prof. antonio barbadilla curso de genética
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Prof. Antonio Barbadilla Curso de genética
Prof. Antonio Barbadilla Curso de genética
Deberán quedar bien claros los siguientes puntos
•Determinación del sexo•Determinación en Drosophila•Determinación en humanos
•Herencia ligada al sexo•Herencia influida por el sexo•Herencia limitada a un sexo
•Compensación de dosis•Drosophila•Caenorhabditis elegans•Humanos: el corpúsculo de Barr y la hipótesis de Lyon
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OBJETIVOS TEMA 4: Herencia del sexo
Determinación del sexo, ligamiento al sexo, compensación de dosis
Prof. Antonio Barbadilla Curso de genética
Determinación del sexo •Genética
•Cromosomas sexuales (heteromórficos)Sistemas XY, X0, ZW y cromosomas múltiples
•Ploidía (himenópteros)
•Genes no asociados a cromosomas heteromórficos (hongos,...)
•Ambiental •Temperatura (salamandras, gambas, reptiles)
•Substrato de fijación (gusanos y gasterópodos marinos)
•Tamaño corporal (anélidos marinos, algunos peces)
•Ambiente social (pez payaso)
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Tema 4: Herencia del sexo
Tree of sex: a database of eukaryotic sex determination systems
Prof. Antonio Barbadilla Curso de genética
Determinación cromosómica del sexo: Sistema XY
En 1905 Nettie Stevens observó que Drosophila melanogaster tiene 4 pares de cromosomas
•Un par de cromosomas, que se designaron X e Y, eran heteromórficos (homólogos de forma claramente distinta)
•Las hembras de Drosophila portaban dos cromosomas X y los machos portaban un X y un Y (por tanto su herencia es mendeliana, razón 1:1)
Complemento cromosómico: 2A + XX 2A + XY
2A = diploidía cromosomas autosómicosX = cromosoma sexual
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Tema 4: Herencia del sexo
Nettie Stevens(1861– 1912)
(doodle 155 aniversarionacimiento)
Prof. Antonio Barbadilla Curso de genética
Determinación cromosómica del sexo: Sistema XY
•Calvin Bridges (1922)
Demuestra estudiando individuos poliploides (3n, 4n,...) que el sexo en Drosophila viene determinado por el cociente de cromosomas X (el cromosoma sexual) y los cromosomas no sexuales (llamados autosómicos)
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Tema 4: Herencia del sexo
Calvin Bridges (1889-1938) - A True Story- The fly room (film)
Prof. Antonio Barbadilla Curso de genética
Resultados experimentales de Calvin Bridges en D. melanogaster
Número de cromosomas
X
3 4 4 3 2 1 2 1 1
Ploidía autosomas
(A)
2 3 4 3 2 1 3 2 3
Número total de
cromosomas
9 13 16 12 8 4
11 7
10
Razón X/A
1,50 1,33 1,00 1,00 1,00 1,00 0,67 0,50 0,33
Sexo
Metahembra Hembra Hembra Hembra Hembra Hembra
Intersexo Macho
Metamacho
Conclusión:
X/A = 0,5
X/A = 1
0,5 < X/A < 1 Intersexo6
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Sistema XY Determinación en Drosophila: equilibrio génico X/A
gen Sex-lethal (Sxl) -> Interruptor maestro (enzima que corta RNA)
Embrión Drosophila
X:A = 1
gen Sxl activo
X:A = 0,5
gen Sxl inactivo
Tiempo
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Tema 4: Herencia del sexo
Se han localizado al menos 3 genes en el X (elementos del numerador X/A) y otros tantos en los autosomas (elementos del denominador)
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Sistema XY
Gónadas se convierten en testículos
Gen Od(Ovarian determinant)
Inhibición
Tiempo
Actúa gen TDFsi está presente
•Determinación humanos y ratón (mamíferos): gen SRY (Sex-determining Region) (o TDF factor determinante de los testículos: interruptor maestro) en el cromosoma Y (Tdy en ratones)
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Tema 4: Herencia del sexo
Prof. Antonio Barbadilla Curso de genética
Sistema XY
Gónadas se convierten en ovarios
Gen Od
Tiempo
Sin TDF
se expresa
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Tema 4: Herencia del sexo
•Determinación humanos y ratón (mamíferos): gen SRY (Sex-determining Region) (o TDF factor determinante de los testículos: interruptor maestro) en el cromosoma Y (Tdy en ratones)
Prof. Antonio Barbadilla Curso de genética
Sistema XY
•Determinación humanos y ratón (mamíferos)
Cuatro hermano/as (cromosómicamente XY) con
síndrome de feminización testicular (insensibilidad
congénita a los andrógenos). 22A + XY
Síndrome de feminización
testicular
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Tema 4: Herencia del sexo
Prof. Antonio Barbadilla Curso de genéticaTema 4: Herencia del sexo
11http://www.nature.com/news/sex-redefined-1.16943
Sex redefined -> Interesting article byAinsworth, C. 2015 Sex redefined. Nature 2015 518: 288-91
Fórum de discusión del artículo
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Sistema X0, ZW y cromosomas múltiples
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Tema 4: Herencia del sexo
• X0: Insectos (saltamontes)
• ZW Aves y peces
ZZ ->
ZW ->
• Cromosomas múltiplesNemátodo (Ascaris incurva)
35 cromosomas (26A + 8X + Y)
42 cromosomas (26A + 16X)
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Tipos de herencia ligada al sexo
Porción no homóloga, genes ligados al X
Genes holándricos
Región pseudoautosómica
X
Y
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Tema 4: Herencia del sexo
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Tipos de herencia ligada al sexo Cromosomas sexuales humanos
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Tema 4: Herencia del sexo
Prof. Antonio Barbadilla Curso de genéticaTema 4: Herencia del sexo
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Evolución del cromosoma Y en mamíferos
Scientific American 2001
Evolution of the Y Chromosome <- vídeo donde David C. Page explica magistralmente la increíbleodisea de 300 millones de años de los cromosomas sexuales en mamíferos (desde el inicio de la divergencia con las aves)
Gen SRY pertenece familia genes SOX que codifican para factores de transcripción. Homólogo SOX3 cromosoma X
Professor at the Massachusetts Institute of Technology, the director of the Whitehead Institute, and a Howard Hughes Medical Institute investigator. Experto en la evolución de los cromosomas sexuales en mamíferos. Ha cartografiado el cromosoma Y y su expresión durante el desarrollo.
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Tema 4: Herencia del sexo
Cromosoma Y de humanos
12 curiosidades del cromosoma Y
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Herencia ligada al X
Thomas H. Morgan (1910) mutante white Drosophila
Fenotipo WhiteFenotipo Salvaje
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Tema 4: Herencia del sexo
Thomas H. Morgan1866-1945
Premio nobelFisiología y Medicina 1933
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P1
F1
F2
x
1/2
1/2
Xw YX+ X+
X+ Xw X+ Y
X+ Y
Xw Y
1/2 X+ X+
1/2 X+ Xw
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Tema 4: Herencia del sexo
Cruce salvaje con white
x
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P1
F1
F2
x
1/2
1/2y
Cruce recíproco
X+ YXw Xw
X+ Xw Xw Y
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Tema 4: Herencia del sexo
x
X+ Xw
Xw Y
X+ Y
Xw Xw
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Ejemplo de herencia ligada
al X en humanos:
Ceguera a los colores o
daltonismo
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Tema 4: Herencia del sexo
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Carácter limitado por el sexo Los caracteres que se expresan sólo en un sexo, aunque los genes que lo determinan estén presentes en ambos sexos.
Ejemplos
Formación de las mamas y ovarios en hembras
Distribución del vello facial y producción de esperma en machos
Coloración del plumaje y el canto en aves
Cuernos de cabras y antílopes21
Tema 4: Herencia del sexo
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Carácter influido o controlado por el sexo
Caracteres que aparecen en ambos sexos, pero se expresa más en uno que en otro. Los genes se localizan en regiones autosómicas o pseudoautosómicas y sus expresión depende del contexto hormonal.
Ejemplo: Calvicie prematura en humanos
GenotipoFenotipo
Hombres Mujeres
a’a’ Calvicie Calvicie a’a Calvicie No calvicieaa No calvicie No calvicie
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Tema 4: Herencia del sexo
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Compensación de dosis• Mamíferos: Corpúsculo de Barr (1949, cromatina muy condensada perteneciente al cromosoma X -heterocromatina). Hipótesis de M. Lyon: Todos los X - 1 de una célula se inactivan al azar dando lugar al corpúsculo de Barr
Núcleo de una célula de la mucosa bucal en humanos
Corpúsculo de Barr
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Tema 4: Herencia del sexo
Mary F. Lyon (1925–2014)
Nature: Obituary
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Compensación de dosisMamíferos: Inactivación al azar del X (lionización) excepto en marsupiales que se inactiva el del padre
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Tema 4: Herencia del sexo
Inactivación en la embriogénesis temprana por metilación del DNA
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Compensación de dosisMamíferos: Consecuencias de la compensación de dosis por inactivación aleatoria del X
Mosaicismo: hembras heterocigotas muestran un patrón de expresión en mosaico de cada uno de sus alelos. Ejemplo: gen de ausencia de glándulas sudoríparas en mujeres, gata color calicó
Un centro de inactivación del X inicia la inactivación
Patrón de ausencia de glándulas sudoríparas en hembras heterocigotaspara el gen de la displasia ectodermal
Mosaicismo en mujeres25
Tema 4: Herencia del sexo
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Ejemplos de mosaicismo
ligados al cromomosomaX en hembras
Gata calicó26
Tema 4: Herencia del sexo
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Evolución de la inactivación del X en mamíferos
Scientific American 2001
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Compensación de dosis
Diferentesmecanismos de compensación
de dosis
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Tema 4: Herencia del sexo
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• Arnold, C. (2016) The sparrow with four sexes. Nature 2016 539:482-484. Un artículo conmovedor sobre Elaina Tuttle y su estudio sobre la extraña evolución cromosómica en una especie de pájaro común, el gorrión de garganta blanca (Zonotrichia albicollis), al que dedicó su vida hasta que un cáncer fatal se interpuso. ¿Por qué pensáis que no hay más casos de cuatro sexos cómo el que se describe en el artículo?
• ¿Qué función tiene el cromosoma Y en Drosophila?
• ¿Cuántos genes se han descrito en el cromosoma Y humano? ¿Cómo explicarías la escasez de genes en este cromosoma?
• ¿Cómo explicas que el gen white se encuentre en el cromosoma X de Drosophila melanogaster?
• ¿Te has preguntado que consecuencias evolutivas puede tener las herencia ligada al X sobre los genes que se encuentran en este cromosoma?
• Muchas aves son tetracromáticas, ¿cuántos tipos de ceguera a los colores predecirías en estas aves? ¿y en el hombre? ¿Sabes cuántas células fotoreceptoras distintas tienen las langostas mantis?
• Dos interesantes lecturas sobre la evolución de los cromosomas sexuales: – Evolución del cromosoma Y (Javier Sampedro, 2014)– El cromosoma Y es enteramente prescindible (Javier Sampedro, 2016)– The story of the X chromosome (Robert Sanders, UC Berkeley)
• El síndrome de Turner se debe a una constitución X0. ¿Por qué no son mujeres normales si tienen, como todas las mujeres, un único cromosoma X activado?
Cuestiones y ejercicios
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