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Cromosoma X

El cromosoma X es uno de los dos cromosomas sexuales de muchos organismos, incluidos los mamíferos, y se encuentra tanto en machos como en hembras. Forma parte del sistema de determinación sexual XY y del sistema de determinación sexual XO . Los primeros investigadores le dieron ese nombre por sus propiedades únicas, lo que dio lugar a que su homólogo, el cromosoma Y , se denominara así por la siguiente letra del alfabeto, tras su posterior descubrimiento. [3]

Descubrimiento

En 1890, Hermann Henking, en Leipzig, fue el primero en advertir que el cromosoma X era especial . Henking estaba estudiando los testículos de Pyrrhocoris y se dio cuenta de que un cromosoma no participaba en la meiosis . Los cromosomas se llaman así por su capacidad de absorber coloración ( croma en griego significa color ). Aunque el cromosoma X podía teñirse tan bien como los demás, Henking no estaba seguro de si se trataba de una clase diferente del objeto y, en consecuencia, lo denominó elemento X , [4] que más tarde se convirtió en cromosoma X después de que se estableciera que era, de hecho, un cromosoma. [5]

La idea de que el cromosoma X recibió su nombre por su similitud con la letra "X" es errónea. Todos los cromosomas aparecen normalmente como una masa amorfa bajo el microscopio y adquieren una forma bien definida solo durante la mitosis. Esta forma tiene vagamente forma de X para todos los cromosomas. Es pura coincidencia que el cromosoma Y , durante la mitosis , tenga dos ramas muy cortas que pueden verse fusionadas bajo el microscopio y aparecer como el descendiente de una forma de Y. [6]

En 1901, Clarence Erwin McClung fue el primero en sugerir que el cromosoma X estaba involucrado en la determinación del sexo. Después de comparar su trabajo sobre las langostas con el de Henking y otros, McClung notó que solo la mitad de los espermatozoides recibían un cromosoma X. Llamó a este cromosoma un cromosoma accesorio e insistió (correctamente) en que era un cromosoma apropiado y teorizó (incorrectamente) que era el cromosoma determinante masculino. [4]

Patrón de herencia

El número de posibles ancestros en la línea de herencia del cromosoma X en una generación ancestral dada sigue la secuencia de Fibonacci. (Según Hutchison, L. "Growing the Family Tree: The Power of DNA in Reconstructing Family Relationships". [7] )

Luke Hutchison notó que un número de posibles ancestros en la línea de herencia del cromosoma X en una generación ancestral dada sigue la secuencia de Fibonacci . [7] Un individuo masculino tiene un cromosoma X, que recibió de su madre, y un cromosoma Y , que recibió de su padre. El hombre cuenta como el "origen" de su propio cromosoma X ( ), y en la generación de sus padres, su cromosoma X provenía de un solo progenitor ( ). La madre del hombre recibió un cromosoma X de su madre (la abuela materna del hijo) y uno de su padre (el abuelo materno del hijo), por lo que dos abuelos contribuyeron al cromosoma X del descendiente masculino ( ). El abuelo materno recibió su cromosoma X de su madre, y la abuela materna recibió cromosomas X de ambos padres, por lo que tres bisabuelos contribuyeron al cromosoma X del descendiente masculino ( ). Cinco tatarabuelos contribuyeron al cromosoma X del descendiente masculino ( ), etc. (Tenga en cuenta que esto supone que todos los antepasados ​​de un descendiente dado son independientes, pero si se rastrea alguna genealogía lo suficientemente atrás en el tiempo, los antepasados ​​comienzan a aparecer en múltiples líneas de la genealogía, hasta que, finalmente, un fundador de la población aparece en todas las líneas de la genealogía).

Humanos

Función

Núcleo de una célula de líquido amniótico femenino. Arriba: Ambos territorios del cromosoma X se detectan mediante FISH . Se muestra una única sección óptica realizada con un microscopio confocal . Abajo: El mismo núcleo teñido con DAPI y registrado con una cámara CCD . El cuerpo de Barr está indicado por la flecha, que identifica el cromosoma X inactivo (Xi).

El cromosoma X en los humanos abarca más de 153 millones de pares de bases (el material de construcción del ADN ). Representa alrededor de 800 genes codificadores de proteínas en comparación con el cromosoma Y que contiene alrededor de 70 genes, de un total de 20.000 a 25.000 genes en el genoma humano. Cada persona suele tener un par de cromosomas sexuales en cada célula. Las mujeres suelen tener dos cromosomas X, mientras que los hombres suelen tener un cromosoma X y uno Y. Tanto los hombres como las mujeres conservan uno de los cromosomas X de su madre, y las mujeres conservan su segundo cromosoma X de su padre. Dado que el padre conserva su cromosoma X de su madre, una mujer humana tiene un cromosoma X de su abuela paterna (por el lado del padre) y un cromosoma X de su madre. Este patrón de herencia sigue los números de Fibonacci a una profundidad ancestral dada. [ cita requerida ]

Los trastornos genéticos que se deben a mutaciones en los genes del cromosoma X se describen como ligados al cromosoma X. Si el cromosoma X tiene un gen de enfermedad genética, siempre causa la enfermedad en pacientes varones, ya que los hombres solo tienen un cromosoma X y, por lo tanto, solo una copia de cada gen. Las mujeres, en cambio, necesitan ambos cromosomas X para tener la enfermedad y, como resultado, potencialmente solo podrían ser portadoras de la enfermedad genética, ya que su segundo cromosoma X anula al primero. Por ejemplo, la hemofilia A y B y el daltonismo congénito rojo-verde se transmiten en familias de esta manera.

El cromosoma X contiene cientos de genes, pero pocos de ellos, si es que hay alguno, tienen algo que ver directamente con la determinación del sexo. En las primeras fases del desarrollo embrionario de las hembras, uno de los dos cromosomas X se inactiva de forma permanente en casi todas las células somáticas (células distintas de los óvulos y los espermatozoides ). Este fenómeno se denomina inactivación del cromosoma X o lionización y crea un corpúsculo de Barr . Si la inactivación del cromosoma X en la célula somática significara una desfuncionalización completa de uno de los cromosomas X, garantizaría que las hembras, al igual que los machos, tuvieran solo una copia funcional del cromosoma X en cada célula somática. Anteriormente se suponía que esto era así. Sin embargo, investigaciones recientes sugieren que el corpúsculo de Barr puede ser biológicamente más activo de lo que se suponía anteriormente. [8]

La inactivación parcial del cromosoma X se debe a la heterocromatina represiva que compacta el ADN e impide la expresión de la mayoría de los genes. La compactación de la heterocromatina está regulada por el complejo represivo Polycomb 2 ( PRC2 ). [9]

Genes

Número de genes

A continuación se presentan algunas de las estimaciones del recuento de genes del cromosoma X humano. Debido a que los investigadores utilizan diferentes enfoques para la anotación del genoma, sus predicciones del número de genes en cada cromosoma varían (para obtener detalles técnicos, consulte predicción de genes ). Entre los diversos proyectos, el proyecto de secuencia de codificación de consenso colaborativo ( CCDS ) adopta una estrategia extremadamente conservadora. Por lo tanto, la predicción del número de genes del CCDS representa un límite inferior en el número total de genes codificadores de proteínas humanas. [10]

Lista de genes

La siguiente es una lista parcial de genes del cromosoma X humano. Para ver la lista completa, consulte el enlace en el cuadro de información de la derecha.

Estructura

Ross et al. (2005) y Ohno (1967) teorizan que el cromosoma X se deriva al menos parcialmente del genoma autosómico (no relacionado con el sexo) de otros mamíferos, como lo demuestran los alineamientos de secuencias genómicas entre especies.

El cromosoma X es notablemente más grande y tiene una región de eucromatina más activa que su homólogo, el cromosoma Y. Una comparación más detallada de los cromosomas X e Y revela regiones de homología entre ambos. Sin embargo, la región correspondiente en el cromosoma Y parece mucho más corta y carece de regiones que se conservan en el cromosoma X en todas las especies de primates, lo que implica una degeneración genética del cromosoma Y en esa región. Debido a que los machos tienen solo un cromosoma X, es más probable que tengan una enfermedad relacionada con el cromosoma X.

Se estima que alrededor del 10% de los genes codificados por el cromosoma X están asociados a una familia de genes "CT", llamados así porque codifican marcadores que se encuentran tanto en las células tumorales (en pacientes con cáncer) como en los testículos humanos (en pacientes sanos). [18]

Papel en la enfermedad

Anormalidades numéricas

Síndrome de Klinefelter :

Trisomía X

Síndrome de Turner :

Trastornos recesivos ligados al cromosoma X

El ligamiento sexual se descubrió por primera vez en insectos, por ejemplo, en 1910, cuando TH Morgan descubrió el patrón de herencia de la mutación de ojos blancos en Drosophila melanogaster . [23] Dichos descubrimientos ayudaron a explicar los trastornos ligados al cromosoma X en humanos, por ejemplo, la hemofilia A y B, la adrenoleucodistrofia y el daltonismo rojo-verde .

Otros trastornos

El síndrome del varón XX es un trastorno poco frecuente en el que la región SRY del cromosoma Y se ha recombinado para ubicarse en uno de los cromosomas X. Como resultado, la combinación XX después de la fecundación tiene el mismo efecto que una combinación XY, lo que da como resultado un varón. Sin embargo, los otros genes del cromosoma X también causan feminización.

La distrofia corneal endotelial ligada al cromosoma X es una enfermedad extremadamente rara de la córnea asociada con la región Xq25. La distrofia corneal epitelial de Lisch está asociada con Xp22.3.

La megalocórnea 1 está asociada con Xq21.3-q22 [ cita médica necesaria ]

Adrenoleucodistrofia , un trastorno poco frecuente y mortal que se transmite por la madre a través de la célula X. Afecta solo a los niños de entre 5 y 10 años y destruye la mielina , la célula protectora que rodea los nervios del cerebro. La mujer portadora apenas presenta síntomas porque las mujeres tienen una copia de la célula X. Este trastorno hace que un niño que antes estaba sano pierda todas las capacidades de caminar, hablar, ver, oír e incluso tragar. En los 2 años posteriores al diagnóstico, la mayoría de los niños con adrenoleucodistrofia mueren.

Banda citogenética

Ideograma de bandas G del cromosoma X humano con una resolución de 850 bphs. La longitud de las bandas en este diagrama es proporcional a la longitud de los pares de bases. Este tipo de ideograma se utiliza generalmente en exploradores de genomas (por ejemplo, Ensembl , UCSC Genome Browser ).
Patrones de bandas G del cromosoma X humano en tres resoluciones diferentes (400, [24] 550 [25] y 850 [2] La longitud de banda en este diagrama se basa en los ideogramas de ISCN (2013). [26] Este tipo de ideograma representa la longitud de banda relativa real observada bajo un microscopio en los diferentes momentos durante el proceso mitótico . [27]

Investigación

En julio de 2020, los científicos informaron sobre el primer ensamblaje completo y sin espacios de un cromosoma X humano . [32] [33]

Véase también

Referencias

  1. ^ Tom Strachan; Andrew Read (2 de abril de 2010). Genética molecular humana. Garland Science. pág. 45. ISBN 978-1-136-84407-2.
  2. ^ Página de decoración del genoma de abc, NCBI. Datos de ideogramas de Homo sapience (850 bphs, ensamblaje GRCh38.p3). Última actualización: 2014-06-03. Consultado el 2017-04-26.
  3. ^ Angier, Natalie (1 de mayo de 2007). "Para el cromosoma X materno, el género es solo el comienzo". The New York Times . Consultado el 1 de mayo de 2007 .
  4. ^ de James Schwartz, En busca del gen: de Darwin al ADN , páginas 155-158, Harvard University Press, 2009 ISBN 0674034910 
  5. ^ David Bainbridge, 'El X en el sexo: cómo el cromosoma X controla nuestras vidas' , páginas 3-5, Harvard University Press, 2003 ISBN 0674016211
  6. ^ Bainbridge, páginas 65-66
  7. ^ ab Hutchison, Luke (septiembre de 2004). "Growing the Family Tree: The Power of DNA in Reconstructing Family Relationships" (PDF) . Actas del Primer Simposio sobre Bioinformática y Biotecnología (BIOT-04) . Consultado el 3 de septiembre de 2016 .
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