da, en
consecuencia el gen Xist si se expresa, codificando así para un ARN Xist el
cual se queda en el núcleo y “envuelve” casi todos los genes codificantes del
cromosoma X del cual se expreso, inactivando así su expresión.
HERENCIA LIGADA A X
La herencia ligada al x tiene varias diferencias con la herencia autosomica
dominante o recesiva:
o Las características se pueden transmitir solo de padres a hijas.
o Las características se pueden transmitir de madres a hijas como a
hijos.
o Las enfermedades recesivas ligadas a X afectan mayormente a los
hombres.
o Las enfermedades dominantes ligadas a X afectan mayormente a las
mujeres.
Este tipo de herencia también se puede clasificar en Dominante ligada a X o
recesiva ligada a X, según se necesiten ambos o un solo alelo para que se
exprese la características.
En la herencia dominante ligada a X cuando la madre esta afectada de la
enfermedad, el 50% de sus hijos estarán afectados y el 50% de sus hijas
estaran afectadas. Si es el caso de que el padre padezca la enfermedad, el
0% de sus hijos estará afectado y el 100% de sus hijas estarán afectadas.
En este tipo de herencia dominante ligada a x, no existe saltos
generacionales y no hay transmisión de hombres a hombres, un ejemplo de
esta enfermedad es el raquitismo hipofosfatémico.
En la herencia recesiva ligada a X si son las mujeres afectadas el 50% de sus
hijos estarán afectados y el 50% de sus hijas serán portadoras ya que son
mosaicos para este tipo de herencia. En el caso de que el padre esta
afectado el 0% de los hijos estará afectado, y el 100% de las hijas serán
portadoras de la enfermedad.
En este tipo de herencia no hay transmisión de hombres a hombres y si
existen saltos generacionales, o sea que la progenie puede o no padecer la
enfermedad pero los hijos de esta si la podrán padecer.
Un ejemplo de enfermedad recesiva ligada a X es el Daltonismo en donde las
personas afectadas no pueden distinguir los colores rojo y verde debido a
alteración es genéticas en el brazo largo del cromosoma X.
La enfermedad del cromosoma X frágil o síndrome de Martin Bell se
caracteriza por tener propiedades tanto de la herencia recesiva ligada a
X y herencia dominante ligadas a X debido a que el factor que determina la
presentación de la enfermedad no es la presencia o no de un alelo anormal
en el genoma sino la repetición en Tadem de pares de bases que producen
anomalías fenotipicas en el producto.
Su nombre de X frágil se denomina por que el cromosoma pierde parte de su
brazo largo cuando se expone en un medio deficiente de ácido fólico. En
esta anomalía congénita existen saltos generacionales en la transmisión de la
enfermedad y además existen hombres que no presentan la enfermedad
fenotípicamente pero genotípicamente si la tienen. O sea que son portadores
para la enfermedad.
La repetición en tandem es del triplete de pares de bases Cistosina, Guanina,
Guanina en el gen FMR1 del brazo largo del cromosoma X. Si existe una
repetición de este triplete de 6 a 50 veces en el gen, se considera una
persona normal, en donde su progenie no tiene la posibilidad de estar
afectado por esta anomalía.
Cuando la repetición en tandem es de 50 a 200 veces, entonces es el
organismo es de fenotipo normal pero es portador para la enfermedad y se
considera como una permutación del X frágil, ahora toda su progenie va a
responder igual como si se expresara una enfermedad dominante ligada a X
en donde se afectaran los hijos y las hijas de una madre permutada y solo
las hijas de un padre con la premutación.
En una persona normal, con una repetición en el gen FMR1 menos de 50
veces el gen codifica una proteína FMRP que tiene como función servir de
transporte para los ARN de otros genes desde el núcleo hacia el citoplasma.
Cuando existen repeticiones de mas de 200 pares de bases el gen FMR1 se
bloquea y no puede codificar la proteína FMRP por lo tanto varios transcritos
de ARN no van a poder llegar al citoplasma para la transducción y así se
bloquea la síntesis de varias proteínas a la vez.
Debido a esto la enfermedad del cromosoma X frágil, aunque es solo en un
gen del cromosoma X tiene una amplia gama de expresiones fenotipicas
entre las cuales la mas importante es el Retardo Mental que confiere al que
padece la enfermedad.
DE INTERES...
1. Es posible deducir que, ya que existen 15% mas
hombres que mujeres con Retardo mental, el gen que
expresa la inteligencia en los
seres humanos esta en el
cromosoma X ya que los
hombres solo poseen uno de
estos
cromosomas.
La
realidad hasta el momento nos
presenta que un gran numero
de enfermedades congenitas
que presentan retardo mental
ciertamente vienen ligadas a X por lo tanto no es que las
mujeres son un tanto mas inteligentes que los hombres
sino que, al ser mosaicos para este tipo de herencia,
tienen una mayor defensa biogenética en contra de las
tantas anomalías que se presentan en el cromosoma
femenino, el cromosoma X.
2. En el caso de la senectud, estudios recientes han
podido dilucidar, que la longitud de los
telómeros
tiene
una
relación
directamente proporcional con la
longevidad, ya que la célula tiene una
capacidad mayor para replicarse sin
sufrir apoptosis.
También se ha investigado que el gen
que determina la longitud de los
telómeros esta en el cromosoma X, por
lo tanto, es posible conocer que tan “larga” será nuestra
vida, solo conociendo nuestro linaje materno.
BIBLIOGRAFIA
o Benjamín Lewins; Genes VII; Marban libros SL; 2001; “Cambios
globales en los cromosomas X”; Pág. 601.
o T.W. Sadler, Ph.D.; Embriología Medica; 8va edición; Editorial
Médica Panamericana; “Embriología general”; Pág. 1-132.
o Lynn B. Jorde, Ph.D. ; Genética Médica; segunda Edición;
Ediciones Harcourt, S. A.; 2000; “Herencia Ligada al sexo y
herencia mitocondrial”; Pág. 58-84.
o Dra. Argelia Aybar Muñoz; Primera Edicion; Manual de
actividades Practicas de genética Médica; Editora NANY, C. x A.;
Practica 6, Practica 7; Pág. 79-82
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