2- Genética del desarrollo (2017)

Apunte Español
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Ciencias Biomédicas - 2º curso
Asignatura Genética Humana
Profesor M.R.C.
Año del apunte 2017
Páginas 61
Fecha de subida 18/10/2017
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TEMA 2: GENÉTICA DEL DESARROLLO  Defectos congénitos  Definición e incidencia Malformación, defecto o anomalía congénita: es aquel error primario del desarrollo normal de un órgano o tejido, que está presente en el embrión, feto o al nacimiento.
No es muy correcto hablar de malformación, antes sí, porque solo se veía lo que afectaba a la forma, pero hoy tenemos técnicas que nos permiten ir más allá.
Puede que el error no se detecte en el nacimiento, como puede ser la sordera, pero es un defecto congénito igualmente (si la sordera es de este tipo).
Tienen una incidencia de 1 cada 40 recién nacidos, lo que representa en países desarrollados entre el 20-25% de las muertes desde el periodo perinatal hasta los 10 años.
La enfermedad de Huntintong aparece a los 50 años, pero es una enfermedad congénita porque ya estaba en el momento del nacimiento.
En el momento de la concepción, la incidencia es del 10-15%, los cigotos que se forman tienen algunas características que son letales. Esta incidencia va disminuyendo hasta que en el nacimiento se queda en un 3%. Al cabo de un año, baja al 2%, porque el resto causaba la muerte de los recién nacidos.
En las incidencias, como las de la tabla, se suelen considerar los efectos graves.
Los abortos espontáneos son más comunes en el primer trimestre del embarazo que en el segundo, y esta incidencia suele ser la causa del aborto. La incidencia entre los muertos del periodo perinatal es del 25%, y otro 25% en el primer año de vida. Representan un porcentaje importante de muerte en países desarrollados, en países del tercer mundo las frecuencias varían.
1  Tipos de defectos congénitos Podemos clasificar los defectos en función de diferentes aspectos o o o o o o Gravedad: Mayores y menores.
Localización: Externas e internas.
Número: Únicas y múltiples.
Asociación o no a otras alteraciones: Aisladas o asociadas.
Cronología: Gametopatía, blastopatía, embriopatía (el periodo embrionario comprende hasta la semana 8 de desarrollo), fetopatía.
Etiología (según la causa): Genética, ambiental, multifactorial, desconocida (ahora mismo la mayoría es de causa desconocida).
 Gravedad: Mayor: La que tiene unas consecuencias adversas, bien en la función o en la aceptación social del individuo.
Menor: La que no tiene importancia médica o cosmética.
La división entre mayor y menor no siempre es sencilla. Por ejemplo, una hernia inguinal ocasionalmente da lugar a estrangulación del intestino y siempre requiere cirugía, y existe riesgo de secuelas importantes. Por ello a la hora de dar porcentajes tenemos que tener en cuenta qué incluimos en cada una.
En ejemplos de enfermedades congénitas graves tenemos las cardiovasculares, más del 1% de los niños nace con cardiopatías. Hoy se pueden diagnosticar y algunas operar incluso antes del nacimiento o bien tener todo preparado para operar justo después de nacer.
También son importantes los defectos del sistema nervioso central. La microcefalia, por ejemplo, causa un retraso mental muy grave, es lo que produce el virus zica.
Tenemos fotos de algunas malformaciones frecuentes, que pueden ser mayores o menores dependiendo de si la mano puede hacer la pinza o no.
2  Anomalías aisladas o únicas Pueden tener o no base genética.
Malformación: Defecto morfológico de un órgano, parte de órgano o área importante del cuerpo, secundario a alteración intrínseca proceso desarrollo; las consecuencias pueden ser la detención o exceso de crecimiento y/o presencia de órganos o tejidos aberrantes localizados en sitios no habituales. Son defectos primarios, desde que comienza a formarse el tejido.
Disrupción: Defecto morfológico de un órgano causado por interrupción o interferencia del proceso inicialmente normal del desarrollo. El órgano comienza a formarse bien, pero por alguna causa deja d hacerlo correctamente.
Deformación: Forma o posición anómala de una parte del cuerpo con desarrollo normal, causada por fuerzas extrínsecas a él. No hay destrucción del órgano ni tejidos y se debe a fuerzas 3 mecánicas. Se puede dar por miomas uterinos, malformaciones uterinas, embarazos múltiples, suelen ser menos graves que las disrupciones.
Displasia: Anomalía intrínseca por alteración funcional o de la organización celular de un tejido. Ejem. Condrodisplasias.
Existen displasias óseas y de otros tejidos.
En el amnios hay bandas amnióticas que pueden interferir en el desarrollo de extremidades, como que no se acaben de formar bien las falanges, esto causaría una disrupción, el órgano comienza a formarse correctamente pero debido a las bandas amnióticas no acaba correctamente.
Deformaciones por causa mecánica como la luxación congénita de cadera puede resolverse con el uso de pañales especiales. También son deformaciones el pie zambo, talipo, asimetrías mandibulares.
Las deformaciones pueden ser intrínsecas o extrínsecas.
o o Intrínsecas: Enfermedades neuromusculares, defectos del tejido conectivo, malformaciones del sistema nervioso cental.
Extrínsecas: Primigravidae, pequeña estatura materna, oligohidramios, malformación uterina, embarazo múltiple, parto de nalgas.
El enanismo tanatofóbico es una condición letal.
Tenemos también displasia ectodérmica, en la que no se desarrollan bien los dientes o el pelo.
4  Origen de malformación, deformación y displasia La mayoría de las malformaciones aisladas son de herencia multifactorial, es decir, tiene causas genéticas y ambientales.
La deformación generalmente la causa no es genética.
La mayoría de displasias se deben a un único gen.
Los efectos menores tienen importancia porque al nacer, los pediatras los anotan y si hay al menos 3, puede ser que haya un defecto mayor que no se ve externamente.
 Malformaciones múltiples Secuencia: Consecuencia de una cascada de acontecimientos iniciados por un único factor primario, ej. Secuencia de Potter.
Síndrome: Patrones consistentes y reconocibles de anomalías de causa conocida. Incluyen anomalías cromosómicas, o defectos monogénicos. Son reconocibles varios rasgos fenotípicos.
Se conocen varios miles de síndromes de malformaciones. Por ejemplo, el síndrome de Down.
Asociación: Ciertas malformaciones tienden a ocurrir juntas con una frecuencia superior a la esperada por azar, sin explicación satisfactoria de causa. Ej. asociación VATER: anomalías Vertebrales, Anales, TraqueoEsofágicas y Renales.
5 Secuencia de Potter: la causa primaria es la existencia de poco líquido amniótico causado por una agenesis renal, una obstrucción de la uretra o la pérdida de líquido amniótico. Esto causa la compresión del feto, inmovilidad, deformidades en la cara, deficiencia de crecimiento, hipoplasia pulmonar… La consecuencia es la muerte del individuo.
 Clasificación atendiendo a su cronología Gametopatías: Cuando la causa actúa o está presente en los gametos, alterando el material genético.
Blastopatía: Cuando la causa actúa en el periodo de blástula (dos primeras semanas de gestación) generalmente causando abortos o gravísimas malformaciones, como por ejemplo los siameses.
Embriopatía: Cuando el agente etiológico actúa durante la organogénesis, entre la segunda semana y el tercer mes, las alteraciones en esta etapa suelen producir aumento o disminución del patrón de desarrollo, por ejemplo la adactilia, polidactilia… Fetopatía: Cuando el agente actúa en periodo fetal, son poco frecuentes ya que en esta etapa hay una maduración y crecimiento de los tejidos, pero algunas enfermedades fetales pueden causar malformaciones, como por ejemplo la meningitis fetal puede causar hidrocefalia secundaria.
6  Origen Entre el 30-40% de los defectos congénitos son de origen génetico, de los cuales, la mayoría son multifactoriales.
También son importantes las causas ambientales como las infecciones (rubeola) o enfermedades maternas como la diabetes.
De un origen desconocido es alrededor del 50%, este grupo tiende a bajar, mientras que está aumentando el de origen genético ya que aumentan los genes conocidos.
Es importante recordar que un defecto congénito no tiene por qué ser genético.
Es importante saber la causa del defecto congénito y el tipo de herencia, porque de este modo se puede proporcionar consejo genético a parejas, como la probabilidad de que su próximo hijo tenga alguno de ellos, dar alternativas o hacer análisis preimplantacionales.
7 Si nos fijamos en la tabla, la mayoría de los genes codifican para factores de transcripción.
 Defectos del tubo neural (DTN) Consisten en el cierre defectuoso del tubo neural durante el primer mes del embrión.
Si no se cierra correctamente el extremo anterior, puede darse la anencefalia o encefalocele que son letales.
Si se da en el extremo posterior da lesiones espinales, como el mielocele lumbosacro o mielomeningocele, espína bífida.
A veces un defecto del tubo neural forma parte de un síndrome, pero si es aislado, la herencia es multifactorial.
8 Existen regiones geográficas con elevada incidencia de estos defectos como Egipto, el norte de Irlanda… Una de las causas de ello es el déficit de ácido fólico, pero además estas poblaciones tienen una predisposición genética. Con suplementos de ácido fólico se ha reducido mucho la incidencia, hasta en un 70- 75%, no se erradica porque es multifactorial, y por tanto influyen factores genéticos.
Anencefalia incompatible con la vida.
Lesiones lumbosacras grandes: parálisis parcial o completa de extremidades inferiores, incontinencia intestinos y vejiga.
Riesgo de recurrencia empírico (esto es que una vez que tengas un hijo, cuál es la probabilidad de que lo padezca el siguiente) parientes primer grado: varía en función de incidencia en la población, 4-5% en poblaciones donde DTN son frecuentes.
Frecuentes en poblaciones de origen celta.
Factores etiológicos ambientales: ácido fólico, multiparidad y ácido valproico (se usa de tratamiento contra la epilepsia).
Administración suplementos multi-vitamínicos durante peri-concepción reduce 70-75% riesgo recurrencia, si madre ha tenido hijo afectado.
Ácido fólico es componente eficaz en prevención. Se recomienda a mujeres con hijo afectado, tomar 4-5 mg /día, antes y primeras etapas embarazo Mujeres que quieren quedarse embarazadas, se recomienda tomar 0,4mg ácido fólico/día.
Estados Unidos: esta recomendación a todas las mujeres en edad reproductiva.
El polimorfismo frecuente, 677C –T (cambio de C por T), en gen metileno-tetra-hidro-folatoreductasa (MTHFR) puede ser factor de susceptibilidad en algunas poblaciones. Este polimorfismo causa disminución de niveles de folato, que pueden volver a la normalidad tomando suplementos.
Reducción actividad de MTHFR disminuye los valores plasmáticos de folato.
Ratón: mutaciones en PAX1 y gen factor de crecimiento derivado de plaquetas, PDGFRA, resulta en graves DTN en 100% embriones con doble mutación.
Está visto que la espina bífida cerrada es debida a una nutrición deficiente, y a un déficit de ácido fólico. Si este déficit es entre la 2 y 8 semanas, los efectos son muy graves. Es un rasgo relativamente frecuente en la población, (1 de cada 80), de los cuales la mitad puede dar problemas, sobre todo en extremidades inferiores También existen agentes ambientales teratógenos, aunque tienen un porcentaje bastante bajo, pero hay un 30% de causa desconocida. Así que tal vez algún factor ambiental combinado con algún polimorfismo puede ser causa de enfermedades.
Otra posible causa de efectos teratógenos pueden ser determinados medicamentos, como los de la tabla.
9 Un agente teratógeno es la talidomida, es lo que se conoció como el desastre de la talidomida.
Este es un fármaco que se administraba a mujeres embarazadas para evitar náuseas y problemas de los primeros meses de embarazo. El fármaco había paso los ensayos en animales con éxito, pero en la especie humana causa focomelia, que consiste en la falta de brazos y piernas.
A partir de entonces se creó el registro de defectos congénitos. La mayoría de los casos que se recogen suelen ser falsas alarmas. Pero muchos se estudian para descartar que haya un agente ambiental o genético actuando. Por ejemplo, nacen 20 niños con un determinado problema en un lugar y un periodo de tiempo determinado cuando se esperaban solo 5 estadísticamente, pues esto se analiza. Esto se hace en países industrializados, los primeros que se hicieron fueron en Suecia con la talidomida. Se deben reportar todos los casos de defectos congénitos graves.
Podemos clasificar los agentes teratógenos, en agentes químicos/farmacológicos, agentes físicos, infecciones y enfermedades materas.
Uno de los productos que induce un gran número de casos de defectos es el alcohol. Se estima que 1 de cada 600 niños nace con síndrome alcohólico fetal. Dependiendo del grado de alcoholismo de la madre se da un grado de retraso mental, además del síndrome de abstinencia.
La microcefalia es uno de los defectos asociados al alcohol.
Otros productos se ingieren por causa médica, como puede ser la cloroquina o la quinina para tratar la malaria (además esta última está en la tónica).
El dietilstilbestrol se administraba a mujeres para evitar el aborto, pero se vio que en niñas de 14-15 aparecían cartinomas vaginales y malformaciones uterinas, hoy en día ya no se administra.
El litio se usa en psiquiatría, pero puede producir defectos cardíacos.
La fenitonina se usa para evitar la epilepsia, pero causa problemas de labio leporino.
El ácido retinoico se usa en dermatología, en caso de acné muy resistente se administra vía oral, puede causar defectos en ojos y oídos.
La estreptomicina produce sordera.
10 La ingesta de tetraciclina hace que no se forme el esmalte de los dientes, de modo que los niños tienen los dientes marrones.
El ácido valproico se usa para tratar la epilepsia, y causa defectos del tubo neural.
La warfarina es un anticoagulante, puede producir hipoplasia nasal.
El grado de los defectos depende de la dosis ingerida.
Los defectos se pueden dar siempre que se ingiera entre la segunda y la octava semana, pero hay momentos en que hay tejidos más sensibles ya que está en pleno desarrollo. La mayoría vemos que afectan al tejido cardíaco, porque el corazón tiene una ventana bastante larga desde que empieza a formarse hasta que acaba.
Los agentes teratogénicos tiene cronoespecificidad, es decir, que hay momentos que son más delicados para tomar algún fármaco.
11  Infecciones maternas Agentes infecciosos que pueda tener la madre pueden pasar al hijo y tener graves consecuencias.
El desarrollo de cerebro, ojos y orejas son particularmente susceptibles al daño por infección.
El ejemplo más típico es la rubeola, suele ocurrir en países donde no se vacunan las niñas. Tiene consecuencias graves, se dio un gran brote en los años 60 en EEUU, esto causa enfermedades cardiacas, cataratas, microcefalia, sordera, retinopatías… Todo ello es si se toma en las 6 primeras semanas, si es después de la semana 16, hay un riesgo bajo.
Produce DC en 15-20% recién nacidos infectados primer trimestre.
Malformaciones cardiovasculares: ductus arterioso y estenosis de arteria pulmonar periférica.
Pueden prevenirse mediante programas de inmunización, administración de vacunas para sarampión, paperas y rubeola en primera infancia o vacuna de rubeola a mujeres adultas jóvenes.
La toxoplasmosis es un parásito que se encuentra en heces de animales como los gatos, por eso es conveniente que las embarazadas eviten el contacto con estos animales. Casi todos estamos inmunizados, pero en una persona adulta pasa desapercibido ya que no da fiebre, ni granos pero produce problemas graves como la microcefalia… el riesgo es mayor entre las semanas 17-28, pero son más graves si ocurre antes.
12 o o o  Agentes físicos Radiaciones ionizantes: Dosis elevadas de radiaciones ionizantes pueden causar microcefalia y defectos oculares en el feto en desarrollo.
El momento más sensible de la exposición es a las 2-5 semanas post- concepción.
Las radiaciones ionizantes también pueden tener efecto mutagénico y carcinogénico y aunque el riesgo asociado a bajas dosis de los procedimientos de diagnóstico es mínimo, las radiografías deben evitarse si es posible durante el embarazo.
No son solo agentes teratógenos, sino que las células germinales de ese niño pueden tener mutaciones, que dan lugar a síndromes o cánceres.
Un agente mutágeno es de células germinales y somáticas.
Hipertermia prolongada: En el periodo temprano del desarrollo puede causar microcefalia y microftalmia así como defectos en la migración neuronal.
Se recomienda evitar el uso excesivo de baños y saunas durante el primer trimestre de gestación.
 Enfermedades maternas Diabetes mellitus: La diabetes mellitus materna se asocia a un aumento de dos-tres veces en la incidencia de defectos congénitos en la descendencia.
Las malformaciones más frecuentes son: enfermedades cardíacas congénitas, defectos del tubo neural, defectos en la segmentación de las vértebras, agenesis sacral, hipoplasia femoral, holoprosencefalia y sirenomelia.
La probabilidad de una anomalía esta inversamente relacionada al control de los niveles de glucosa en sangre en la madre durante el periodo temprano del embarazo.
o Fenilcetonuria no tratada: Otra condición metabólica materna que confiere riesgo en el feto es la fenilcetonuria no tratada.
Niveles elevados de fenilalanina en una mujer con fenilcetonuria embarazada, resulta casi invariablemente en un daño muy importante por ejem. retraso mental en el hijo. Las anomalías estructurales pueden incluir, microcefalia y defectos cardíacos congénitos.
Todas las mujeres deben ser advertidas que sigan una dieta estricta y controlada baja en fenilalanina antes y durante el embarazo. Pero debe tomar algo de carne y fenilalanina porque es un aminoácido esencial.
Es una enfermedad autosómica recesiva. Provoca déficit en fenilalanina hidroxilasa, que es una enzima que pasa de fenilalanina a tiroxina, de modo que se nos acumulan derivados neurotóxicos de la fenilalanina.
o Epilepsia materna: Estudios amplios y mejor controlados sugieren que epilepsia materna por si misma no está asociada a riesgo aumentado de defectos congénitos. Sin embargo todos los estudios muestran una incidencia más elevada de defectos al nacimiento en niños expuestos a fármacos contra epilepsia.
13 Riesgo del 5-10%, cuando se utiliza una único fármaco y del doble si el feto expuesto a más de uno.
Unos fármacos más teratogénicos que otros, el que confiere más riesgo, valproato sódico El rango anomalías en “síndrome fetal anticonvulsivo” amplio, incluye defectos del tubo neural (2%), hendiduras orales, anomalías genitourinarias como hipospadias , defectos cardíacos congénitos y en extremidades. A veces se observa características faciales típicas particularmente en el síndrome fetal del valproato (tiene más riesgo que otros).
 Desarrollo embrionario. Genes implicados.
 Etapas del desarrollo humano Formación y desarrollo humano: proceso extremadamente complejo, poco conocido.
Intervienen factores genéticos y ambientales.
No tenemos un resumen claro de en qué momento actúan genes determinados. También intervienen factores ambientales.
Entre la segunda y la octava semana es el periodo embrionario, desde la 9 al nacimiento es el periodo fetal, donde se da el crecimiento y desarrollo de órganos.
Ovocito, (A) fecunda en trompa de Falopio (B). De 100-200·106 espermatozoides, solo uno atraviesa la corona radiata, la zona pellucida y la membrana del ovocito. El ovocito completa segunda división meiótica, expulsando el corpúsculo polar (hasta entonces era 3n) y se restablece diploidía (C). Divisiones mitóticas 12-16 células (mórula) (D-H) cada célula, blastómero. Inicia polarización da lugar blastocisto (I). 30h:2células, 40h:4 células, 3 días: 12-16 células (mórula).
14 Se da mitosis hasta que los blastómeros se polarizan y se forma blastocisto.
Unas células forman una masa celular interna, el embrioblasto, que dará el embrión.
Otras células dan la capa externa, el trofoblasto, se desarrolla placenta.
Entre los días 6-7, el blastocisto implanta en el útero.
Se implanta en el estadio de blastocisto, quedando dentro de la pared uterina.
Trofoblasto: cito-trofoblasto y sincitiotrofoblasto, este invade epitelio uterino.
Masa celular interna: capa bilaminar, epiblasto e hipoblasto.
A partir del epiblasto tenemos la cavidad amniótica y del hipoblasto el saco vitelino.
 Etapas del desarrollo humano 1. Determinación ejes, formación patrón, y organogénesis.
2. Determinación ejes: definición de los ejes principales del cuerpo: ventral/dorsal, anterior/posterior, medio/lateral, izquierdo/derecho.
3. Formación patrón: las células diferenciadas se organizan espacialmente para formar tejidos. La interacción de estas células es por inducción: células de una región embrionaria influyen en organización y diferenciación células en otra región.
4. Especificación de polaridad (dirección) parte importante del proceso. Comienza la formación de órganos y extremidades (organogénesis). La polaridad ya había comenzado con las células que darán el trofoblasto (corion y amnios) y el ambrión.
5. En cada etapa: muchas proteínas diferentes forman estructuras y dan señales para coordinar desarrollo embrión. Estas proteínas implicadas en el desarrollo embrionario se llaman morfógenos. El desarrollo no solo depende de estas proteínas, sino que también influyen aspectos ambientales como la temperatura, el momento en el que actúa el morfógeno y aspectos espaciales, físicoa.
Estas etapas están estudiadas en Drosophila, pero la base genética es más o menos similar. Es por eso que se usa una terminología más adecuada para un insecto que para la especie humana.
Desconocemos cuál es la trayectoria precisa de la embriogénesis, pero tenemos más datos debido a que aparecen individuos con alteraciones, por ejemplo, que en vez de tener antenas tienen patas. Pero también en malformaciones humanas, así podemos averiguar si en una reordenación cromosómica y en la rotua está el gen determinante en el desarrollo.
Pero todavía falta mucho por conocer sobre control génico y desarrollo del ser humano.
15 El elemento polarizante puede ser, por ejemplo, el lugar donde el espermatozoide entra en contacto con ovocito.
Mamíferos: desconocido, probablemente implica lugar entrada espermatozoide.
Ratón: el segundo corpúsculo polar, generalmente, se libera por el polo opuesto al lugar de entrada del espermatozoide.
Gastrulación: embrioblasto → capa bilaminar → inicia capa trilaminar (2-3 semanas).
Organogénesis: disco trilaminar. Se comienzan a formar tejidos. (4-8 semanas).
a) Ectodermo.
b) Mesodermo.
c) Endodermo.
En la primera etapa de la gastrulación, tenemos que se ha formado una cavidad, la cavidad amniótica, que rodeará el embrión y se forma el saco vitelino que viene del blastocele y que desaparecerá en un futuro. A los 14-15 días se ha formado ya el endodermo y a los 16 las tres capas (ectodermo, mesodermo, endodermo).
Vemos que la parte anterior es ancha, ya tiene una diferenciación anteroposterior, por tanto, genes que controlan este aspecto ya han actuado.
En la siguiente tabla vemos los órganos que derivan de cada capa: 16 Gracias a la fecundación in-vitro se sabe qué ocurre en las primeras etapas. En la tabla podemos ver los principales acontecimientos, pero vamos a destacar algunos.
A los 16 días se inactiva el cromosoma X, a partir de los 19 se forma el disco trilaminar.
En el estadio embrionario, a las 4 semanas se cierra la médula ósea anterior y posterior, ya comienzan a hablarse de defectos del tubo neural, comienzan a oírse los latidos y a formarse las extremidades.
A las 6 semanas se forman ojos, pulmones… A las 8 los dedos, oídos, riñones, hígado, músculos… Aquí acaba el periodo embrionario. Para la formación de los órganos sexuales tenemos que esperar hasta la semana 12.
Luego comienza el estadio fetal, cuando el niño nace pesa unos 3 Kg y mide unos 50 cm.
Para contar las semanas de gestación se hace desde la última menstruación, son 40 semanas, pero el embrión se desarrolla durante 38 semanas.
17  Familias de genes del desarrollo embrionario Tenemos una serie de genes conocidos, en principio se conocieron en modelos animales, pero también se han estudiado en humanos. Sus mutaciones causan deformaciones congénitas. Sean clasificado estos genes en 8 tipos: 1. Genes de Segmentación.
2. Genes Homeobox (HOX).
3. Genes Paired-box (PAX).
4. Genes HMG box tipo SRY (SOX).
5. Genes T-box (TBX).
6. Genes Zinc Finger.
7. Genes de transducción de señales.
8. Genes FGFR.
1. Genes de segmentación: Encontramos 3 grupos: a) Gap, sus mutaciones delecionan segmentos adyacentes.
b) Pair-rule, sus mutaciones delecionan segmentos alternos, no adyacentes.
c) Segment polarity, su mutación causa la deleción de porciones de determinados segmentos y la duplicación en lugares erróneos.
Moleculas de señalización paracrina: Hay cuatro familias, factor de crecimiento de fibroblastos,(FGF), factor transformador crecimiento beta (TGF-beta), Hedgehog (HH) participan en la formación de los ejes, en la formación de neuronas motoras en la placa neural y en la formación del patrón de extremidades y Wingless(Wnt) establece la polaridad en la formación de las extremidades.
Tres genes HH: Sonic, Desert y Indian.
Sonic HH (SHH): implicado desarrollo tubo neural ventral.
TGF-β interviene en muchos aspectos importantes respecto al inicio del desarrollo, como que participan en regular la migración celular, contacto celular, gastrulación, crecimiento de células, metabolismo, especificación del eje, establecimiento de eje antero-posterior, ventral-dorsal, formación de hueso, formación de dendritas… Es decir, TGF-β tiene un papel fundamental junto con BMP.
18 Intervienen también los genes HOX, que establecen el papel de los somitas a lo largo del eje, el gen Notch está implicado en la segmentación, los T-box se encargan de que sea ese el extremo caudal.
 Vía SONIC-PATCHED-GLI SHH, induce la proliferación celular y se expresa en la notocorda, encéfalo y zona actividad polarizante de miembros en desarrollo.
El producto de SHH se modifica por adición de colesterol.
Se une al receptor Patched (PTCH), proteína trans-membrana que inhibe otra proteína transmembrana, la Smoothened (SMO).
Cuando N-SHH–Chol se une a PTCH, ésta deja de inhibir SMO y se activa familia factores transcripción GLI.
Se conoce la secuencia de los genes de segmentación gracias a que hay síndromes que afectan a diferentes partes del proceso.
Mutaciones de genes en esta vía dan diversos síndromes malformativos:     Mutaciones en SHH: Holoprosencefalia (separación incompleta hemisferios cerebrales).
Mutaciones en PTCH: síndrome de Gorlin, carcinomas de células basales múltiples y otras alteraciones.
Mutaciones en SMO: carcinomas de células basales y meduloblastomas Mutaciones en GLI3: Síndrome de Pallister-Hall y de Grieg, entidades diferentes, con mismos sistemas corporales afectados.
Niños afectados con hooprosencefalia, síndrome de Gorlin y síndrome de Rubentein-Taby, respectivamente 19 La especificación del eje dorso-ventral depende de la actividad normal de la vía de señalización de WNT, que es una familia de genes. Estos genes son factores de transcripción que activan otros genes que tienen una función en concreto. No se conoce cómo se activa, cuando ocurre, se inactiva la glicógeno sintasa kinasa-3β (GSK3β) que estabiliza la β-catenina.
Se acumula más β-catenina en los núcleos de la parte dorsal que en la zona ventral, activando la transcripción de genes reguladores específicos de la zona dorsal.
Otro grupo de proteínas clave para el eje dorso-ventral son las de la vía morfogenética del hueso (BMP) y sus inhibidores. También juegan un papel importante en el tejido neural.
Mutaciones en homocigosis en WNT3 causa tetra-amelia (ausencia de las cuatro extremidades) y una señalización anómala de Wnt se ha asociado a formación de tumores.
En Fibrodisplasia Osificante Progresiva (FOP), alteración ósea rara, se sobre-expresa BMP4.
BMP forma parte de superfamilia TGF-beta.
2. Genes Homeobox (HOX) Son genes importantes, porque se conservan desde Drosophila a nosotros, son factores de transcripción que deciden el destino de las células, determinan si van a ser más distal o más proximal.
Determinan identidad de los diferentes segmentos corporales (mutaciones en Drosóphila, pata en vez de antena).
Contienen secuencia conservada,180pb, homeobox.
Factores de transcripción, especifican destino celular y establecen un eje regional.
Existen cuatro grupos: HOXA, HOXB, HOXC, HOXD.
En cada grupo HOX: hay una correlación lineal directa entre localización gen y la expresión espacial, expresión temporal y respuesta al ácido retinoico. Este fenómeno se denomina colinearidad.
La colinearidad quiere decir que en función de su estructura y posición en el genoma, se expresan temporalmente. Por ejemplo los que están más a la izquierda se expresan antes y nos dan la parte superior de la extremidad, mientras que los de más a la derecha nos dan los dedos y se expresan más tarde.
Los genes HOX se encuentran en cromosomas diferentes.
Vemos que en el HOXA hay 11 genes, pero al último le llamamos 13 porque se ha visto que se parecen más genes de distinta letra que los que están al lado. Como no hay ninguno similar a B8 en A, nos lo saltamos.
HOXB 13 y HOXA 13 son parálogos, son genes cuyas secuencias se parecen mucho, se parecen más HOXA 13 y HOXB 13 que HOXA 12 y HOXA 13.
20 Mutaciones en HOXA13 causan malformaciones (clinodactilia) en los dedos 1º y 5º acompañadas de, hipospadias (ausencia de un segmento distal de uretra, es decir, que el final de la uretra no coincide con el final del pene, hay veces que hay que operar) en varones y útero bicórneo mujeres.
Mutaciones en HOXD13: sinpolidactilia, es decir, que algunos dedos están fusionados y puede tener más de 5 dedos. Es una enfermedad autosómica dominate.
HOXA13 y HOXD13, comparten mismo número, se denominan parálogos: más similares entre sí que a genes adyacentes mismo grupo.
Hay 39 genes HOX.
No se han descrito más mutaciones probablemente por: a) gravedad, efectos letales, o b) elevado grado homología y se compensarían.
21 3. Genes Paired-Box (PAX) Paired-box: secuencia muy conservada, que codifica un dominio regulador de la transcripción de unión al DNA, codifica para una proteína de 130 aminoácidos.
Hay nueve genes PAX distribuidos por todo el genoma.
Ratón: importantes en desarrollo sistema nervioso y columna vertebral. La secuencia conjunto de PAX y otro gen mutados tienen consecuencias en defectos del tubo neural.
Se han descrito mutaciones en 5 genes con frecuentes defectos en los ojos.
Ejemplos de mutaciones: PAX6: aniridia, ausencia iris.
PAX2: defectos en varias partes del ojo, incluyendo la retina y el nervio óptico.
Síndrome de Waardenburg de tipo I (PAX 3: pérdida audición y áreas en cabello, piel e iris no pigmentadas. Mucha heterogeneidad y debido a que otros genes producen fenotipos similares.
Por esto mismo se dice que es de tipo 1, cuando son otros genes lo que lo causan tenemos otros tipos.
Fundamental en desarrollo embrionario, la apoptosis, que es un mecanismo importante.
Todo lo que acaba en –OX es porque tiene una caja conservada en la evolución.
22 4. Genes con caja HMG tipo SRY (SOX) El gen SRY está ligado el cromosoma Y, tiene un papel fundamental en la determinación del sexo masculino.
Los genes SOX muestran homología con SRY porque comparten un motivo de 79 aminoácidos, la caja HMG. El SRY es uno, pero hay muchos genes SOX.
Son reguladores de la transcripción y se expresan en tejidos específicos, como el óseo.
En el ratón SOX1, SOX2 y SOX3 se relacionan con el sistema nervioso.
En el hombre, mutaciones con pérdida de función en SOX9, localizado en el cromosoma 17 causan Displasia campomélica. Es una enfermedad poco frecuente, que cosiste en el arqueamiento de huesos largos, inversión de sexo en individuos 46, XY (son mujeres) y supervivencia reducida, es una condición semiletal.
Se postula que en la determinación del sexo masculino, SOX 9 se expresa rio debajo de SRY.
En la imagen vemos un ejemplo de mutación en SOX9, displasia campomélica.
5. Genes T-box (TBX) El gen T en ratón es fundamental en la formación del mesodermo y diferenciación de la notocorda. Heterocigotos con mutaciones con defunción tienen la cola corta.
Homólogo a serie genes que comparten dominio T-box. Sus factores de transcripción se encuentran dispersos por todo el genoma, cluster en cromosoma 12.
Hay descritas mutaciones en TBX3 y TBX5, que causan enfermedades en humanos.
Las mutaciones en TBX5 dan el síndrome de Hort-Oram, que es de herencia autosómica dominante, causa anomalías cardíacas congénitas y reducción extremidades superiores, pueden variar desde hipoplasia moderada de dedos hasta ausencia casi completa de antebrazos.
TBX viene de “tail”, porque en el ratón, implica la formación de la cola. En el humano la zona distal de la columan. Hay varios miembros de esta familia.
23 6. Genes con motivo Zinc fingers Otra familia son los genes que codifican para proteínas con forma de dedo, con un ion de Zinc.
Se han descrito 2 ejemplos en la especie humana. Mutación en el gen ZIC 2 causa holoprosencefalia, que ya lo hemos visto, y en ZIC 3 da problemas de lateralidad.
7. Genes de transducción de señales Mutaciones en los genes implicados en la transducción de señales también están asociados a cáncer.
Protooncogén RET: tirosinquinasa superficie celular.
El último miembro de la cascada de señalización que vimos anteriormente era un miembro de la familia GLI, que es un ejemplo de protooncogén, causa el tener más dedos y algunos de ellos fusionados.
Estos genes están implicados en el desarrollo, ya que participan en el transducción de señales y varios de ellos están implicados en el desarrollo de cáncer, como el gen RET, que está relacionado con el carcinoma de tirpides.
Si se dan mutaciones que conllevan la pérdida función, en el 50% de los casos se da el Síndrome de Hirschsprung, (fallo en migración de células ganglionares a sub-mucosa y plexos intestino grueso, esto da lugar a obstrucción intestinal que puede conllevar la muerte).
En cambio, si tenemos mutaciones que favorecen una ganancia función, se da cáncer de tiroides.
Varios de los genes implicados en el desarrollo están implicados en el cáncer, como vemos en la tabla que sucede con PAX3, que en desarrollo puede dar síndrome de Waardenburg, perotambién puede causar un cáncer alveolar, es un tipo de cáncer poco frecuente.
PTCH puede ocasinar el síndrome de Gorlin o causar carcinoma en células basales.
WT1 (wing tumor), da problemas en genitales, riñones, problemas renales, y también puede causar el tumor de Wilm, que afecta a niños pequeños.
24 8. Mutaciones en receptores de factores de crecimiento de los fibroblastos, FGFR Mutaciones en un mismo gen pueden causar síndromes diferentes, depende del lugar donde ocurra la mutación.
Los factores de crecimiento de fibroblastos están implicados en el desarrollo, ya que provocan la proliferación y migración celular, y está mediado por los receptores de estos factores.
En el hombre conocemos 3 genes, localizados en distintos cromosomas. Se ha observado que mutaciones en estos genes pueden dar 2 tipos de síndromes. Por una parte tenemos los síndromes de craneosinostosis (separación de los hemisferios del cráneo) y displasias esqueléticas como la acondroplasia.
Tenemos 5 síndromes relacionados con la craneosinostosis, el más conocido es el Apert. Este síndrome da problemas de fusión de los dedos y extremidades, además de problemas craneales. Casi todos los síndromes de craneosinostosis dan lugar a problemas en la cara, no tenemos que saber las características de cada uno.
Se ha podido determinar por qué en un caso se da un síndrome y en otros casos otro.
La craneosinostosis consiste en la separación anormal de los hemisferios además de problemas en extremidades o separación de los dedos.
25  La acondroplasia es relativamente frecuente, y se ha visto que está relacionada con la edad paterna avanzada.
Esta enfermedad causa problemas en el desarrollo de los huesos largos y las extremidades, además de un cráneo de mayor medida que la media.
La displasia tanatofórica es una condición letal.
La hipoacondroplasia es enanismo, pero sin un aumento del cráneo.
  Los receptores de los factores de crecimiento en fibroblastos tienen la estructura como la de la imagen. Tiene una parte que se parece a la de las inmnoglobulinas, por eso se llaman Ig. Luego tiene un domio transmembrana (TM) y dos dominios de tirosina quinasa (TK). Según donde se da la mutación aparece la craneosinostosis o displasias esqueléticas.
TD: Displasia tanatofórica.
P: Síndrome de Preiffer.
A: Síndrome de Apert.
TD: Displasia tanatofótica.
ACH: Acondroplasia.
HCH: Hipoacondroplasia.
Vemos que mutaciones en un mismo gen pueden dar resultados muy distintos.
 Molas Idatiformes Son embriones que no van a llegar a término. Tenemos de 2 tipos:   Parciales: Tienen triploidía. Poseen dos dotaciones paternas. Hay feto pero no es viable.
Completas: Tiene origen de cromosomas paternos. No se forma embrión. Es importante detectarlos porque pueden transformarse en una neoplasia.
26  Gemelos Los estudios con gemelos han sido importantes para establecer la causa genética o no de una enfermedad. Ahora se están estudiando las metilaciones por efecto ambiental.
 Monocigóticos (MZ) Los gemelos monocigóticos son idénticos. Puede ser que durante la división, un gemelo reciba muchos nutrientes y el otro no, de modo que nacen con diferentes pesos y otras diferencias durante el desarrollo, pero a pesar de esas posibles diferencias, de base tienen un gran parecido en caracteres genéticos.
    Genéticamente IDÉNTICOS.
Provienen fecundación un óvulo y un espermatozoide. Durante primeras etapas desarrollo se forman dos embriones separados.
También se pueden originar trillizos, cuatrillizos, quintillizos etc.
Tienen mismo sexo y mismos marcadores genéticos.
 Dicigóticos (DZ) Los gemelos dicigóticos se deben a que en un ciclo menstrual se expulsan 2 ovocitos que se fecendan por sendos espermatozoides y se implantan y crecen en el mismo periodo gestacional.
    Desde punto vista genético como HERMANOS.
Fecundaciones independientes: dos óvulos del mismo ciclo menstrual, y dos espermatozoides.
Pueden tener distinto sexo y tienen distintos marcadores genéticos.
La mitad de genes en común.
27  Incidencia En la especie humana, a diferencia de otras especies, la norma es que los embarazos no sean múltiples.
Respecto a la incidencia, tenemos diferencias entre diferentes zonas. La incidencia de monocigóticos es sonstante, pero en dicigóticos varía entre las poblaciones. Hay una tribu, los Yoruba, en la que la norma es ser gemelos. Esto puede deberse a que debido a la alta mortalidad, se seleccionan las mujeres que pueden tener mayor cantidad de hijos.
    Total (MZ +DZ): 1 / 80-100 nacimientos.
MZ: similar todas poblaciones, 1 /150 nacimientos.
DZ: varía entre poblaciones, la más alta en Nigeria (5%) y la más baja Japón (0,2-0,7%).
Europa 1-2%.
Las cuasas de los gemelos dicigóticos parecen estar relacionadas con:   Edad materna avanzada.
Niveles elevados de gonadotropina.
Algunas mujeres tienen una predisposición genética a ovulación múltiple, heredarían presentar niveles elevados de gonadotropina.
La causa de los gemelos monocigóticos está relacionada con el desarrollo, pero en los dicigóticos, la causa es hormonal, las mujeres presentan niveles de gonadotropina más altos.
Los gemelos monocigóticos, dependiendo del momento donde se hayan separados tienen diferentes características:    Si se separan entre los 0-3 días: Son dicoriónicos.
Si se separan entre los días 4-7: Son monocoriónicos, pero diamnióticos.
Si se separan más allá de los 7 días: Son monoamnióticos. Son estos los que pueden dar lugar a siameses, pueden tener algún órgano común. Son muy poco frecuentes.
28 Antiguamente no se podía diferenciar los mono/dicigóticos porque ambos tienen las mismas membranas.
Los dicigóticos, según sonde se implanten tendrán la placenta y corion separados o compartirán placenta.
Se ha visto que después de las guerras hay un aumento del número de nacimiento de gemelos.
29  Concordancia Para conocer la heredabiliad de un carácter se utiliza el grado o porcentaje de concordancia entre gemelos. Si una enfermedad es de causa genética, esperamos una concordancia del 100%, pero si es debida a factores ambientales irá cambiando este porcentaje.
 Determinación y diferenciación sexual Este título, al parecer, va con alguna intención. En la especie humana, al igual que en mamíferos, lo que influye en el fenotipo sexual es el tipo de gónada.
Las secreciones hormonales de los testículos hacen que se diferencien conductos internos y externos.
Respecto a la determinación hay factores en una gónada indiferenciada que determinará cuál va a ser su diferenciación.
30  Niveles de estudio del fenotipo sexual Los niveles de estudios son diversos, desde el génico hasta el psicológico.
El sexo génico estaría determinado por la presencia o no del gen SRY El sexo cromosómico viene dado por X e Y.
El sexo cariotípico es la dotación genética más las variantes.
El sexo gonadal es lo que da la base genética, entre otros aspectos.
El sexo ductal viene determinado por el tipo de conducto, ya sea de Wolff o de Muller.
En el sexo externo vemos que hay variantes, los caracteres secundarios pueden estar en consonancia o no con el tipo de gónada.
Cuando nace un niño se le asigna un sexo legal. Si tiene genitales ambiguos hay que esperar para ver cuál es el sexo que se desarrollará en la adolescencia, este será el sexo que le asignamos.
El sexo de crianza se debe a que no tratamos igual a niños y niñas, y en el sexo psicológico encontramos variantes.
31  Determinación del sexo El fenotipo sexual más importante en humanos y mamíferos es el determinado por el tipo de gónada: ovario o testículo.
Se ha visto que es el cromosoma Y el que determina el desarrollo masculino y su ausencia el desarrollo femenino. Esto se vio hace años en individuos que tenían 49XXXY y eran masculinos o 45 X y 47XXX eran femeninos. Se extrae la conclusión de que la ausencia de Y da como resultado una gónada femenina.
Hay un gen crucial en la determinación del sexo, para formar testículos.El gen SRY, de la familia de los SOX, (Sex determining Region on chromosome Y) en Yp, determina formación testículo, si no hay SRY, formación ovario; raras veces hermafroditismo verdadero: tejido testicular y tejido ovárico. Da un factor de transcripción crucial.
Si no hay SRY, hay presencia de tejido ovárico o hermafroditismo, a veces se desconoce la causa.
A veces encontraremos en algunos dibujos o escritos TDF (factor de determinación de testículo). Se hablaba de que en el cromosoma Y tenía que estar el factor que determina el testículo. Hoy sabemos que es el gen SRY.
En el cromosoma Y además de SRY tenemos genes que están implicados en la espermatogénesis, que son los AZF.
La gónada junto con las hormonas que segrega, en el caso masculino los andrógenos, hace que estén en consonancia los genitales internos y externos.
En ausencia de cromosoma Y se forma ovario, se forma más tardíamente en el desarrollo embrionario. Hay genes que establecen los conductos de tipo femenino, pero básicamente se forman por falta de andrógeno. Si introducimos estos andrógenos, tendremos problemas de discordancia, son los individuos hermafroditas.
Hasta la 6ª semana tenemos la gónada indiferenciada. A partir de la 7ª semana, en los individuos SRY+ se comienza la diferenciación de testículos. Pero los individuos SRY-, no desarrollan los signos femeninos hasta la 9ª semana.
DIFERENCIACIÓN TESTÍCULO (primeros signos): Diferenciación de células precursoras, Sertoli, con capacidad secretora; formación de esbozos de los tubos seminíferos macizos; allí, células precursoras Sertoli rodean a gonocitos. El desarrollo masculino se realiza con células somáticas, no con células germinales.
32 DIFERENCIACIÓN OVARIO (primeros signos): Los gonocitos se dividen, y se rodean de células estroma, precursoras, células foliculares. Comienza profase de meiosis. Para formar el óvulo llegan gonocitos de alantoides, se rodean de células foliculares y se forma un folículo primordial, para inmediatamente darse la meiosis.
La meiosis femenina empieza intrauterinamente, la masculina no comienza hasta la pubertad.
En el cuadro vemos a nivel de órganos, las homologías de las estructuras masculinas y femeinas.
 Diferenciación del testículo Dividimos la diferenciación del testículo en cuatro estadios: pre-gónada, gónada indiferenciada, gónada diferenciada y diferenciación conductos.
Gónada indiferenciada: células del epitelio celómico, mesénquima y gonocitos.
Los gonocitos no entran en meiosis, se postula que intervienen en la secreción de HAM (Hormona Anti Mulleriana) segregando así las células de Sertoli. La HAM inhibe la división meiótica de las gonocitos masculinos.
8ª sem: Aparecen las células de Leydig, que junto con las de Sertoli comienzan la secreción hormonal. Con la secreción empiezan a diferenciarse los conductos. El número de células de Leydig disminuyen después de la semana 14 y sobretodo periodo perinatal. Después de la semana 14 ya ha terminado la diferenciación masculina.
Parte central gónada indiferenciada, en las células precursoras de Sertoli se desarrolla retículo endoplásmático con secreción, pasando a ser células de Sertoli en sí.
Otro indicador es la invasión de mesénquima y células endoteliales en esta masa celular.
SRY se expresa en células precursoras de Sertoli, 24 h antes de primeros signos diferenciación células de Sertoli.
33 Sry, es un gen importante en este proceso, en ratón se ha visto que en las células de Sertoli se expresa el gen SRY 24 horas antes de empezar la diferenciación de las células. Tenemos evidencias experimentales, no hay duda de que esto lo dirige el producto de SRY que es un factor de trascripción.
La hormona antimulleriana causa la desaparición del conducto de Muller.
SRY actúa localmente (no a través secreción de un producto que pase al espacio intercelular).
Evidencia: formación testículos hembras de ratón XX que se insertó SRY.
Los gonocitos (células precursoras de las células germinales) no intervienen en la formación del testículo pero de la región basal del alantoides migran hasta gónada primitiva. No intervienen en la determinación de gónada indiferenciada.
Hay algunos tipos de cáncer que se originan porque estas células quedan dispersas.
Se ha deducido de mutantes en que no migran gonocitos.
Los gonocitos están separados de ectodermo, mesodermo y endodermo, vienen directamente del epiblasto.
SRY no actúa por medio de células germinales, actúa exclusivamente células somáticas.
SRY puede tener otras funciones, se detecta en espermatozoides, espermatocitos, y en menor grado en células de Sertoli en testículo individuo adulto.
El gen SRY tiene muchas otras funciones, de hecho, en el individuo adulto se expresa, se postulo que actúa a nivel del sistema nervioso.
34  Diferenciación de los ovarios Las primeras diferencias que encontramos están en el periodo de desarrollo.
En la semana 9, los gonocitos se rodean de células Foliculares.
En la semana 12, se produce un aumento de las divisiones de los gonocitos (ovogonias) y en la semana 13 se forman los folículos primordiales.
Nº ovogonias(células germinales): máximo entre las semanas 16-20, luego baja.
Ovocitos: en leptoteno en las semanas 11-12, en paquiteno en la 20-26 y en diploteno en las semanas 35-40. La primera división meiótica se detiene en el diploteno, que cuando se queda parado pasa a llamarse dictioteno. Esta meiosis 1 se activa de nuevo en la pubertad.
A diferencia del testículo, el ovario es poco activo en secreción hormonal. Los primeros 6 meses no tendrán una producción significativa de hormonas (sí aromatasa), carece de receptores para FSH y HCG.
Una vez tenemos las gónadas femenina y masculina formadas, habrá una etapa en la que tendremos los conductos de Muller y Wolff simultáneamente.
Si hay secreción hormonal de andrógenos y hormona anti-mulleriana, se degenera el conducto de Müller y se diferencia el conducto de Wolff.
En el caso de la gónada femenina, o de que no haya gónada, se diferencian los conductos de Müller y el de Wolff degenera. Tendremos así conductos internos de tipo femenino.
En un estado indiferenciado, tendremos los dos conductos.
35  Diferenciación de conductos Degeneración conductos Müller: Hormona Antimulleriana (HAM).
HAM: es secretada por la gónada. Muestra un gradiente de concentración a lo largo conducto.
Degeneración: apoptosis y acumulación β-catenina.
En las células de Sertoli se segrega HAM, que induce la regresión de los conductos de Müller.
En las células de Leydig se secreta testosterona (T), que puede ser transformada por la 5αreductasa e dihidro-testosterona (DHT), que es el andrógeno más potente.
T y DHT se unen a receptores andrógenos, causando el desarrollo de conductos internos y genitales externos.
 Cromosomas sexuales X e Y Cromosoma X: 164 Mb, más de 1500 genes.
Cromosoma Y. 50-60 Mb, 156 genes.
El cromosoma X es de tamaño medio, el Y es más pequeño. El cromosoma X es el primer cromosoma que fue cartografiado, porque tiene genes como el de la hemofilia y otras enfermedades conocidas desde hace años.
Los genes en el cromosoma Y están sobre todo en el brazo corto. Lo que vemos en rosa es la heterocromatina. En el Y la vemos en el brazo largo y en el X en el centrómero.
36  Comportamiento meiótico En profase meiótica X e Y forman un corpúsculo muy condensado denominado cuerpo XY.
En meiosis hay apareamiento ente el brazo corto del cromosoma Y y X. es necesario que haya una zona que se aparee, si no tendríamos más aneuploidías de las que ya se dan. Este apareamiento se da en zonas de pseudocromatina.
Con microscopía electrónica vemos un complejo sinaptonémico corto, vemos un apareamiento parcial junto donde señala la flecha.
Con técnicas de inmunofluorescencia tenemos que podemos ver los componentes del corpúsculo XY.
 Cromosomas X e Y contenido génico en regiones pseudoautosómicas (PAR) Tenemos dos regiones pseudoautosómicas (PAR1, que está arriba, y PAR2, que está al final), que se recombinan en meiosis.
En PAR tenemos mínimo 29 genes (24 en PAR1 y 5 en PAR2). Son zonas, sobre todo PAR1, con alto contenido génico (10-15 genes por Mb).
Genes: PAR 1: escapan a inactivación del X.
PAR 2: únicamente los dos genes más centroméricos se inactivan.
La región PAR 2 es específica de la especie humana.
La zona coloreada en verde es la región pseudo-autosómica, vemos varios ejemplos de genes de este tipo. Pero el gen importante, que es el SRY está en la región limitante, muy próximo a esta región.
37  Contenido génico del cromosoma Y El cuadro pequeño azul de arriba es PAR1, y próxima está SRT. Los genes AZF participan en la espermatogénesis. Cuando se produce la azoospermia, es porque tenemos deleciones en estos genes.
 Gen SRY SRY dirige la diferenciación de la gónada indiferenciada.
Este gen es pequeño, sin intrones, codifica para una proteína de 204 aminoácidos. Contiene una caja HMG (High Mobility Group, de 79 aminoácidos) muy conservada. Pertenece a la familia de los SOX Su promotor está 310 pb upstream.
El producto de SRY tiene la capacidad de unirse al DNA, a una secuencia de heptanucleóticos: AACAAAG.
Se han descrito varias decenas de mutaciones de este gen, algunas de ellas producen inversión de sexo. La mayoría de ellas está localizada en la caja HMG. En función del lugar donde se de la mutación tendrá unos efectos u otros.
38 El gen SRY es un factor de transcripción, y como tal se puede unir al DNA por la secuencia que hemos visto antes.
El factor de transcripción que da SRY se une al DNA y provoca un giro en este, causando así cambios conformacionales que activan una cascada de genes. SRY no hace esto solo, sino que causa la activación de genes bajo su control, entre ellos SOX9.
Hay una serie de genes que se expresan antes y después de que se exprese SRY.
Pero también tenemos otros genes involucrados en este proceso.
Alteraciones en otros genes causan problemas de determinación de sexo.
39 Existen individuos XX y SRY- : varones Se ha propuesto existencia de un hipotético factor Z que reprimiría desarrollo masculino.
Función producto SRY: reprimir expresión factor Z.
Mutaciones en Z permitirían desarrollo masculino en varones XX SRY-.
Gen candidato a Z: factor transcripción Wnt4.
LA displasia compomélica. El gen SOX 9 y los efectos de sus mutaciones: reversión sexual y displasias congénitas. Este SOX 9 actúa bajo la acción de SRY.
Esto mismo lo hemos visto anteriormente.
La diferenciación masculina pasa por la diferenciación de la gónada, de indiferenciada a masculina a través de células somáticas, las cuales unas segregan andrógeno u hormona antimulleriana, que causa la virilización de los conductos internos y genitales externos.
En el caso de la diferenciación femenina, hay una región en el cromosoma X que está duplicada que interviene en alguna alteración. A través de células germinales femeninas, que entran en meiosis y se forma el folículo primordial y la meiosis que se detiene en el dictiotene.
L testosterona y dihidrotestosterona intervienen en la diferenciación de conductos internos y externos. Vemos en la imagen la ruta bioquímica a través de la cual se forman las hormas. Se puede deducir que si tenemos mutaciones en las enzimas implicadas en la síntesis de testosterona se producen alteraciones de tipo hermafroditismo. Hay muchas enzimas precursoras.
40 Esta diapositiva la podríamos obviar, solo tenemos que saber que los receptores de andrógenos son tan importantes como estos, porque si tenemos testosterona pero no receptores tenemos problemas de pseudohermafroditismo, habrá una discrepancia entre el tipo de gónada y el conducto.
Alteraciones en el receptor de la testosterona da síndromes conocidos.
Los receptores de andrógeno (RA) están en el citoplasma. Allí se unen a la dihidrotestosterona, después de haber actuado la 5-α-reductasa y juntos causan cambios en el núcleo, es decir, actúa como un factor de transcripción.
Este cuadro es un resumen de los genes y hormonas implicados en las estructuras relacionadas con la determinación y diferenciación sexual en mamíferos. Vemos que es muy complejo ya que intervienen muchos genes, entre ellos HOX para que se formen las estructuras de los genitañes internos.
Todo esto se ha visto en modelos animales, por eso los genes están en minúscula, en todos están presentes los andrógenos, pero no solo son los andrógenos los que participan.
41  Genes de desarrollo ovárico Hemos visto que existe un desarrollo ovárico por defecto de andrógeno, pero además necesitamos otros genes. Sin el cromosoma Y tenemos tejido ovárico, pero no es uno normal.
Para el desarrollo correcto y funcional del ovario se necesitan genes que no conocemos , pero tenemos alguna información.
Intervienen dos cascadas génicas: 1) Se inicia con FOXL2, que es un factor de transcripción. Mutaciones en FOXL2 causan: fallo ovárico prematuro, menopausia prematura, antes de los 40 años y síndrome ocular. Pueden producir inversión del sexo.
2) Se inicia con RSPO1, continúa con el sistema de señales WNT/β-catenina. Se activa al inicio de la formación del ovario.
Las muyeres 45X son mujeres con síndrome de Turner, no es un ovario normal. En ratón, las hembras 45X son normales, fértiles…  Alteraciones en la determinación sexual: A veces son casi tan importantes las alteraciones como lo normal. Son estas las que nos dan pistas de cómo es el desarrollo normal, nos indican qué genes están implicados en los distintos procesos.
 inversión de sexo: Los varones XX tienen una gónada tipo testículo y las mujeres XY de tipo ovárico.
Varones 46XX Incidencia 1/20.000 nacimientos, en regiones como el norte de África es mayor.
Apariencia masculina, orientación sexual normal varón, testículos pequeños con azoospermia.
Algunos casos diagnosticados al nacer por: Hipospadias (alteración entre el final de la uretra y el final del pene).
Criptorquidia (testículos ausentes de bolsas escrotales). No siempre.
La mayoría, no se diagnostican hasta la pubertad porque presentan: Tamaño testículos pequeño.
Ginecomastia (desarrollo mamario en varones). (35-40%). No todos los hombres con ginecomastia presentan este genotipo.
Esterilidad por azoospermia.
Esterilidad, tamaño pequeño de los testículos, extremidades más largas, talla inferior a esperada en relación a parientes, son características diferenciales de individuos con el síndrome de Klinefelter 47, XXY. Si bien estos tienen concordancia entre órganos sexuales y conductos.
Un 70% de estos hombres son SRY+. Generalmente está translocado al cromosoma X pero a veces puede estar translocado en un autosoma. Esto se origina por el entrecruzamiento o recombinación, ya que el gen SRY está próximo a la región pseudoautosómica. Si hay un poco de desplazamiento donde se aparea el cromosoma Y con el X, esa parte pasará al X.
Un 30% son SRY- esto implica que no conocemos todos los genes implicados en en la determinación del sexo. Indica la presencia de otro gen mutado, integrado en la 42 cascada reguladora de determinación sexual. Hace unos años se ha descrito un varón XX SRY- tiene mutación en WNT4.
En la imagen vemos que la parte que se transloca es la verde con la celeste, cuando debería solo entrecruzarse la lila, pero el SRY está muy cerca de esta región.
 Mujeres 46, XY Tiene una incidencia mucho menor que los varones XX.
1) Hay un porcentaje pequeño de SRY-.
La mayoría tiene un fenotipo con características de 45, X, es decir, síndrome de Turner.
 Cuello corto con pliegues laterales cutáneos.
 Implantación baja cabello.
 Linfedema (aumento de linfa que causa efectos como manos hinchadas).
 Estatura baja.
 Anomalías órganos internos.
 Mortalidad embrionaria alta.
2) Una minoría son SRY+, es lo que se conoce como síndrome de Swyer o disgenesia gonadal XY. Presentan:  Genitales externos femeninos normales.
 Derivados de conductos mullerianos normales.
 Gónadas atróficas, vestigiales, sin células germinales.
 No presentan anomalías somáticas.
No acarrea cardiopatías u otras enfermdades.
La etiología es heterogénea, puede deberse a un SRY mutado en la caja HMG, de modo que no es funcional, o tener un SRY aparentemente normal, pero que tenga una mutación en el promotor o en el intensificador del SRY o una mutación en otro gen posterior a SRY.
43  Alteraciones del desarrollo sexual: Hermafroditas verdaderos En los hermafroditas verdaderos coexisten tejido ovárico y tejido testicular.
  Hermafroditismo lateral: Un ovario y un testículo, es el más frecuente. Además se suelen encontrar en un lado determinado uno y en el otro el otro.
Ovotestis, coexistencia de túbulos seminíferos y estructuras ováricas en una misma gónada.
Algunos casos de hermafroditas son fértiles, y son somáticamente femeninos. En estos casos es difícil determinar el sexo legal porque no se sabe muy bien cuál será el sexo en la pubertad.
La mayoría, (60%): 46, XX. También existen quimeras 46, XX/46 ,XY (13%) y 46,XY (12%).
Las quimeras se originan porque dos cigotos se fusionan.
Origen: 46, XX SRY- : Incidencia familiar, se supone la existencia de un gen mutado con una función alterada.
46, XX SRY+ se inactivaría en algunas células del linaje gonadal, dando “mosaicismo funcional”.
En la imagen, la flecha corta señala células que darán tejido gonadal masculino y la larga femenino.
 Alteraciones del desarrollo sexual: Pseudohermafroditismo Tenemos una única y un tipo definido de gónada, con elementos del fenotipo sexual que no es coincidente.
Se clasifican según el tipo de gónada: masculinos y femeninos. Puede ir desde genitales externos femeninos y gónada masculina hasta todas las situaciones intermedias.
Es una anomalía en la diferenciación sexual.
Las causas son posteriores a la determinación sexual.
Origen: El genético es el más frecuente, pero también pueden tener causa ambiental, debido, por ejemplo, a la administración de andrógenos (como corticoides) durante el embarazo.
44  Pseudohermafroditismo masculino: Presencia de testículos, causa genética.
El ejemplo más típico es el síndrome de feminización testicular, que causa una apariencia femenina: • Ausencia vello pubiano y axilar.
• Desarrollo mamario.
• Distribución femenina tejido adiposo.
• Vagina corta y ciega.
• • Ausencia útero y trompas.
• Testículos muestran criptorquidia.
• Son 46, XY SRY+. Mutaciones en receptor de andrógenos (RA) o más raramente en otros genes implicados en acción de testosterona y dihidro-testosterona.
• 10% desarrollan tumores testiculares, se recomienda extirpación quirúrgica de gónadas.
 Pseudohermafroditismo femenino: Presencia de ovarios.
Síndrome adrenogenital o hiperplasia adrenal congénita, origen genético. Presenta ovarios.
• Autosómico recesivo.
• Mutaciones en gen 21-hidroxilasa, provoca hipersecreción de andrógenos. Mutaciones en 11-hidroxilasa también dan este síndrome.
Estas enzimas están en la cascada de señalización que nombramos (y que la señora intentó explicar pero que no se salía).
• Virilización temprana.
45  Epigenética y desarrollo Dentro de la epigenética hablamos del fenómeno de inactivación del cromosoma X y de la impronta genómica.
 Inactivación del cromosoma X.
En mujeres de mamíferos uno de los cromosomas X está inactivado, a mediados de siglo XX se postula que debe ser así para la compensación de dosis.
Dos cromosomas X segrega de cada uno de sus gene una dosis, y los varones que solo tienen un cromosoma X solo va a tener la mitad. Tiene que haber mecanismo de compensación, porque si no habría un gran dimorfismo sexual, como hay en otras especies.
Uno de los dos cromosomas X no era activo, en 1961 se postuló y sigue siendo cierta, aunque su tema es antiguo hoy mismo se sigue explicando. No tenemos toda la información de cómo sucede. La inactivación es al azar y así hay compensación de dosis.
• • • • • • • • • Hembras mamíferos: un cromosoma X difiere de los demás en condensación.
Mary Lyon 1961, propuso: cromosoma heteropicnótico inactivo.
Compensación dosis génica: expresión similar de producto génico genes ligados X en varones y mujeres.
Este fenómeno: inactivación cromosoma X o lyonización.
Hipótesis Lyon: en cada célula, un cromosoma X se inactiva al azar durante el desarrollo embrionario temprano de las mujeres.
Se asegura así de que las mujeres, que tienen dos copias del cromosoma X, produzcan los productos de los genes ligados al cromosoma X en cantidades aproximadamente similares a las de los varones (compensación de dosis).
Ocurre precozmente durante desarrollo embrionario, 14-16 días.
En una célula, cualquiera de los dos cromosomas X puede inactivarse (al azar).
A partir de entonces, en todas las células hijas se inactiva el mismo cromosoma, X paterno o X materno.
A partir de los 60, se tienen más datos, ocurre muy temprano, entre días 14-16, incluso antes. Se ha extrapolado lo del ratón al hombre, pero hay diferencias concretas.
No es al azar en las membranas.
Todas las células hijas que hayan inactivado un X lo seguirán teniendo inactivo.
Mosaico en relación al cromosoma X, en unas células se expresan genes de cromosoma de origen materno y otras de origen paterno, por eso nos afectan menos las enfermedades ligadas al X.
46 Enfermedad ligada al X en mujeres no se expresara en todas las células, solo en la mitad, así que no tendrá la enfermedad, la probabilidad que una mujer tenga los dos cromosomas X con el gen mutado es muy baja, como pasa con la hemofilia.
En el ratón, pero no está claro en hombre, en las envolturas durante el desarrollo embrionario en ratón hay impronta. Se inactiva preferentemente el X de origen materno, lo mismo pasa en los marsupiales, hay una impronta, en humanos esto no es así.
¿Cómo se descubrió que un cromosoma x estaba inactivo? La hipótesis era la compensación de dosis, pero no teníamos pruebas. La primera evidencia ocurrió en 1949, Bertram y Barr estudiaban cerebros de gatos, en los núcleos de las neuronas de las gatas a diferencia de los gatos, aparecía algo condensado. Es lo que se llamó corpúsculo de Barr o cromatina de sexual.
Generalmente aparecía próximo a la envoltura nuclear.
Cuando Barr y Lyon postularon la hipótesis se basaba en estos datos.
• • • Cr X inactivo condensado células interfase. Aparece como masa cromatina que se tiñe oscuro, corpúsculo Barr o cromatina sexual.
Células somáticas: mayoría genes cr X inactivo silenciados.
Mujer: mosaico de clones en los que se expresan alelos alternativos.
A diferencia de lo que se pensaba no es todo el cromosoma el que está inactivado. Hay algunos genes que no, como los PAR, pero hay genes que escapa a la activación como el XIST, se han matizado las informaciones originales.
La inactivación del cromosoma X se ha visto que se debe a una metilación de los islotes CG, este es el mecanismo molecular que mantiene esto.
Análisis citogenéticas no hay técnicas hasta el 56, antes se usó este corpúsculo de Barr para identificar los 47 XXY, 45X, 47 XXY, 48XXXX, 48XXXY, 46XX, 46XY.
Se vio que se inactivan todos los cromosomas X menos uno. Puede aparecer una masa Barr en un individuo que muestra testículos (47XXY).
Las mujeres 45X no tienen cromatina sexual, en 47XX tendremos 2 y así sucesivamente.
En las mujeres 47XXX tienen una disyunción obligada, pueden tener hijos Klineffelter. Pero tienen pocos problemas, pero cuantos más cromosomas X empiezan a aparecer más problemas.
47  Aspectos moleculares    Cada célula, cuenta nº cr. X e inactiva de forma permanente todos excepto uno.
Proceso epigenético inactivación cromosoma X: metilación diferencial.
Inicia con gen, XIST,(X inactivation –specific transcript), 17 kb, localizado en Centro Inactivación cromosoma X (XIC) Xq13.3.
XIST codifica RNA grande, no proteína, difunde señal inactivación por metilación desde isla CpG hacia arriba y abajo cr. X ( cis) .
En células trofoblasto en ratón XIST se expresa únicamente cr. X materno, impronta génica, evidencias que no es así en hombre.
Cada célula, cuenta nº cr. X e inactiva de forma permanente todos excepto uno.
Proceso epigenético inactivación cromosoma X: metilación diferencial.
Inicia con gen, XIST,(X inactivation –specific transcript), 17 kb, localizado en Centro Inactivación cromosoma X (XIC) Xq13.3.
XIST codifica RNA grande, no proteína, difunde señal inactivación por metilación desde isla CpG hacia arriba y abajo cr. X ( cis).
En células trofoblasto en ratón XIST se expresa únicamente cr. X materno, impronta génica, evidencias que no es así en hombre.
       Hay muchas dudas de cómo funciona este control en el desarrollo embrionario. La célula tiene que poder contar y saber cuántos tiene que desactivar para dejar solo uno, se siguen teniendo muchas dudas.
Epigenética: la metilación está por encima, la diferencia no está en la secuencia de genes, sino en otros cambios, metilación de histonas o de DNA, acetilación, fosorilación… Gracias a que existen alteraciones espontáneas se ha visto que mujeres que tenían un X normal pero a otro le faltaba el brazo largo, en ellas no ocurría la inactivación. Por distintos casos se fue acotando por debajo del centrómero del cromosoma X donde estaba el gen que permitía la inactivación. Este centro era XIC (centro de inactivación del X), dentro de XIC está el gen XIST.
Este gen no se traduce a ninguna proteína, sino que da un RNA.
Este transcrito solo actúa en un X, pero en el otro no. Tiene que estar regulado de alguna manera porque no inactiva los dos, sino solo 1. Al cabo de unos años se identificó otro TSIX.
El gen XIST tiene esta estructura de 8 exones, el 1 y el 6 son muy largos y estos codifican en un sentido diferente.
48 Uno de los dos centros de inactivación, en el que es inactivo se expresa este centro y se condensa, los genes en este cromosoma no se expresarán. Así se expresa uno solo de los alelos del cromosoma X, el otro queda inactivo pero no al 100%, por eso las mujeres 45X tiene problemas.
Si tenemos una deleción que implica la región XIC no se inactiva ninguno.
El gen XIST se expresa solo en el cromosoma X inactivo no en el activo.
Si en células diferenciadas eliminamos XIST sigue habiendo condensación, así que este gen solo es importante en el inicio y establecimiento de qué cromosoma se inactiva por metilación de la cromatina, pero no es necesario para el mantenimiento.
• • • • XIST se expresa solo en Xi.
El RNA recluta algunas proteínas que organizan la cromatina en una conformación transcripcionalmente inactiva.
En células diferenciadas, que ya han sufrido la inactivación, pérdida de XIST no causa reactivación.
XIST interviene en inicio y establecimiento pero no en mantenimiento de inactivación.
XIST codifica para un RNA largo.
En la tabla analizamos diferentes características comparativas del cromosoma X activo respecto al inactivo.
Siempre hay una relación entre la actividad y la replicación. Los genes que transcriben activamente son de replicación temprana, las regiones de heterocromatina son de replicación tardía. Esto se vio incorporando un análogo de la timina y utilizando unos anticuerpos podemos saber, por tiempo, en qué periodo se replica viendo qué zonas son fluorescente y cuáles no en cada tiempo.
En el cromosoma X inactivo además de tener metilaciones también tenemos alteraciones en las histonas, como la macro H2A.
49 Tenemos un aspecto de la base molecular de la inactivación del X no explicado, cómo se decide cuál se inactiva.
Más adelante se describió el TSIX, se encuentra en la misma región que XIST pero es un opuesto antisentido, comprende XIST en el sentido opuesto. TSIX actúa en un momento muy preciso.
Si no hay TSIX no hay un X activo.
Quien regula o controla que uno de los dos XX, quien está implicado en el proceso de decidir es TSIX.
• • • Xi dos transcritos no usuales: 1. Producto de XIST no se traduce. Solo se transcribe en células somáticas femeninas y acumula en cis a lo largo Xi. XIST indispensable para silenciar.
2. Gen TSIX, opuesto anti-sentido, a 12kb por debajo XIST atraviesa XIST, comprende 40 kb de XIC.
Antes del inicio de la inactivación, los RNAs de XIST y TSIX se co-localizan en Xi. Al contrario de RNA XIST, RNA TSIX no se extiende en cis.
Acción TSIX limitada a XIC, su expresión reprime producción de Xist, alterando configuración cromatina, y designa futuro cromosoma X activo (Xa).
Todo el esquema es el XIC, tenemos XIST en un lado y TSIX en el otro sentido. Es muy importante la secuencia de XITE (intensificador de TSIX) y también la secuencia de regulación de la transcripción JPX (es una secuencia reguladora que es intensificador de XIST). Estas secuencias estaban descritas pero se ha visto ahora si papel. Todo esto es bastante reciente, se siguen haciendo experimentos para ver cómo funciona toda esta estructura e inactivación tan precisa.
DX (es una región repetitiva) es importante, es el primero que se describió.
50 Primero cuenta, luego elije, luego se inicia el silenciamiento, se establece a lo largo del cromosoma y se hace que se mantenga a lo largo del cromosoma. Se sabe que mujeres de edad avanzada van perdiendo inactivación, tienen más células con los dos cromosomas X activos.
Se sabe qué regiones están implicadas en cada uno de los aspectos. Como vemos en el esquema.
En el mantenimiento ya no interviene XIST que son los elementos en azul. Habría que añadir la conformación espacial.
XIST favorece la disminución de expresión de TSIX.
Parece que el apareamiento de los X es imprescindible para que todo esto ocurra.
Para que todo el cromosoma X esté inactivo se unen a unas proteínas, como las del grupo policomb.
Hubo un artículo en el 2015 que identificaron 10 proteínas relacionadas con XIST.
• • • • • • • Silenciamiento futuro cromosoma Xi ocurre con disminución expresión TSIX.
Al contrario, mantenimiento Xa depende expresión persistente TSIX en este cromosoma.
Suceso inicial células XX: apareamiento transitorio de las dos secuencias de XIC.
Probablemente es el mecanismo por el que se cuentan X, se altera si secuencias XIC delecionan o translocan.
Propagación inactivación: depende continuidad física cromosoma y algunas características DNA.
Silenciamiento por XIST parece depende de las secuencias repetidas en extremo 5’ que se doblan, permitiría unión directa o indirecta a proteínas represoras como las del grupo polycomb (PcG).
Mantenimiento de inactivación: implicados factores como metilación DNA y deacetilación histona H4.
Las LINE es una de las secuencias que se postula que interviene en la propagación de la inactivación 51  Inactivación del cromosoma X preferente Hay mujeres en las que se inactiva preferentemente uno de los cromosomas X, es un porcentaje relativamente elevado, inactivación desviada del azar, sobre el paterno o materno. Esta es una condición que se hereda. A la hora de que en una familia aparezca una enfermedad ligada al X se podrá manifestar en caso de que el gen esté en el cromosoma X activo.
Si hay una translocación equilibrada se inactiva el normal, pero si es desequilibrada se inactiva el alterado, se seleccionan las células en favor de cuando hay un X y un autosoma se seleccionan los que silencian el X.
Uno de los 3 cromosomas 21 como iba pegado a X se inactivó y presenta pocos síntomas de síndrome de Down.
• • Mujeres con pérdida material de un X, se inactiva preferencialmente este cromosoma.
Mujeres con translocaciones t(X;A) equilibradas (tenemos todos los genes, pero localizados en sitios diferentes) se inactiva preferentemente X normal, t (X;A) desequilibras (tenemos duplicación o deleción) inactiva preferentemente el alterado.
• La inactivación se puede extender desde Xq13 a autosomas dando lugar a monosomías autosómicas.
Cuando hay modificaciones en el cromosoma X lo que se expresa es lo que esté menos alterado.
Tenemos alteración X-autosoma, equilibrada, es decir, que intercambian un fragmento proporcional. En estos casos tenemos un X normal y un X con un trocito de un cromosoma, pero hay un autosoma que lleva el trocito del X. se nos suele inactivar el X normal, porque si nos inactivara el X anormal, nos faltaría un trozo de autosoma. Realmente se inactivan en 50%, pero se van a seleccionar los de este tipo (las otras mueren).
En una translocación desequilibrada, donde tenemos duplicación o deleción, en estos casos se inactiva el anormal, se seleccionan estas células debido a que es más viable.
52 En el dibujo vemos que con el X anormal, cuando se dividen las células se dividen las que son normales más y las otras no tanto. Al final tendremos solo rojas.
En el blastocito, en el día 14, en unas células de un cigoto XX, se aparean los dos X. Hay estudios relacionados a la importancia de este apareamiento. Todo se explica mejor si están juntos.
a) Tenemos la secuencias importantes en la inactivación del X y otras que se postulan que son reguladoras (no se sabe cómo). Una cosa nueva es el centro de apareamiento.
Hacemos ampliación y vemos B.
b) Son dos hipótesis. Intervienen unas proteínas CTCF. En el paeamiento interviene el Oct4 que es un factor de transcripción de unión a DNA. Cuando se inicia se expresa del cromosoma que va a ser inactivo XIST y en el otro como se colocaliza con TSIX será el activo.
La otra hipótesis postula que intervienen proteínas llamadas YY1, que se activan e interactúan con XIST. La extensión de la inactivación se hace en CIS.
53  Impronta genómica Es un fenómeno epigenético. Hasta hace poco se consideraba que es igual que un gen venga del padre o de la madre, pero en los años 70 se quería hacer partenogénesis en el hombre, y no se conseguían embriones con dos núcleos masculinos o dos femeninos. Son necesarios tanto masculino como femenino para que se dé el desarrollo embrionario. Esta es una evidencia de que existe la impronta.
Hay enfermedades que depende de quien venga el alelo delecionado va a tener un fenotipo u otro.
• • • • Fenómeno epigenético.
Se pensaba que genes cromosomas homólogos se expresaban de forma igual.
Actualmente: puede haber características clínicas diferentes de una enfermedad, dependiendo de si un gen se hereda del padre o de la madre.
Este efecto debido origen parental: impronta genómica.
La impronta ocurre durante el desarrollo embrionario o formación de células germinales, pero la marca es la metilación.
A veces la expresión puede ser diferente en todas las células, pero puede ser por tejidos, quizás en unos se expresa el paterno y en otros el materno o en algunas etapas específicas del desarrollo.
• • • • Metilación DNA: principal mecanismo que modifica expresión.
La metilación es la impronta aplicada a ciertas secuencias DNA cuando pasan gametogénesis.
Solo una pequeña proporción genoma humano sujeto a este proceso (unos 150 genes de los 23.000 que tenemos). Hay regiones específica de impronta Expresión diferente alelos (materno o paterno) puede ocurrir todas células somáticas o tejidos o etapas específicas desarrollo.
Se habla más de regiones que de genes improntados, porque suele haber un centro de impronta, que es el que regula.
La metilaión de puede dar en las bases como la citosina, pero también en puede haber metilación en las histonas al igual que otras marcas epigenéticas.
• • Unos 150 genes humanos con impronta; las regiones implicadas se denominan regiones diferencialmente metiladas (DMR, Differentially Methylated Regions).
DMR incluyen Regiones Control de Impronta (ICR, Imprinting Control Regions) que regulan expresión genes mediante dominios improntados.
54 A diferencia de los fenómenos genéticos que están en todas las células, la impronta es reversible. Abordar el tratamiento de enfermedades causadas por la impronta tiene más esperanza, porque es reversible.
En cada generación hay un “reset” cuando pasa el DNA por las células germinales. Pero existen modificaciones que son transgeneracionales.
• • • Marca epigenética reversible.
Borra y establece de nuevo en línea germinal según sexo individuo y se hereda de forma estable en sucesivas divisiones de células somáticas durante desarrollo.
Esta marca se asocia además a cambios estructura de cromatina.
 Disomía uniparental El resultado es el mismo que la impronta. Heredamos dos pares cromosómicos, pero hay veces que tenemos disomía uniparental, como que tengamos 2 cromosomas 7 de la madre y ninguno del padre. Tendremos la marca de ovogénesis, no de espermatogénesis, que son diferentes.
Si los cromosomas vienen de una no disyunción en meiosis 1 son cromosomas diferentes.
• • • • Generalmente, un individuo hereda de cada progenitor un solo cromosoma de la pareja de homólogos.
Algunos individuos heredan ambos homólogos de una pareja de cromosomas de solo uno de sus padres: disomía uniparental.
Si un individuo hereda dos copias del mismo homólogo, por error en meiosis II : isodisomía uniparental.
Si individuo hereda los dos homólogos diferentes de un padre por error meiosis I: heterodisomía uniparental.
Si tenemos una no disyunción paterna que produce un espermatozoide con 2 cromosomas 7 y una no disyunción materna produce un óvulo sin cromosoma 7, el cigoto resultante tendrá 2 copias del cromosoma 7 del padre y ninguna de la madre.
Si tenemos, en cambio, una no disyunción en la madre y una separación normal en el padre, el resultado es un cigoto trisómico. Esto como no es estable hace que se pierda 1 de los tres durante las sucesivas mitosis, se produce una selección en favor de las células con 2 cromosomas.
55 • • Se supone que cigoto sería originalmente trisómico, y pérdida precoz de un cromosoma: estado disómico.
Si pérdida cromosómica se produce con la misma frecuencia, una tercera parte: disomía uniparental.
 Síndrome Prader-Willi y síndrome de Angelman • • Fenotipo muy diferente.
Entre el 70-80% niños presentan micro-deleción de novo de 15q11-q13. Ambos síndromes tienen una causa idéntica a nivel molecular.
Se origina por recombinación no homóloga entre las secuencias repetidas que flanquean la región delecionada.
La diferencia del fenotipo se debe al origen parental del cromosoma que presenta la deleción. Si el cromosoma es de origen paterno: S. de P-W y si es materno: S-A.
• • A: P-W; B: A 1 56  Síndrome de Prader-Willi (PWS)         Incidencia:1/20.000 nacimientos.
Características clínicas: la mayoría tiene como consecuencia disfunciones hipotalámicas.
Hipotonía neonatal.
Estatura baja.
Hiperfagia (comen compulsivamente).
Obesidad.
Hipogonadismo en niños.
Retraso mental moderado: CI 50.
Hay fenotipos diferentes en los diferentes estadios de la vida.
Causas: • • • Deleción del 15q 11-q13 del cromosoma paterno → 70% (15% de estos son deleciones submicroscópicas) Disomía uniparental materna (carece de la región que se expresa en el cromosoma de origen paterno) → 25% Mutación de la región de control de la impronta → 5% (da un fenotipo más leve, pero existe riesgo de recurrencia).
• El análisis de metilación DNA : método más eficiente para confirmar diagnóstico de PWS sospechado clínicamente, pero no identifica el subtipo genético. Una vez hecho el diagnóstico es necesario hacer una serie de pruebas para confirmar el subtipo.
• Por ausencia expresión de serie de genes contiguos (trastorno multigénico) en región crítica de porción proximal cromosoma 15.
Solo se expresan alelos heredados del padre, incluye SNURF-SNRPN y algunos snoRNAs.
Podrían afectar procesamiento RNA en otros loci curso abajo.
• La causa es que en la región del dibujo donde hay una serie de genes en azul, están improntados si son de origen materno, se expresan los de origen paterno, si no tenemos eso genes aparecen las características de este síndrome.
El punto rojo entre los azules es el centro de impronta.
57 • • • • • • • • • • • Genes y transcritos, localizados en la región 15q11-q13, se pueden agrupar en cuatro áreas delinadeas por tres puntos de rotura comunes (Fig. 2): (1) Un grupo de genes no improntados : GCP5, CYFIP1, NIPA1, y NIPA2, localizados entre los puntos de rotura proximales BP1 y BP2 y otros tb se expresan igual del alelo materno y paterno entre BP2 y BP3 (ej. Gen P).
(2) genes improntados (solo expresión paterna ) incluyen MKRN3, MAGEL2, NDN, y el gen bicistronic SNURF-SNRPN; (3) Genes que se expresan preferencialmente del alelo materno: UBE3A and ATP10A (alteraciones en UBE3A causan el síndrome de Angelman.
(4) genes no improntados , pero muestran expresión paterna parcial (ej. , GABRB3).
El gen bicistrónico SNURF–SNRPN está implicado en el splaicing de mRNA en el cerebro.
Exones 4 a 10. Exones 1 a 3 codifican otra proteína diferente , que esta implicada en el proceso de la impronta Múltiples copias de denominado C/D box nucleolar pequeño RNAs (snoRNAs) or SNORDs (SNORD64,SNORD107, SNORD109A, SNORD115, and SNORD116) tb están localizados en esta región y son clave en el desarrollo de PWS, con implicación del procesado del RNA. SNORDs está codificado por un transcrito largo del locus complejo SNURF-SNRPN y no se traduce en proteína.
Las deleciones más frecuentes son de los tipos: Tipo I y Tipo II (Fig. 2).
Tipo I es más larga y implica al punto de rotura proximal, BP1, más cerca del centrómero.
Tipo II, es más pequeña ye implica el otro punto de rotura proximal BP2.
El tercer punto de rotura frecuente (BP3) se localiza distalmente en esta región está implicado en los dos tipos comunes .
 Síndrome de Angelman (SA)        Incidencia: 1/15.000 nacimientos.
Características clínicas: Estatura baja.
Epilepsia.
Retraso mental severo.
Marcha inestable.
Ausencia de habla.
Apariencia feliz.
Causa: • • • • Deleción del 15q11-13 cromosoma materno → 70% Disomía uniparental paterna → 9% Mutaciones en el gen UBE3A → 10% Mutaciones en región control impronta → 8% (Fenotipo más leve).
58 • • • Ausencia de expresión en el cerebro del gen UBE3A heredado de la madre.
UBE3A está improntado y se expresa de forma específica de tejido.
Tipos: 31.1% deleción de clase II , 23.8% deleción de clase I, 10.8% deleción no especificada , 3.8% deleción atípica , 8.7% UPD, 7.7% defecto en impronta , y 11.2% mutación en UBE3A Los genes que causan el síndrome de Angelman no son genes contiguos como en el de PWS, sino que son genes específicos.
• • • • • • Individuos con deleción: 40.5% tienen delecionadas 5.9 Mb (class I).
53% tienen una deleción menor 5.0 Mb (class II), difiriendo solo en la localización punto rotura proximal (centromérica).
6.5% tienen deleciones atípicas Las deleciones se originan por mal alineamiento de cromosomas homólogos y recombinación en meiosis entre low-copy-number repeats (duplicons), que se han identificado en la zona proximal y distal de 15q11-q13.
UPD paterno: isodisómico en casi todos los casos.
Causa fenotipo: mutaciones UBE3A, codifica ubiquitina ligasa en cerebro se expresa alelo materno.
• Implicada en destrucción proteínas mediada por ubiquitina, durante desarrollo SNC.
• Riesgo recurrencia mutación en ICR: si madre portadora de la misma mutación que hijo, del 50%.
59 Cuadro del algoritmo de lo que hay que hacer en el laboratorio.
ICR (región impronta región) la verde controla al UBE. Y la de PWS a ambos lados.
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