Cómo las mujeres XX (y otras hembras mamíferas) apagan uno de sus cromosomas X en cada célula. Trastornos del número de cromosomas sexuales: síndrome de Klinefelter, triple X y Turner.

Introducción

Tener cromosomas de más o de menos no suele ser una buena cosa. De hecho, para la mayoría de los cromosomas, tener una copia extra o faltante es letal para los humanos (y causa la muerte de un embrión en etapas tempranas del desarrollo).
Aún así, las hembras humanas tienen dos cromosomas X (XX), mientras que los machos humanos tienen solo uno (XY). ¿Por qué no causa problemas a los hombres tener solo una copia del cromosoma X cuando las mujeres tienen dos?

Inactivación del cromosoma X

Pues resulta que el nivel de actividad de los genes que produce un solo cromosoma X es la "dosis" normal para un ser humano. Los hombres tienen esta dosis porque ¡solo tienen un cromosoma X! Las mujeres tienen la misma dosis por una razón diferente: apagan uno de sus dos cromosomas X en un proceso llamado inactivación del cromosoma X.
En la inactivación del cromosoma X, un cromosoma X se compacta, (o como le gustaba decir a mi profesor de biología, "se hace bolita") para formar una estructura pequeña y densa llamada cuerpo de Barr. La mayoría de los genes en el cuerpo de Barr están inactivos, lo que significa que no se transcriben. El proceso de inactivación del cromosoma X fue descubierto por la genetista británica Mary Lyon y en algunas ocasiones lo llaman lionización en su honorstart superscript, 1, end superscript.
Fotografía de Mary F. Lyon, descubridora de la inactivación X.
Imagen modificada de "Foto de una genetista inglesa, Mary Frances Lyon", por Jane Gitschier (CC BY 2.5).
Una mujer tiene dos cromosomas X, uno de cada padre. ¿Cuál va a inactivar? La inactivación del cromosoma X es un proceso aleatorio que pasa por separado en células individuales durante el desarrollo embrionario. Es decir, una célula podría apagar el cromosoma X paterno, en cambio, su vecina podría apagar el cromosoma X materno. Todas las células descendientes de cada una de estas células originales mantendrá el mismo patrón de inactivación del cromosoma X.
Nota interesante: si fueras un canguro ¡lo que acabo de decir no sería cierto! En los canguros y otros marsupiales, siempre es el cromosoma X paterno el que experimenta la inactivación del cromosoma Xstart superscript, 2, end superscript.

Ejemplo de inactivación del cromosoma X: gato calicó o carey

Un ejemplo clásico de la inactivación del cromosoma X puede verse en los gatos. Si una gata es heterocigota para los alelos negro y naranja del gen del color del pelo encontrado en el cromosoma X, inactivará cada uno de sus dos cromosomas X (y así, cada uno de los dos alelos del gen del color del pelo) de forma aleatoria en diferentes células durante el desarrollo.
El resultado es un patrón de pelaje carey, hecho de partes alternantes de pelo negro y naranja. Las partes negras vienen de grupos de células en las cuales el cromosoma X con el alelo negro está activo, mientras que las partes naranjas vienen de células en las cuales el cromosoma X con el alelo naranja está activo.
Imagen de un gato carey, que ilustra los procesos de inactivación del cromosoma X responsables de las diferentes manchas de color en su pelaje. El gato tiene una mezcla de parches de pelo negro y naranja, algunos pequeños y algunos grandes. El genotipo del gato es X, start superscript, O, end superscript, X, start superscript, o, end superscript, donde la O mayúscula representa naranja y la o minúscula representa negro.
  • La mancha naranja es creada por las células en las que el cromosoma X con el alelo naranja (X, start superscript, O, end superscript) está activo, mientras que el cromosoma X con el alelo negro (X, start superscript, o, end superscript) se condensa en un cuerpo de Barr.
  • La mancha negra es creada por células en las que el cromosoma X con el alelo (X, start superscript, o, end superscript) está activo, mientras que el cromosoma X con el alelo naranja (X, start superscript, O, end superscript) se condensa en un cuerpo de Barr.
Imagen modificada de “Gato carey de 6 años", por Michael Bodega (dominio público).
Aunque raramente es tan fácil de ver como en el caso de los gatos carey, las mujeres también son "mosaicos" para cualquiera de los genes que están presentes en diferentes alelos en sus dos cromosomas X.
En este momento, quizás te preguntes por qué las mujeres heterocigotas para un alelo recesivo, ligado al cromosoma X no muestran el padecimiento asociado. Después de todo, más o menos la mitad de sus células inactivarán el alelo normal y dejan activo solo el alelo causante del trastorno.
En muchos casos, parece que tener 50, percent de las células con una copia normal de un gen es suficiente para producir un fenotipo normal o casi normal.
Un buen ejemplo de esto sería el trastorno de deficiencia de la visión de los colores rojo y verde (daltonismo) ligado al cromosoma X. Las mujeres que portan los alelos de deficiencia de la visión de los colores rojo y verde tienen una mezcla de células fotoreceptoras funcionales y no funcionales en sus ojos. Sin embargo, las células funcionales les permiten percibir el rojo y el verde lo suficientemente bien para trabajar normalmente en la vida diaria. En pruebas más sensibles de laboratorio, estas mujeres realmente sí muestran sutiles deficiencias de la visión en color en relación a las mujeres que no son portadorasstart superscript, 3, end superscript.

Aneuploidías de cromosomas sexuales

Cuando un organismo tiene una copia extra o faltante de un cromosoma, se dice que es aneuploide. Las aneuploidías que involucran autosomas (cromosomas no sexuales), especialmente de cromosomas grandes, usualmente son tan dañinas para el desarrollo que un embrión aneuploide no puede sobrevivir hasta el nacimiento.
Las aneuploidías de los cromosomas X, sin embargo, tienden a ser mucho menos dañinas, a pesar del hecho de que el cromosoma X es grande. Esto es más que nada gracias a la inactivación del cromosoma X. Aunque el propósito del sistema de inactivación del cromosoma X es apagar el segundo cromosoma X de una hembra XX, también puede hacer un buen trabajo al apagar más cromosomas X si están presentes.
Ejemplos de aneuploidías del cromosoma X incluyen:
  • Síndrome de triple X, en el cual una mujer tiene un genotipo XXX, que ocurre en cerca de 1 de cada 1000 mujeres recién nacidasstart superscript, 4, end superscript. Las mujeres con un genotipo XXX tienen características sexuales femeninas y son fértiles (capaces de tener hijos). En algunos casos, el síndrome de triple X puede asociarse con dificultades del aprendizaje, desarrollo tardío de las habilidades motoras en los bebés y problemas de tono muscularstart superscript, 4, end superscript.
  • Síndrome de Klinefelter, en el cual los hombres tienen un cromosoma X extra, lo que lleva a un genotipo XXY (en casos aún más raros, el síndrome de Klinefelter puede involucrar varios cromosomas X adicionales, lo que lleva a genotipos XXXY o XXXXY). Los hombres afectados pueden ser infértiles o desarrollar menos densidad muscular y pelo facial que los otros hombres. Se piensa que el síndrome de Klinefelter afecta a 1 de cada 500 a 1000 hombres recién nacidosstart superscript, 5, end superscript.
Al igual que las mujeres, los varones XXY con síndrome de Klinefelter convertirán un cromosoma X en un cuerpo de Barr dentro de cada célula. Las mujeres con síndrome de triple X (y los varones Klinefelter con más de dos cromosomas X) neutralizan sus X extras mediante la formación de cuerpos de Barr adicionales. Por ejemplo, habría dos cuerpos de Barr en una célula de una mujer XXX o un varón XXXY.
Diagrama que muestra los cromosomas sexuales y la formación de cuerpos de Barr en seres humanos con diferentes genotipos del cromosoma sexual.
Mujer XX: un X activo, un cuerpo de Barr. Varón XY: un X activo, un Y, ningún cuerpo de Barr. XXY (síndrome de Klinefelter): un X activo, un Y, un cuerpo de Barr. Mujer XXX (síndrome triple X): un X activo, dos cuerpos de Barr.
En el síndrome de Turner, a una mujer le falta un cromosoma X o una parte de él (lo que la deja solo con un cromosoma X funcional). Las personas con este trastorno se desarrollan como mujeres, pero a menudo tienen estatura baja y pueden exhibir síntomas como infertilidad y dificultades de aprendizaje. Se piensa que el síndrome de Turner ocurre en cerca de 1 de cada 2500 nacimientos de mujeresstart superscript, 6, end superscript. Tiene efectos relativamente leves porque los humanos normalmente solo tienen un cromosoma X activo en las células de su cuerpo de todas formas.

Comprueba tu comprensión

Aunque la mayoría de los gatos carey son hembras, una camada de gatitos ocasionalmente contendrá un carey macho. ¿Cuál de los siguientes enunciados puede explicar el color carey en un gatito macho?
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Los gatos carey tienen típicamente un patrón mezclado de manchas negras y naranja en su pelaje como resultado de la inactivación del cromosoma X. En los gatos, un gen trasmitido en el cromosoma X controla el color del pelaje, y las gatas heterocigotas con un alelo naranja (X, start superscript, O, end superscript) y un alelo negro (X, start superscript, o, end superscript) inactivarán al azar uno de los dos cromosomas X en cada célula durante el desarrollo embrionario. Todas las células descendientes de cada una de estas primeras células conservarán el mismo estado de inactivación, dando lugar a parches de células con el mismo cromosma X activo y, por lo tanto, el mismo gen de la pigmentación del pelaje activo.
Normalmente, los gatos machos no muestran un patrón de pelaje carey, ya que solo tienen un cromosoma X, y por lo tanto no llevan a cabo la inactivación del cromosoma X. En su lugar, simplemente muestran el color sólido del pelaje correspondiente al alelo del gen de color que se encuentra en su único cromosoma X (con X, start superscript, O, end superscript para el naranja y X, start superscript, o, end superscript para el negro). Sin embargo, el sistema de inactivación del cromosoma X todavía está presente en los machos, a pesar de que por lo general no lo utilizan, y puede entrar en juego si un macho recibe un número inusualmente alto de cromosomas X.
Es posible obtener un patrón carey en un gato macho si el gato recibe dos cromosomas X, así como un Y, y si sus dos cromosomas X portan diferentes alelos del gen de color de pelaje (genotipo X, start superscript, O, end superscript, X, start superscript, o, end superscript, Y). Un genotipo XXY puede surgir a través de la no disyunción, la incapacidad de los cromosomas sexuales para separarse correctamente el uno del otro durante la meiosis. Un ejemplo de cómo la no disyunción podría dar lugar a un genotipo XXY y un fenotipo carey se muestra en el siguiente cuadro de Punnet.
Punnett square showing an example of a nondisjunction event that could lead to production of a tortoiseshell male cat. In this example, an X, start superscript, O, end superscript, Y male (orange) is crossed with an X, start superscript, O, end superscript, X, start superscript, o, end superscript female (tortoiseshell). Nondisjunction occurs during gamete production in the female, resulting in the production of two gametes: an X, start superscript, O, end superscript, X, start superscript, o, end superscript gamete and an "empty" gamete (one that does not contain any sex chromosome).
X, start superscript, O, end superscriptY
X, start superscript, O, end superscript, X, start superscript, o, end superscriptX, start superscript, O, end superscript, X, start superscript, O, end superscript, X, start superscript, o, end superscriptX, start superscript, O, end superscript, X, start superscript, o, end superscript, Y
OX, start superscript, O, end superscriptY
The X, start superscript, O, end superscript, X, start superscript, o, end superscript, Y genotype corresponds to a tortoiseshell male cat.
En los gatos (como en los seres humanos), el desarrollo masculino se especifica por el gen SRY en el cromosoma Y, por lo que un individuo XXY se desarrollará como macho. Sin embargo, solo un cromosoma X puede estar activo en cada célula, por lo que uno de los dos cromosomas X será inactivado al azar en cada una de las células de los machos XXY durante el desarrollo embrionario temprano. Esto resulta en un patrón de pelo carey irregular como el de un gato hembra heterocigótica.
Los machos carey con un genotipo XXY son machos exteriormente, pero por lo general son estériles (no pueden tener descendencia), con una versión felina del trastorno conocido como síndrome de Klinefelter en los seres humanos. Sin embargo, no todos los mininos carey tienen un número anormal de cromosomas X. En cambio, algunos son quimeras, o mosaicos genéticos, que resultan de la fusión de dos embriones en uno durante el desarrollo temprano. Si los dos embriones que se fusionan tienen diferentes alelos del gen de color del pelo, el embrión quimérico tendrá una mezcla de células con diferentes genotipos y el gato maduro tendrá pelaje irregular similar al de una hembra calicó o carey.


Créditos:

Este artículo es un derivado modificado de "Bases cromosómicas de los trastornos hereditarios," por OpenStax College, Biology, CC BY 4.0. Descarga sin costo el artículo original en http://cnx.org/contents/185cbf87-c72e-48f5-b51e-f14f21b5eabd@10.53.
Este artículo está autorizado bajo una licencia CC BY-NC-SA 4.0.

Referencias citadas:

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