Antonio Barbadilla OBJETIVOS TEMA 4 Herencia del sexo

Antonio Barbadilla

OBJETIVOS TEMA 4: Herencia del sexo Determinación del sexo, ligamiento al sexo, compensación de dosis Deberán quedar bien claros los siguientes puntos • Determinación del sexo • Determinación en Drosophila • Determinación en humanos • Herencia ligada al sexo • Herencia influida por el sexo • Herencia limitada a un sexo • Compensación de dosis • Drosophila • C. elegans • Humanos: el corpúsculo de Barr y la hipótesis de Lyon Antonio Barbadilla 2

Determinación del sexo • Genética • Cromosomas sexuales (heteromórficos) Sistemas XY, X 0, 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) Tree of sex: a database of eukaryotic sex determination systems Antonio Barbadilla Tema 4: Herencia del sexo 3

Determinación cromosómica del sexo: Sistema XY En 1905 Nettie Stevens observó que Drosophila melanogaster tiene 4 pares de cromosomas Nettie Stevens (1861– 1912) 155 • Un par de cromosomas, que se designaron X e Y, eran (doodle aniversario heteromórficos (homólogos de forma claramente distinta) nacimiento) • 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: 2 A + XX 2 A + XY 2 A = diploidía cromosomas autosómicos X = cromosoma sexual 4 Antonio Barbadilla Tema 4: Herencia del sexo

Determinación cromosómica del sexo: Sistema XY • Calvin Bridges (1922) Demuestra estudiando individuos poliploides (3 n, 4 n, . . . ) que el sexo en Drosophila viene determinado por el cociente de cromosomas X (el cromosoma sexual) y los cromosomas no sexuales (llamados autosómicos) 5 Antonio Barbadilla Tema 4: Herencia del sexo

Resultados experimentales de Calvin Bridges en D. melanogaster Conclusión: Antonio Barbadilla X/A = 0, 5 < X/A < 1 X/A = 1 Intersexo 6

Sistema XY Determinación en Drosophila: equilibrio génico X/A gen Sex-lethal (Sxl) -> Interruptor maestro (enzima que corta RNA) Embrión Drosophila Tiempo X: A = 1 X: A = 0, 5 gen Sxl activo gen Sxl inactivo Se han localizado al menos 3 genes en el X (elementos del numerador X/A) y otros tantos en los autosomas (elementos del denominador) 7 Antonio Barbadilla Tema 4: Herencia del sexo

Sistema XY • Determinación humanos y ratón (mamíferos): gen SRY (Sexdetermining Region) (o TDF factor determinante de los testículos: interruptor maestro) en el cromosoma Y (Tdy en ratones) Tiempo Inhibición Actúa gen TDF si está presente Gen Od (Ovarian determinant) Gónadas se convierten en testículos 8 Antonio Barbadilla Tema 4: Herencia del sexo

Sistema XY • Determinación humanos y ratón (mamíferos): gen SRY (Sexdetermining Region) (o TDF factor determinante de los testículos: interruptor maestro) en el cromosoma Y (Tdy en ratones) Tiempo Sin TDF Gen Od se expresa Gónadas se convierten en ovarios 9 Antonio Barbadilla 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). 22 A + XY 10 Antonio Barbadilla 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 Antonio Barbadilla Tema 4: Herencia del sexo 11

Sistema X 0, ZW y cromosomas múltiples • X 0: Insectos (saltamontes) • ZW Aves y peces ZZ -> ZW -> • Cromosomas múltiples Nemátodo (Ascaris incurva) 35 cromosomas (26 A + 8 X + Y) 42 cromosomas (26 A + 16 X) 12 Antonio Barbadilla Tema 4: Herencia del sexo

Tipos de herencia ligada al sexo Porción no homóloga, genes ligados al X X Región pseudoautosómica Y Genes holándricos 13 Antonio Barbadilla Tema 4: Herencia del sexo

Tipos de herencia ligada al sexo Cromosomas sexuales humanos 14 Antonio Barbadilla Tema 4: Herencia del sexo

Degeneración del cromosoma Y en mamíferos Scientific American 2001 Gen SRY pertenece familia genes SOX que codifican para factores de transcripción. Homólogo SOX 3 cromosoma X Evolution of the Y Chromosome <- vídeo donde se explica muy bien la increíble odisea de 300 millones de años (desde la separación de las aves) de los cromosomas sexuales en mamíferos (por David C. 15 Page) Antonio Barbadilla Tema 4: Herencia del sexo

Cromosoma Y 16 Antonio Barbadilla Tema 4: Herencia del sexo

Herencia ligada al X Thomas H. Morgan (1910) mutante white Drosophila Fenotipo Salvaje Fenotipo White 17 Antonio Barbadilla Tema 4: Herencia del sexo

Cruce salvaje con white x P 1 X+ X+ Xw Y F 1 y X+ Xw 1/2 F 2 X+ X+ 1/2 X+ Xw X+ Y 1/2 Xw Y 18 Antonio Barbadilla Tema 4: Herencia del sexo

Cruce recíproco x P 1 Xw X w X+ Y F 1 X+ X w F 2 y Xw Y 1/2 X+ X w 1/2 Xw Y 19 Antonio Barbadilla Tema 4: Herencia del sexo

Ejemplo de herencia ligada al X en humanos: Ceguera a los colores o daltonismo 20 Antonio Barbadilla 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, . . . 21 Antonio Barbadilla 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 a’a’ a’a aa Fenotipo Hombres Mujeres Calvicie No calvicie 22 Antonio Barbadilla Tema 4: Herencia del sexo

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 Corpúsculo de Barr Mary F. Lyon (1925– 2014) Nature: Obituary Núcleo de una célula de la mucosa bucal en humanos 23 Antonio Barbadilla Tema 4: Herencia del sexo

Compensación de dosis Mamíferos: Inactivación al azar del X (lionización) excepto en marsupiales que se inactiva el del padre Inactivación en la embriogénesis temprana por metilación del DNA 24 Antonio Barbadilla Tema 4: Herencia del sexo

Compensación de dosis Mamíferos: Consecuencias de la compensación de dosis por inactivación aleatoria del X q 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 q 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 Antonio Barbadilla Tema 4: Herencia del sexo Mosaicismo en 25 mujeres

Ejemplos de mosaicismo ligados al cromomosoma X en hembras Gata calicó 26 Antonio Barbadilla Tema 4: Herencia del sexo

Evolución de la inactivación del X en mamíferos Scientific American 2001 27 Antonio Barbadilla Tema 4: Herencia del sexo

Compensación de dosis Diferentes mecanismos de compensación de dosis 28 Antonio Barbadilla 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 X 0. ¿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 Antonio Barbadilla Tema 4: Herencia del sexo 29