Tema 4: Herencia del sexo

Determinación del sexo, ligamiento al sexo, compensación de dosis OBJETIVOS TEMA 4: Herencia del sexo Determinación del sexo, ligamiento al sexo, compensación de dosis Deberán quedar bien claros los siguientes puntos Determinación del sexo Determinación en Drosophila Determinación en humanos Herencia ligada al sexo Herencia influida por el sexo Herencia limitada a un sexo Compensación de dosis Drosophila C. elegans Humanos: el corpúsculo de Barr y la hipótesis de Lyon

Tema 4: Herencia del sexo 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) Tema 4: Herencia del sexo

Tema 4: Herencia del sexo Determinación cromosómica del sexo: Sistema XY En 1905 Nettie Stevens observó que Drosophila melanogaster tiene 4 pares de cromosomas Nettie Stevens (1861– 1912) (doodle 155 aniversario nacimiento) 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 1905 Studies in spermatogenesis with special reference to the "accessory chromosome“ - Estudio escarabajo Tenebrio molitor. 2A = diploidía cromosomas autosómicos X = cromosoma sexual Tema 4: Herencia del sexo

Tema 4: Herencia del sexo 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) Tema 4: Herencia del sexo

Resultados experimentales de Calvin Bridges en D. melanogaster X/A = 0,5 Conclusión: 0,5 < X/A < 1 Intersexo X/A = 1

Tema 4: Herencia del sexo Sistema XY Determinación en Drosophila: equilibrio génico X/A gen Sex-lethal (Sxl) -> Interruptor maestro (enzima que corta RNA) Tiempo X:A = 1 gen Sxl activo X:A = 0,5 gen Sxl inactivo Embrión Drosophila Se han localizado al menos 3 genes en el X (elementos del numerador X/A) y otros tantos en los autosomas (elementos del denominador) Tema 4: Herencia del sexo

(Ovarian determinant) Sistema XY 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) Tiempo Actúa gen TDF si está presente Gen Od (Ovarian determinant) Inhibición Gónadas se convierten en testículos Tema 4: Herencia del sexo

Tema 4: Herencia del sexo Sistema XY 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) Tiempo Sin TDF Gen Od se expresa Gónadas se convierten en ovarios Tema 4: Herencia del sexo

Síndrome de feminización testicular Tema 4: Herencia del sexo Sistema XY Determinación humanos y ratón (mamíferos) Síndrome de feminización testicular Cuatro hermano/as (cromosómicamente XY) con síndrome de feminización testicular (insensibilidad congénita a los andrógenos). 22A + XY Tema 4: Herencia del sexo

Tema 4: Herencia del sexo ¿Son los sexos dos estados genética y biológicamente bien diferenciados? Fórum de discusión del artículo Sex redefined -> Interesting article by  Ainsworth, C. 2015 Sex redefined. Nature 2015 518: 288-91 http://www.nature.com/news/sex-redefined-1.16943 Tema 4: Herencia del sexo

Tema 4: Herencia del sexo Sistema X0, ZW y cromosomas múltiples X0: Insectos (saltamontes) ZW Aves y peces ZZ -> ZW -> Cromosomas múltiples Nemátodo (Ascaris incurva) 35 cromosomas (26A + 8X + Y) 42 cromosomas (26A + 16X) Tema 4: Herencia del sexo

Tema 4: Herencia del sexo Tipos de herencia ligada al sexo Porción no homóloga, genes ligados al X Genes holándricos Región pseudoautosómica X Y Tema 4: Herencia del sexo

Tema 4: Herencia del sexo Tipos de herencia ligada al sexo Cromosomas sexuales humanos Tema 4: Herencia del sexo

Tema 4: Herencia del sexo Degeneración del cromosoma Y en mamíferos Gen SRY pertenece familia genes SOX que codifican para factores de transcripción. Homólogo SOX3 cromosoma X Scientific American 2001 Evolution of the Y Chromosome <- vídeo donde se explica la odisea de 300 millones de años (desde la separación de las aves) de los cromosomas sexuales en mamíferos Tema 4: Herencia del sexo

Tema 4: Herencia del sexo Herencia ligada al X Thomas H. Morgan (1910) mutante white Drosophila Fenotipo Salvaje Fenotipo White Tema 4: Herencia del sexo

Tema 4: Herencia del sexo Cruce salvaje con white x P1 Xw Y X+ X+ F1 y X+ Xw X+ Y 1/2 X+ Y Xw Y 1/2 X+ X+ 1/2 X+ Xw F2 1/2 Tema 4: Herencia del sexo

Tema 4: Herencia del sexo Cruce recíproco x P1 X+ Y Xw Xw F1 X+ Xw Xw Y 1/2 X+ Xw Xw Y F2 y 1/2 Tema 4: Herencia del sexo

Tema 4: Herencia del sexo Ejemplo de herencia ligada al X en humanos: Ceguera a los colores o daltonismo Tema 4: Herencia del sexo

Tema 4: Herencia del sexo Carácter limitado por el sexo Los caracteres que se expresan sólo en un sexo, aunque los genes que lo determinan estén presentes en ambos sexos. Ejemplos: formación de las mamas y ovarios en hembras, distribución del vello facial y producción de esperma en machos, coloración del plumaje y el canto en aves, cuernos de cabras y antílopes,... Tema 4: Herencia del sexo

Tema 4: Herencia del sexo Carácter influido o controlado por el sexo Caracteres que aparecen en ambos sexos, pero se expresa más en uno que en otro. Los genes se localizan en regiones autosómicas o pseudoautosómicas y sus expresión depende del contexto hormonal. Ejemplo: Calvicie prematura en humanos Genotipo Fenotipo Hombres Mujeres a’a’ Calvicie Calvicie a’a Calvicie No calvicie aa No calvicie No calvicie Tema 4: Herencia del sexo

Tema 4: Herencia del sexo Compensación de dosis Mamíferos: Corpúsculo de Barr (1949, cromatina muy condensada perteneciente al cromosoma X). Hipótesis de M. Lyon: Todos los X - 1 de una célula se inactivan al azar dando lugar al corpúsculo de Barr Mary F. Lyon (1925–2014)  Nature: Obituary Corpúsculo de Barr Núcleo de una célula de la mucosa bucal en humanos Tema 4: Herencia del sexo

Tema 4: Herencia del sexo Compensación de dosis Mamíferos: Inactivación al azar del X Tema 4: Herencia del sexo

Tema 4: Herencia del sexo Compensación de dosis Mamíferos: Consecuencias de la compensación de dosis por inactivación aleatoria del X Mosaicismo: hembras heterocigotas muestran un patrón de expresión en mosaico de cada uno de sus alelos. Ejemplo: gen de ausencia de glándulas sudoríparas en mujeres, gata color calicó Un centro de inactivación del X inicia la inactivación Patrón de ausencia de glándulas sudorípadas en hembras heterocigotas para el gen de la displasia ectodermal Mosaicismo en mujeres Tema 4: Herencia del sexo

Tema 4: Herencia del sexo Ejemplos de mosaicismo ligados al cromomosoma X en hembras Gata calicó Tema 4: Herencia del sexo

Tema 4: Herencia del sexo Evolución de la inactivación del X en mamíferos Scientific American 2001 Tema 4: Herencia del sexo

Tema 4: Herencia del sexo Compensación de dosis Diferentes mecanismos de compensación de dosis Tema 4: Herencia del sexo

Tema 4: Herencia del sexo Cuestiones y ejercicios Arnold, C. (2016) The sparrow with four sexes. Nature 2016 539:482-484. Un artículo conmovedor sobre Elaina Tuttle y su estudio sobre la extraña evolución cromosómica en una especie de pájaro común al que dedicó su vida hasta que un cáncer fatal se interpuso. ¿Por qué pensáis no hay más casos de cuatro sexos cómo el que se describe en el artículo? El síndrome de Turner se debe a una constitución X0. ¿Por qué no son mujeres normales si tienen, como todas las mujeres, un único cromosoma X activado? ¿Qué función tiene el cromosoma Y en Drosophila? ¿Cuántos genes se han descrito en el cromosoma Y humano? ¿Cómo explicarías la escasez de genes en este cromosoma? ¿Cómo explicas que el gen white se encuentre en el cromosoma X de Drosophila melanogaster? ¿Te has preguntado que consecuencias evolutivas puede tener las herencia ligada al X sobre los genes que se encuentran en este cromosoma? Muchas aves son tetracromáticas, ¿cuántos tipos de ceguera a los colores predecirías en estas aves? ¿y en el hombre? ¿Sabes cuántas células fotoreceptoras distintas tienen las langostas mantis? Dos interesantes lecturas sobre la evolución de los cromosomas sexuales: Evolución del cromosoma Y El País 23 de abril 2014 The story of the X chromosome Tema 4: Herencia del sexo