Cromosomas X y Y: Estructura, Función y Enfermedades Hereditarias, Apuntes de Farmacología

¡Descarga Cromosomas X y Y: Estructura, Función y Enfermedades Hereditarias y más Apuntes en PDF de Farmacología solo en Docsity! La importancia y la necesidad de estabilizar las combinaciones génicas que perpetuan la bisexualidad han llavado a la reducción progresiva de la homoligía existente en un princípio entre los cromosomas X e Y,de forma que ambos no experimentan el sobrecruzamiento durante la meiosis . Cromosomas X e Y : Actualmente se cree que los heterocromosomas X e Y fueron originariamente un par de elementos homólogos.Entre las pruebas que apoyan esta tesis se encuentra la ausencia de cromosomas sexuales en algunos vertebrados inferiores cuyos determinantes sexuales dependen de un par autosómico,junto con otros genes alelos ,es decir , que la fórmula XX de la hembra y YY del macho puede escribirse,respectivamente,aa y Aa.. La estructura actual de los cromosomas X e Y es el resultado de profundos remodelamientos a partir del par original de cromosomas homólogos , durante los cuales el par que corresponde al sexo homogamético,el X ,ha permanecido intacto ,mientras que el que distingue al sexo heterogamético ,el Y , ha sufrido una delección génica prácticamente total.Al término de esta evolución el cromosoma X conserva la totalidad de los genes mendelianos de los que era portador ,mientras que el cromosoma Y aparece desposeído de todos los alelos correspondientes a los genes del X ,y conserva solamente aquellos que rigen la diferenciación del sexo masculino. El X activo: Es único en el hombre y duplicado en la mujer. En un principio , la hipótesis de que en la mujer se inactiva un heterocromosoma X puede apoyarse en argumentos citológicos derivados de las observaciones de Barr y Bertram en 1949.Estos dos investigadores canadienses fueron los primeros en describir un corpúsculo de naturaleza cromatínica en el nucleo de las células de mamíferos hembra, de forma aproximadamente triangular , de alrededor de una micra ,adherido casi siempre a la membrana nuclear ; ésta estructura ,que falta en el núcleo de las células de los machos ,recibe el nombre de cromatina sexual . Está formado por heterocromatina y representa uno de los dos X,que de ésta forma queda inactivado. En las células masculinas el cromosoma X ofrece éste mismo comportamiento,en cambio el otro cromosoma X , en la mujer , es heterocromático y da lugar al corpúsculo cromatínico,visible en los núcleos interfásicos. Puesto que el desigual funcionamiento de los genes en el hombre y en la mujer exige que en ésta última uno de los dos X se inactive ,Lyon propone que ésta inactivación se produca muy pronto ,en las primeras divisiones del huevo, y que en cada célula afecta al azar a uno u otro de los dos X .Además el carácter activo o inactivo de cada X se mantendría durante las sucesivas divisiones celulares,hasta el punto de que el oranismo femenino podria ser un mosaico funcional formado por una mitad de células cuyo X sería de origen paterno , y otra mitad con un X de origen materno. Los genes de la sexualización,cromosoma Y: La simple presencia de un Y ,cualquiera que sea el número de X que lo acompañe ,siempre da lugar a que se desarrolle un testículo .Por lo tanto,el cromosoma Y es factor determinante de la diferenciación del testículo ,que sin embargo sólo puede realizarse en presencia de un X,puesto que la combinación YO es letal. Este papel inductor de la masculinización que asume el cromosoma Y debe interpretarse a la luz de los resultados obtenidos por Jost,con embriones de conejos castrados : 21 cualquiera que sea su constitución cromosómica ,un embrión de mamífero castrado en determinado momento de la gestación,desarrolla un tracto genital de tipo femenino semejante al de los embriones no castrados XX : el sexo femenino es un sexo neutro que tiende a desarrollarse espontáneamente en ausencia de gónadas , y la inflexión de la sexualización hacia un fenotipo masculino necesita la presencia del testículo embrionario. El gen de diferenciación testícular T está situado en el cromosoma X , no lejos del gen regulador ,que elabora un factor de inhibición;el cromosoma Y contiene un gen desinhibidor capaz de eliminar la inhibición sobre el gen. De éste modo en presencia de un cromosoma Y la dotación cromosómica ,el gen de la diferenciación testicular se activa , y entonces la progónada se masculiniza y evoluciona para convertirse en testículo. En ausencia de Y,el gen masculinizante permanece reprimido y permite que el gen de la diferenciación ovárica ,O, dirija la evolución de la progónada hacia el ovario.Todos los genes determinantes sexuales están en los brazos cortos de su cromosoma respectivo. Por otra parte,el cromosoma Y lleva tambien ,en su brazo largo,los genes que durante la vida fetal y neonatal regulan la masculinización del tracto genital ,el funcionamiento tónico del hipotálamo y ,m{as tarde,a partir de la pubertad, la maduración sexual (elaboración y mantenimiento de espermatozoides) . Hermafroditísmo y Pseudohermafroditísmo: HERMAFRODITÍSMO VERDADERO. Consederado raro hasta éstos últimos años ,desde 1960 ha sido objeto de publicaciones cada vez m{as numerosas,gracias al perfeccionamiento de los métodos de detección basados en la citogenética . En esta malformación los órganos genitales presentan todas las asociaciones posibles ,aunque generalmente predominan los atributos masculinos. En la pubertad ,el hermafroditismo de un chico puede revelarse en forma de ginecomastia bilateral y hematurias periódicas ; y el de una chica,como hipertrófia del clítoris y amenorrea. Asi se han podido distinguir cuatro tipos : de diferenciación femenina:hipertrófia del clítoris en una mujer con reglas normales y senos bien desarrollados. con un peno−clítoris,labio−escroto y esbozo vaginal bajo en la uretra ,se observa siempre hemorrágia periódica y senos normales. son de diferenciación masculina,con hipospadias penoescrotal,esbozo vaginal alto en la uretra ,hasta el punto de que la hemorragia periódica,cuando existe,toma el aspecto de uretrorragia. con órganos netamente masculinos ,escroto cerrado y pene sin hipospadias pero posibles uterorragias y dolores pélvicos periódicos. PSEUDOHERMAFRODITÍSMO. El masculino corresponde a la presencia de órganos genitales externos m{as o menos feminizados en un individuo que ,por su careotipo y porque posee testículos,es masculino. 22 de genes , lo que ha servido para conocer su función y organización en el genoma . INGENIERÍA GENÉTICA : LA CLONACIÓN. 1.FORMACIÓN DE LIBRERÍAS DE ADN. Para clonar un gen hay que consruir una genoteca , que es un conjunto de fragmentos de ADN clonado ,incluido un fragmento con el gen de interés.Para hacer la genoteca podemos usar virus o plásmidos como vector.Aquí vamos ha hacer referencia a los métodos de clonaje en plásmidos.Los vectores plasmídicos son pequeñas moléculas circulares de ADN de doble cadena ,derivados de grandes plásmidos que aparecen de forma natural en bactérias.Normalmente son una pequeña parte del total de ADN de la célula huésped ,pero pueden ser separados fácilmente por su pequeño tamaño respecto a las moléculas de ADN de los cromosomas. Una vez purificados los plásmidos circulares de ADN se cortan con una nucleasa de restricción para generar moléculas lineales .Con ésta nucleaa de restricción también se corta el ADN de la célula que vamos ha utilizar para construir la genoteca . Los fragmentos de restricción resultantes (donde está el ADN que va a ser clonado)se añaden a los plásmidos cortados y se cierran ,dando lugar a moléculas circulares de ADN recombinante ,estas moléculas recombinantes de ADN ajeno ,se unen covalentemente mediante la enzima ADN girasa. Lo siguiente en la reconstrucción de la genoteca es introducir las moléculas circulares de ADN recombinante en bacterias que son temporalmente permeables al ADN ,es decir, han sido transfectadas con el plásmido. Con el crecimiento y división de éstas células los plásmidos recombinantes también se van replicando y produciebdo gran cantidad de copias de ADN circular con ADN ajeno.Cada bacteria transfectada tendrá insertado un fragmento de ADN diferente que será heredado por todas las células de la progenie de la bacteria ,que formaran un colonia en una placa de cultivo. El conjunto de muchas bacterias supervivientes contiene la librería de ADN . Pero el problema está en que sólo algunos contienen trozos de ADN con el gen de interés .Por ello,identificaremos las bacterias para recuperar el ADN en forma pura y en buena cantidad. A.Librería de ADN complementario: Consiste en la estracción del ARNm de las células ,mediante la transcriptasa inversa del retrovirus ,sintetizando una copia de ARNc de cada una de las moléculas de ARNm presente.Formandose así una hélice híbrida ADN/ARN,tratamos el híbrido con álcali que degrada la ebra de ARN,quedándose solo la cadena de ADNc. Las moléculas de ADN de una sola cadena sintetizada por esta encima ,se transforma en moléculas de ADN de doble cadena por la ADN polimerasa ,insertándose en vectores víricos o plasmídicos y clonándose . Cda clon obtenido así,se llama clon de ADNc y la colección completa de clones derivados de una preparación de ARNm forma una librería de ADNc. 2.AUMENTAR LA POBLACIÓN DE ARN CON EL ARNm DE INTERÉS. Cuando se prepara el ADNc a partir de células que expresan el gen de interés a niveles extremadamente altos,la mayoría de los clones pueden contener la secuencia del gen ,pudiéndose seleccionar con un mínimo esfuerzo. La dificultad aparece en el caso de genes transcrítos de forma menos abundante ;para hacerlo más fácil,antes de formar la librería de ADNc, se pueden utilizar diversos métodos para enriquezer la población de 25 ARN con ARNm de interés .Esto ocurría con los linfocitos.Los linfocitos T codificaban una proteína receptora de superficie mientras que los linfocitos B no lo hacian.Tanto en éstos tipos de células como en otros,podemos utilizar éste mecanismo. Uno de estos métodos consiste en la hibridación substractiva:que se puede utilizar si se dispone de dos tipos celulares relacionados ,procedentes de organismos de una misma especie ,pero sólo uno de ellos produce la proteína o proteínas de interés. En primer lugar ,lo que hacemos en éste proceso es sintetizar la molécula de ADNc,utilizando el ARNm del tipo que fabrica la proteína de interés .Una vez segregadas las moléculas de ADNc a partir del ARNm,se degrada el ARNm con álcali,obteniendo las copias de ADNc.A continuación se hibridan éstos ADNc con un exceso de moléculas de ARNm del segundo tipo celular.Las hebras de ADNc que no hibridan o que no encuentran pareja de ARNm complementario serán las que presenten las secuencias de ARNm que estan presentes en el primer tipo celular ,estas células son purificadas con una columna de hidroxiapatita que elimina todos los híbridos de ADN y ARN. Con esto conseguimos enriquezer la población de ARN con los ARNm que expresan el gen de interés. 3.BÚSQUEDA DEL GEN DE INTERÉS CON LA UTILIZACIÓN DE SONDAS DE ADN. A veces lo más fácil del proceso de clonaje consiste en identificar las escasas colónias de la librería que contienen los fragmentos de ADN de interés . La técnica más utilizada para esta identificación es la hibridación in situ:este procedimiento consiste en la transferencia a un filtro de colónias crecidas en placas de cultivo .En este filtro quedan adheridos algunos miembros de la colonia bacteriana ,que son llamados réplicas .Estas se tratan con álcali y se incuvan en una sonda radiactiva de ADN que contiene parte de la secuencia del gen que va a ser seleccionado,las colonias que hibridan con la sonda son las que contienen los fragmentos de ADN que me interesa .Pero para encontrar el clon de mi interés me hace falta una sonda adecuada .La construcción de ésta sonda va a depender del clon que queramos utilizar. Para la construcción de estas sondas en muchos casos se parte de la proteína de interés ,esta ha sido identificada mediante estudios bioquímicos y purificada en pequeñas cantidades .Tomando unos pequeños microgramos de proteína pura es suficiente para determinar la secuencia correspondiente de nucleótidos,utilizando el código genético. A continuación con métodos químicos se sintetizan dos juegos de oligonucleótidos que van a reconocer diferentes zonas de la secuencia de nucleótidos predicha por el gen .Las colonias que hibridan con los juagos de oligonucleótidos son las más seguras de que contengan el gen deseado.Po último,se aíslan estas colonias de células que hibridan. 4.IDENTIFICACIÓN DEL CLON DE ADN MEDIANTE TÉCNICAS IN VITRO. La traducción in vitro facilita la identificación del clon de ADN correcto. Cualquier método que se utilice para aislar clones específicos a partir de librerías genómocas detecta muchos falsos positivos .Se necesita una dosis suplementaria de ingenio para discriminar entre estos clones y los auténticamente positivos.La tarea se facilita cuando el clon deseado codifica una proteína que ha sido bien caracterizada mediante otros sistemas .En este caso se comprobará si alguno de estos fragmentos de ADN clonados codifica la proteína apropiada . 26 5.TERAPIA GENÉTICA. La invetigación genética se centra en intentar solucionar o aliviar gran cantidad de enfermedades genéticas ,ya sea actuando diréctamente en los genes o bien con productos que puedan sanar estas enfermedades. Producción de antibióticos,hormonas y anticuerpos. Mediante los métodos genéticos se aisla el gen productor del antibiótico,se introduce en un microorganismo que tenga gran capacidad de reproducción. Solución a enfermedades genéticas. Estas enfermedaes se carácterizan por defecto en los genes implicados.La ingeniería genética puede intervenir y cambiar los genes defectuosos por otros normales. Tratamientos contra el cáncer. Más de la mitad de éstas técnicas están dirigidas al tratamiento del cáncer. En 1898,se iniciaron tratamientos en enfermos de tumores epidérmicos graves,se les introducian linfocitos modificados genéticamente para provocar una respusta inmune mucho más intensa.El resultado ,aunque poco esperanzador,provocó la remisión de tumores en algunos pacientes . Un tratamiento contra el cáncer consiste en introducir genes suicidas destinados a las células cancerosas.Al dividirse más rápido incorporan todo tipo de moléculas.Estos genes suicidas pueden actuar: −matándo las células directamente al segregar sustancias tóxicas. −sensibilizar las células a determinados fármaos tóxicos. −sustituir los genes responsables de la división celular desordenada y devolver así el crecimiento celular normal. Soluciones a problemas de fertilidad. Los mecanismos de fecundación asistida suelen tener poca efectividad,un 10% aproximadamente,por: −dificultad para implantar el óvulo en el útero materno, −imposibilidad de conseguir diversos óvulos maduros rápidamente. La clonación permite solucionar estos dos problemas ya que a partir de un óvulo se pueden obtener decenas de clónicos que permite mejorar las posibilidades de implantación de los óvulos en el útero.A menudo se suelen tener mellizos ,trillizos,etc. DOLLY Y POLLY. La obtención de estas forma parte de un complicado experimento llevado a cabo por una empresa escocesa para obtener medicamentos procedentes de la leche de ovejas.Esta consta de varias fases: Año 1991.Obtención del ejemplar al que se le introdujo el gen humano que codifica para la proteína alfa 1−antitripsina.Ya tenémos una oveja transgénica ,una oveja a la que se le ha introducido un gen • 27