Cromosoma X a la luz
2005/10/01 Galarraga Aiestaran, Ana - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria
Para los científicos siempre ha sido interesante el cromosoma X. A pesar de que todavía no sabían nada que se llamaba cromosoma, los investigadores trataron de dar respuesta a preguntas relacionadas con el cromosoma X. Por ejemplo, durante siglos han tratado de saber cuál era la clave para heredar la hemofilia y el daltonismo. ¿Por qué los hombres son todos los enfermos y apenas hay mujeres con esas enfermedades? Es más, ¿qué nos hace diferentes hombres y mujeres?
Las respuestas fueron poco a poco y el mayor avance lo dieron hace cien años. De hecho, Stevens y Wilson publicaron en 1905 dos obras en las que expusieron la responsabilidad de los cromosomas a la hora de decidir el sexo. Ambos investigadores sugirieron que los hombres tienen un cromosoma que las mujeres no tienen. Para llegar a esta conclusión, se analizaron microscópicamente los cromosomas de los gametos de insectos y se dieron cuenta de que la mitad de los espermatozoides contenían un cromosoma que no aparecía en los óvulos. En su opinión, esto tenía una gran importancia a la hora de ser de uno u otro sexo.
Otros investigadores describieron recientemente el cromosoma X, pero Stevens y Wilson fueron más allá y propusieron que aquel pequeño cromosoma detectado en los espermatozoides era pareja del cromosoma X. Según ellos, los cromosomas se organizaban por parejas y, como los óvulos siempre tenían un cromosoma X, los espermatozoides tenían X o Y, uno de ellos. Así, las mujeres tendrían dos cromosomas X y los hombres un X y un Y.
Además, si esto fuera así, la pregunta pasada tenía una respuesta sencilla: Si en el cromosoma X hay una mutación que produce la enfermedad, en el cromosoma Y no hay copia que compense el error. De ahí que muchas enfermedades sean más frecuentes en hombres y muy raras en mujeres.
Y sí, aquellos investigadores que hace cien años funcionaban correctamente. A partir de ese momento, los genetistas han ido aclarando aspectos relacionados con el cromosoma
X y finalmente han llegado a la descodificación paso a paso.
¿Por qué es interesante?
La aclaración de la secuencia del cromosoma X es un paso importante: ¡La noticia apareció en la portada de Nature! No es un logro fácil, por ser una de las revistas científicas más prestigiosas. Y también tuvo repercusión en otros medios.
Al menos para Andone Estonbara, que opera en la Facultad de Ciencia y Tecnología de la UPV/EHU, no es de extrañar que la investigación tenga tanta importancia. Según él, “el cromosoma X de los mamíferos presenta unas características únicas que han sido generadas por la evolución como consecuencia de la existencia de un cromosoma sexual tanto en machos como en hembras. Y conocer toda la secuencia del cromosoma X ha abierto el camino para explorar su evolución y esas características únicas a otro nivel”.
Por ejemplo, la descodificación del cromosoma X ha servido para ilustrar la evolución de los cromosomas sexuales. De los 46 cromosomas humanos, dos son cromosomas sexuales —X e Y— y el resto se denominan autosomas. Pues se ha comparado la secuencia del cromosoma X con otras especies y el cromosoma Y. Así descubren que el antepasado de los cromosomas X e Y era autosómico y que el cromosoma X guarda la mayor parte de su información original.
Se han aclarado más detalles. Estonba las explica: “Al parecer, a este original se le pegó una parte de otro autosoma y el cromosoma X sería el resultado de todo. Por lo tanto, existía inicialmente un cromosoma autosómico del que derivan los cromosomas sexuales, X e Y. Y además, en el caso de X, a ese cromosoma se le adosó parte de otro. El cromosoma Y tendría el mismo precursor que el cromosoma X, pero al perder la posibilidad de recombinar con el cromosoma X, se ha ido deteriorando con el tiempo. Al final, los dos cromosomas sexuales son totalmente diferentes entre sí”.
Particularidad del cromosoma X
El cromosoma X presenta una serie de características que lo caracterizan. En comparación con los autosomas, el cromosoma X tiene pocos genes, habiéndose contabilizado 1.098 genes. Además, son de media menor que los genes de los autosomas. Es decir, tiene menos genes y más pequeños que los autosomas.
Hay dos hipótesis que explican el porqué. Por un lado, aquel autosoma original pudo tener pocos genes en sí mismo. Pero también existe la posibilidad de que en la evolución de los mamíferos se pase a clases de genes autosomas con cromosomas X impulsados por la selección. Y en opinión de Andone Estonba es muy probable que así haya sido.
No obstante, los genes recogidos por el cromosoma X tienen importantes funciones, no todas ellas relacionadas con la determinación del sexo. Un ejemplo significativo se encuentra en los genes MAGE. Estos son mucho más abundantes en el cromosoma X que en el resto de cromosomas, en el cromosoma X hay 32 de este tipo y en el resto sólo 4. El grupo de genes MAGE se expresa en ciertos cánceres, mientras que en los tejidos sanos su expresión se limita a los testículos.
Aún no saben mucho de estos genes, pero el hecho de que en el cromosoma X sean más abundantes que en otras ocasiones sugiere que pueden ser beneficiosos para los machos.
Con las enfermedades ocurre justo al revés. En este caso, es contraproducente que el gen esté en el cromosoma X. De hecho, se conoce un montón de enfermedades recesivas relacionadas con el cromosoma X. Andoni Estonba explica claramente la razón: “¿Por qué se conocen tanto? Es fácil porque se detectan inmediatamente. Siempre que hay mutación en el cromosoma X masculino, tienes sordera. En los autosomas, al estar por parejas, basta con que el otro cromosoma tenga una copia sana del gen para no destacar la enfermedad”.
En total, los investigadores conocen las bases moleculares de 168 enfermedades relacionadas con el cromosoma X, y saben qué genes o mutaciones provocan la enfermedad. De ellas 16 están relacionadas con retraso mental.
No hay ADN basura
Otra característica especial del cromosoma X está relacionada con secuencias repetidas. De hecho, tiene muchas secuencias de este tipo. Mucho. De hecho, no es raro que aparezcan fragmentos repetidos y supuestamente inservibles. En el genoma hay muchas partes de este tipo, casi la mitad del genoma está formado por secuencias repetitivas. Algunos de ellos son recurrentes, abundantes y dispersos por todo el genoma. Algunos son cortos, se llaman SINE y otros son largos, LINE.
Pues en el cromosoma X hay menos genes y secuencias SINE que en los autosomas. Por el contrario, las secuencias LINE son mucho más numerosas que otras. Además, se acumulan mucho alrededor de las zonas de inactivación del cromosoma X.
dos cromosomas X en las células del embrión hace que la variabilidad sea tan
grande.
Hay que tener en cuenta que en las mujeres uno de los dos cromosomas X se inactiva, ya que de lo contrario tendrían duplicada la información con los hombres. Pero hay partes que escapan al proceso de inactivación (alrededor del 15%). Como explica Estonba, “la teoría es que estos elementos LINE actúan como estaciones en el proceso de inactivación. De esta forma, se produce una inactivación en el lugar donde hay muchos elementos LINE y donde hay poco o nada, no hay inactivación”.
Las secuencias LINE son un ejemplo claro de hasta qué punto pueden ser importantes aquellos tramos que antes se denominaron DNA Basura. Sin embargo, les quedan muchos apartados para leer.
Pero ahora tienen el libro en sus manos y, a medida que van obteniendo las claves de lectura, los investigadores podrán comprender los secretos del cromosoma X. Seguro que el libro sigue sorprendiendo.
Gatos tricolores y mosaicos femeninos
Algunos gatos tienen un pelaje especial. Tienen tres colores: rojo, negro y blanco, con manchas dispersas por cada color. No hay dos gatos iguales pero todos tienen algo en común: todos son hembras. La clave está en la inactivación del cromosoma X.
En las hembras, a las pocas semanas de producirse la fecundación se inactiva uno de los cromosomas X. El embrión todavía tiene pocas células y en cada una de ellas se inactiva al azar una de ellas. La totalidad de la línea celular que se deriva de cada célula tendrá también esa X inactiva, siendo una en algunas hembras y otra en otras.
¿Cómo se produce la inactivación? En el cromosoma X hay una zona llamada XIC (X-Inactivation Centre) donde se encuentra el gen XIST. Tanto la zona como el gen se encuentran en dos cromosomas X, ambos activos. Sin embargo, en uno de ellos el gen XIST se calla en un momento dado y en el otro continúa. Y a medida que avanza, el cromosoma X se inactiva.
De hecho, el gen XIST produce un pequeño ARN que se inactiva a medida que esta molécula va cubriendo el cromosoma X. Parece ser que para ello, los elementos denominados LINE son claves, ya que son las paradas de la vía de inactivación. De esta forma se inactivan las ubicaciones en las que hay muchos elementos LINE y no otros.
Los investigadores también han analizado cómo queda la actividad del gen XIST y han concluido que el proceso de inactivación es tan complejo como interesante.
El resultado a veces es llamativo. Un ejemplo es el gato de la imagen, que tiene un color en el cabello en función del cromosoma que no se ha inactivado. Es decir, si el cromosoma X inactivado presentaba en su piel un alelo de color negro, los derivados de esta célula han dado color rojo al cabello. Lo contrario ocurre con los lugares de color negro, cuyas células proceden de una célula en la que se silenció el cromosoma con alelo para color rojo.
En las mujeres, al ser mamíferos hembras, ocurre lo mismo. Por ejemplo, en el caso del daltonismo, las mujeres pueden tener un ojo daltónico y el otro no. Por eso el genetista Andone Estonba dice: “En cuanto al cromosoma X, las mujeres somos mosaicos”.
