Cromosoma X a la llum
2005/10/01 Galarraga Aiestaran, Ana - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria
Per als científics sempre ha estat interessant el cromosoma X. A pesar que encara no sabien res que es deia cromosoma, els investigadors van tractar de donar resposta a preguntes relacionades amb el cromosoma X. Per exemple, durant segles han tractat de saber quina era la clau per a heretar l'hemofília i el daltonisme. Per què els homes són tots els malalts i a penes hi ha dones amb aquestes malalties? És més, què ens fa diferents homes i dones?
Les respostes van ser a poc a poc i el major avanç el van donar fa cent anys. De fet, Stevens i Wilson van publicar en 1905 dues obres en les quals van exposar la responsabilitat dels cromosomes a l'hora de decidir el sexe. Tots dos investigadors van suggerir que els homes tenen un cromosoma que les dones no tenen. Per a arribar a aquesta conclusió, es van analitzar microscòpicament els cromosomes dels gàmetes d'insectes i es van adonar que la meitat dels espermatozoides contenien un cromosoma que no apareixia en els òvuls. En la seva opinió, això tenia una gran importància a l'hora de ser de l'un o l'altre sexe.
Altres investigadors van descriure recentment el cromosoma X, però Stevens i Wilson van anar més enllà i van proposar que aquell petit cromosoma detectat en els espermatozoides era parella del cromosoma X. Segons ells, els cromosomes s'organitzaven per parelles i, com els òvuls sempre tenien un cromosoma X, els espermatozoides tenien X o I, un d'ells. Així, les dones tindrien dos cromosomes X i els homes un X i un I.
A més, si això fos així, la pregunta passada tenia una resposta senzilla: Si en el cromosoma X hi ha una mutació que produeix la malaltia, en el cromosoma I no hi ha còpia que compensi l'error. Per aquest motiu moltes malalties siguin més freqüents en homes i molt estranyes en dones.
I sí, aquells investigadors que fa cent anys funcionaven correctament. A partir d'aquest moment, els genetistes han anat aclarint aspectes relacionats amb el cromosoma
X i finalment han arribat a la descodificació pas a pas.
Per què és interessant?
L'aclariment de la seqüència del cromosoma X és un pas important: La notícia va aparèixer en la portada de Nature! No és un assoliment fàcil, per ser una de les revistes científiques més prestigioses. I també va tenir repercussió en altres mitjans.
Almenys per a Andone Estonbara, que opera en la Facultat de Ciència i Tecnologia de la UPV/EHU, no és d'estranyar que la recerca tingui tanta importància. Segons ell, “el cromosoma X dels mamífers presenta unes característiques úniques que han estat generades per l'evolució com a conseqüència de l'existència d'un cromosoma sexual tant en mascles com en femelles. I conèixer tota la seqüència del cromosoma X ha obert el camí per a explorar la seva evolució i aquestes característiques úniques a un altre nivell”.
Per exemple, la descodificació del cromosoma X ha servit per a il·lustrar l'evolució dels cromosomes sexuals. Dels 46 cromosomes humans, dos són cromosomes sexuals —X e I— i la resta es denominen autosomes. Perquè s'ha comparat la seqüència del cromosoma X amb altres espècies i el cromosoma I. Així descobreixen que l'avantpassat dels cromosomes X e I era autosómico i que el cromosoma X guarda la major part de la seva informació original.
S'han aclarit més detalls. Estonba les explica: “Pel que sembla, a aquest original se li va pegar una part d'un altre autosoma i el cromosoma X seria el resultat de tot. Per tant, existia inicialment un cromosoma autosómico del qual deriven els cromosomes sexuals, X e I. I a més, en el cas de X, a aquest cromosoma se li va adossar part d'un altre. El cromosoma I tindria el mateix precursor que el cromosoma X, però en perdre la possibilitat de recombinar amb el cromosoma X, s'ha anat deteriorant amb el temps. Al final, els dos cromosomes sexuals són totalment diferents entre si”.
Particularitat del cromosoma X
El cromosoma X presenta una sèrie de característiques que el caracteritzen. En comparació amb els autosomes, el cromosoma X té pocs gens, havent-se comptabilitzat 1.098 gens. A més, són de mitjana menor que els gens dels autosomes. És a dir, té menys gens i més petits que els autosomes.
Hi ha dues hipòtesis que expliquen el perquè. D'una banda, aquell autosoma original va poder tenir pocs gens en si mateix. Però també existeix la possibilitat que en l'evolució dels mamífers es passi a classes de gens autosomes amb cromosomes X impulsats per la selecció. I en opinió d'Andone Estonba és molt probable que així hagi estat.
No obstant això, els gens recollits pel cromosoma X tenen importants funcions, no totes elles relacionades amb la determinació del sexe. Un exemple significatiu es troba en els gens MAGE. Aquests són molt més abundants en el cromosoma X que en la resta de cromosomes, en el cromosoma X hi ha 32 d'aquest tipus i en la resta només 4. El grup de gens MAGE s'expressa en certs càncers, mentre que en els teixits sans la seva expressió es limita als testicles.
Encara no saben molt d'aquests gens, però el fet que en el cromosoma X siguin més abundants que en altres ocasions suggereix que poden ser beneficiosos per als mascles.
Amb les malalties ocorre just a l'inrevés. En aquest cas, és contraproduent que el gen estigui en el cromosoma X. De fet, es coneix un munt de malalties recessives relacionades amb el cromosoma X. Andoni Estonba explica clarament la raó: “Per què es coneixen tant? És fàcil perquè es detecten immediatament. Sempre que hi ha mutació en el cromosoma X masculí, tens sordesa. En els autosomes, en estar per parelles, n'hi ha prou que l'altre cromosoma tingui una còpia sana del gen per a no destacar la malaltia”.
En total, els investigadors coneixen les bases moleculars de 168 malalties relacionades amb el cromosoma X, i saben quins gens o mutacions provoquen la malaltia. D'elles 16 estan relacionades amb retard mental.
No hi ha ADN escombraries
Una altra característica especial del cromosoma X està relacionada amb seqüències repetides. De fet, té moltes seqüències d'aquest tipus. Molt. De fet, no és estrany que apareguin fragments repetits i suposadament inservibles. En el genoma hi ha moltes parts d'aquest tipus, gairebé la meitat del genoma està format per seqüències repetitives. Alguns d'ells són recurrents, abundants i dispersos per tot el genoma. Alguns són curts, es diuen SINE i uns altres són llargs, LINE.
Perquè en el cromosoma X hi ha menys gens i seqüències SINE que en els autosomes. Per contra, les seqüències LINE són molt més nombroses que unes altres. A més, s'acumulen molt al voltant de les zones d'inactivació del cromosoma X.
dos cromosomes X en les cèl·lules de l'embrió fa que la variabilitat sigui tan
gran.
Cal tenir en compte que en les dones un dels dos cromosomes X s'inactiva, ja que en cas contrari tindrien duplicada la informació amb els homes. Però hi ha parts que escapen al procés d'inactivació (al voltant del 15%). Com explica Estonba, “la teoria és que aquests elements LINE actuen com a estacions en el procés d'inactivació. D'aquesta forma, es produeix una inactivació en el lloc on hi ha molts elements LINE i on hi ha poc o res, no hi ha inactivació”.
Les seqüències LINE són un exemple clar de fins a quin punt poden ser importants aquells trams que abans es van denominar DNA Escombraries. No obstant això, els queden molts apartats per a llegir.
Però ara tenen el llibre a les seves mans i, a mesura que van obtenint les claus de lectura, els investigadors podran comprendre els secrets del cromosoma X. Segur que el llibre continua sorprenent.
Gats tricolors i mosaics femenins
Alguns gats tenen un pelatge especial. Tenen tres colors: vermell, negre i blanc, amb taques disperses per cada color. No hi ha dos gats iguals però tots tenen alguna cosa en comú: tots són femelles. La clau està en la inactivació del cromosoma X.
En les femelles, a les poques setmanes de produir-se la fecundació s'inactiva un dels cromosomes X. L'embrió encara té poques cèl·lules i en cadascuna d'elles s'inactiva a l'atzar una d'elles. La totalitat de la línia cel·lular que es deriva de cada cèl·lula tindrà també aquesta X inactiva, sent una en algunes femelles i una altra en unes altres.
Com es produeix la inactivació? En el cromosoma X hi ha una zona anomenada XIC (X-Inactivation Centri) on es troba el gen XIST. Tant la zona com el gen es troben en dos cromosomes X, tots dos actius. No obstant això, en un d'ells el gen XIST calla en un moment donat i en l'altre continua. I a mesura que avança, el cromosoma X s'inactiva.
De fet, el gen XIST produeix un petit ARN que s'inactiva a mesura que aquesta molècula va cobrint el cromosoma X. Sembla ser que per a això, els elements denominats LINE són claus, ja que són les parades de la via d'inactivació. D'aquesta forma s'inactiven les ubicacions en les quals hi ha molts elements LINE i no uns altres.
Els investigadors també han analitzat com queda l'activitat del gen XIST i han conclòs que el procés d'inactivació és tan complex com interessant.
El resultat a vegades és cridaner. Un exemple és el gat de la imatge, que té un color en el cabell en funció del cromosoma que no s'ha inactivat. És a dir, si el cromosoma X inactivat presentava en la seva pell un al·lel de color negre, els derivats d'aquesta cèl·lula han donat color vermell al cabell. El contrari ocorre amb els llocs de color negre, les cèl·lules del qual procedeixen d'una cèl·lula en la qual es va silenciar el cromosoma amb al·lel per a color vermell.
En les dones, en ser mamífers femelles, ocorre el mateix. Per exemple, en el cas del daltonisme, les dones poden tenir un ull daltònic i l'altre no. Per això el genetista Andone Estonba diu: “Quant al cromosoma X, les dones som mosaics”.
