Genética humana

> Dominancia negativa: la mutación de un sólo alelo hace que su producto interfiera con el producto del otro alelo, bloqueando la expresión normal, dejando un fenotipo alterado.

  Una mutación no es sinómino de enfermedad: pueden ocurrir en regiones no codificantes o regulatorias y regiones codificantes sin efecto patogénico.

 Variabilidad genética:

- Alta similitud inter-individualidad.

- Diferencias entre 2 individuos: 1 en cada 1000 pb.

- Polimorfismo genético.

- Variantes raras: en menos del 1% de la población.

 Polimorfismo:

> Alelos presentes en más del 1% de la población general.

> Proteínas: grupos sanguíneos, alfa 1-antitripsina.

> ADN: RFLP (polimorfismos largos con fragmentos restricción), minisatélites (VNTR: secuencia que se repite es de más de 10 bases), microsatélites (STR: cuando la secuencia que se repite es de 4 a 6 pares) y

> ADN – SNP y repeticiones en tándem: un nucleótido se repite muchas veces.

 Marcador genético:

- Genotipo = Fenotipo.

- Codominantes: se expresan los de la madre y el padre. 

- Polimórficos: hay varias posibilidades.

- Ubicación cromosómica conocida.

- Se utilizan para análisis de ligamiento y asociación, filiación, forense.

CITOGENÉTICA BÁSICA: CROMOSOMAS

Es el estudio de los cromosomas y sus anomalías, es la fusión de la citología con la genética y contexto en el cual se expresan molecularmente los genes.

¿Qué es un cromosomas?

Son entidades del núcleo celular portadoras de la información que se transcribe y de aquella que regula su propia organización y funcionalidad.

Dentro del núcleo, cada cromosoma ocupa siempre el mismo lugar en la célula.

Cromosomas en interfase:

- Ocupan dominios en el núcleo

- Los dominios nucleares cuya arquitectura y función es heredada y especie-específica.

¿Cómo se construye un cromosoma?

- El primer grado de condensación es alrededor de las histonas, formando nucleosomas.

- Luego se forma un solenoide, los histonas se enrollan entre sí, compactándose, formando una fibra cromatínica.

- Luego se forman las orquillas (loops).

- Se terminan de condensar formando la heterocromatina (permanentemente más condensada, no se transcriben genes) y eucromatina.

- En la realidad ocurre en partes aisladas en el núcleo. Cuando no está transcribiendo esta en forma de fibra cromatínica.

Características de la cromatina

> Los genes tienden a expresarse en la eucromatina, por que tiene más espacio para poder transcribir, hay mayor cantidad de nucleótidos G/C

> Si está más compactado va a haber menos afinidad con los factores de transcripción.

> La eucromatina está más dispersa, es rica en genes, se tienden a replicar primero, la recombinación meiótica tiene frecuencia normal, las repeticiones dominantes son SINE, tiene alta acetilación y baja metilación. En cambio, la heterocromatina es más condensada, pobre en genes, rica en A/T, baja frecuencia de recombinación meiótica, las repeticiones predominantes son las LINE, tiene baja acetilación y alta metilación.

> Hay dos tipos de heterocromatina: la verdadera o constitutiva que forma parte de estructuras como el centrómero, está siempre compactada en todas las etapas del ciclo celular y no transcribe genes, y la facultativa, depende de la célula, del ciclo celular y puede descondensarse y formar parte de la eucromatina y transcribir genes, pero después vuelve a ser heterocromatina.

Anatomía del cromosoma:

> Los telómeros, sirven anclaje a la membrana nuclear, y los centrómeros.

> Cada cromosoma necesita orígenes de replicación

> Para que un cromosoma sea viable debe tener dos telómeros, un centrómero y orígenes de replicación.

> Tiene “brazos”, cada cromosoma tiene un brazo largo y un brazo corto.

> Hay 5 cromosomas que son distintos: tienen el brazo corto muy corto compuesto por un tallo y satélite (son formas de ADN repetitivo que codifica para ribosomas). Serían una segunda transcripción. Los cromosomas 13, 14, 15, 21, 22, codifican para ribosomas.

  Los centrómeros están compuestos principalmente por se repiten 171 pb muchas veces, se llama alfa-satélite. Se ponen en tándem, una detrás de otra, formando el centrómero

 Los telómeros están formados por secuencias de 9 pb que se repiten muchas veces. Como éstos están desfasados, se forma un loop para proteger de alguna acción que rompa los telómeros. Cuando la polimerasa deja de expresarse se pierde un poco de telómeros, entre más antigua es la célula, va a tener menos secuencias.

  Los satélites, cuando se van descondensando forman el nucleolo, el nucleolo es la representación de los n en interfase. Lo que está repetido es DNA para ribosomas. Las 3 subunidades se repiten juntas y por splicing se separan para formar los ribosomas.

Cariotipo humano:

- Es el conjunto de los cromosomas de una célula, particular para un individuo y para la especie.

- Cariograma: ordenamiento de los cromosomas en grupos, a partir de una microfotografía.

- Idiograma: es una representación esquemática de los cromosomas.

- La nomenclatura que deberiamos conocer:

+ Cromosoma = chr

+ Brazo corto = p

+ Brazo largo = q

+ Telómero del brazo corto = pter

+ Telómero del brazo largo = qter

+ Tallo = stk (“STALK”)

- El cariotipo humano es de 23 pares de cromosomas. Mujer: 46,XX   Hombre:46,XY

- Los cromosomas del 1 al 22 son autosomas, y los X e Y son gonosomas.

- Por tamaño se clasificaron por número, el más grande es el 1, el más pequeño es el 22.

- El cromosoma más pequeño es el 21.

- Ubicación del cromosoma: cuando el centrómero está en el medio se llama cromosoma metacéntrico. Cuando el centrómero está con un brazo corto y uno largo se llama submetacéntrico. Y cuando el brazo pequeño es muy pequeño, se llama acrocéntrico.

- Patrón de bandas: se puede formar bandas claras y oscuras (dependiendo de la condensación de la cromatina). El  20 % de los genes codificantes está en la banda clara y el 80% en la banda oscura.

> El brazo p tiene dos regiones: a partir del centrómero la región 1 son las 6 primeras bandas, y el resto es el 2.

- Los cromosomas sexuales X e Y también se recombinan en las regiones que son similares, en las regiones de los extremos p y q, se llaman regiones PAR. Son regiones pseudo-autosómicas.

> Las mujeres tiene solo un cromosoma X activo: corpúsculo de Bahr es el cromosoma inactivo. Si se analizan las distintas células de las mujeres se encuentra un mosaico somático, ya que se encuentran células con el cromosoma paterno inactivado y otras con el materno inactivado. La teoría es que hay una compensación de dosis, si la mujer expresara ambos cromosomas sería perjudicial.

> La determinación sexual: es el cromosoma Y el que decide el sexo. El cromosoma Y tiene un factor de transcripción SRY que activa el SOX9, que van a hacer que se desarrolle las células de sertoli y células de Leydig, determinando que la gónada se transforme en testículo. En donde no está presente el SRY, la gónada adquiere características femeninas.      

CITOGENÉTICA BÁSICA: TÉCNICAS DE ESTUDIO

         Citogenética convencional: bandeo cromosómico.

         Citogenética molecular: hibridación “in situ” con fluorescencia (FISH), cariotipo espectral (SKY)/ Multiple FISH (M-FISH) e hibridación genómica comparativa (CGH)

Cómo se realiza un cariograma:

- Bandeo G (estándar): Se utiliza para ver anomalías estructurales. Se utiliza sangre periférica para cultivar linfocitos.

- Se necesitan muchas células. La sangre se cultiva y se agrega un estimulante para el crecimiento de linfocitos, fitohemaglutinina, por 72 horas a 37° C. Luego de este tiempo, se le agrega la colchicina (se utiliza para inhibir el huso mitótico) que hace que no continúe la división mitótica, para sincronizar los cromosomas en metafase. Se centrifuga y se forma un sedimento, que luego es diluido con solución hipotónica para romper la célula, quedan expuestos los núcleos y restos celulares.

- Durante la centrifugación se agrega un fijador, se lava y se aplican en el porta objeto para que se expandan los cromosomas. El portaobjeto se le aplica un tratamiento para hacer el bandeo cromosómico, se agregan la tripsina, que digiere las proteínas, y giemsa}, desgasta, y queda listo para ser visto por el microscopio.

- El Bandeo G es el que se hace con giemsa y tripsina.

- El bandeo R, la diferencia es que el bandeo es al revés, las bandas claras se ven oscuras y viceversa.

- El Bandeo Q: es con fluorescencia, permite ver zonas condensadas de los cromosomas de mejor manera.

- Bandeo C: tiñe la cromatina de los centrómeros y la heterocromatina de algunos cromosomas. Los núcleos se ven más grandes en los cromosomas 1, 9, 16 e y, pero en realidad es heterocromatina.

- Bandeo NOR: para ver los satélites, tiñe las regiones organizadoras del núcleo. Es con tinción de plata. Para ver anomalía en la zona de los satélites.

 - Metotrexato es antitumoral, inhibidor de ácido fólico, se usa para descondensar la cromatina, para que cuando se haga el bandeo se vean más bandas, y detectar alguna anomalía  Bandeo de alta resolución.

 - Hibridación in situ fluorescente (FISH): se diseñan sondas de ADN que son específicas de algunas regiones del cromosoma, son complementarias de zonas que conocemos, a estas se le agrega un fluorocromo para que sea fluorescente. Hay sondas que marcan un gen específico, el centrómero, el telómero y un cromosoma específico. Permite estudiar una determinada zona del cromosoma, pero no permite ver anomalías en el resto del cariotipo.

- Cariotipo espectral (SKY) / Múltiple FISH (M-FISH): tiñe cada cromosoma con un color distinto, hay secuencias para cada cromosoma, lo que permite teñirlos. Se usa para detectar anomalías estructurales, ver translocaciones entre cromosomas que no se pueden ver por el bandeo típico.

- Hibridación genómica comparativa (CGH): se obtiene una muestra control de un individuo sano y del tumo, a cada fragmento se le agrega un color, rojo sano, verde tumor, en la mezcla debiera ver amarillo, que significa que hay la misma cantidad del ADN, que no hay anomalía, pero si aparece rojo en un cromosoma significa que hay mayor cantidad de rojo se dice que hay pérdida de ADN en el tumor. Permite abarcar todos los cromosomas, para saber si hay exceso o pérdida de información. Hay uno que se utiliza en metafase para tumores, y uno en array.

 MEIOSIS

 - En la fase g1 se ve un cromosoma con una cromátida, en la S se replica el cromosoma con dos cromatidas hermanas. En la etapa de mitosis, las cromátidas hermanas se separan.

- El objetivo de la meiosis es formar los gametos, formar células haploides, es decir, con un solo juego de cada cromosoma. Se transforma una célula diploide en una célula haploide, para que pueda fusionarse con el otro gameto y se restituya la número de cromosomas.

- Se tiene la célula primordial germinar diploide, gametocito primario, en donde se se separan los cromosomas homólogos, transformándose en un gametocito secundario. En el segundo paso no hay duplicación del material genético, ocurre lo mismo que en una mitosis, se separan las cromátidas hermanas quedando células con la mitad del material genético.

- Ocurre recombinación en la profase 1, es el intercambio de información entre dos cromosomas homólogos, proporcionando variabilidad. En el resultado de la segunda meiosis todos los gametos quedan distintos.

- La profase 1 está subdividida en 5 etapas:

1. Leptoteno: los cromosomas se ven distintos, se ven como gusanos. Se ven nódulos que se llaman cromómeros, proteínas en donde hay recombinación, son puntos para ello. Los cromosomas tienden a aparearse.

2. Cigoteno: los cromosomas ya están apareados. Ocurre sinapsis, en donde hay puntos de unión en donde están muy cercanos. Aparece el complejo sinaptonémico: en cada extremo está el homólogo con su ADN, en el centro aparecen los nódulos de recombinación, hay una estructura proteica que los estabiliza. Ayudan a la recombinación.

3. Paquiteno: ocurre la recombinación con el complejo sinaptonémico formado.

4. Diploteno: Cuando ya ocurre la recombinación se comienza a desorganizar, los cromosomas se empiezan a abrir y en los puntos donde hubo recombinación están los quiasmas.

5. Diacinesis: los cromosomas se empiezan a separar completamente.

- La primera división es redaccional, ya que es donde se reduce la cantidad de material genético y la segunda es ecuacional, ya que se separan equitativamente el material.

 Ovogénesis:

- Las mujeres nacen con un número determinado de ovocitos.

- Los ovocitos primarios quedan detenidos en el quinto mes intrauterino en dictioteno en profase 1. Se reactiva solo horas antes de la ovulación, quedando detenido en metafase 2, a menos que sea fecundado, con lo que termina la meiosis 2.

- El “problema” es que quedan detenidos mucho tiempo hay más posibilidades de tener problemas cromosómicos.

Espermatogénesis:

- Comienza en la pubertad, cada espermatocito va a originar 4 espermatozoides.

- Tiene muy poco material citoplasmático.

- Un espermatocito primario es antes de la meiosis 1, por lo que tiene 2n4c. Luego de la meiosis 1 queda 1n2c ya que se separan los cromosomas homólogos. Después de la meiosis 2 queda 1n1c.

 Consecuencias genéticas de la meiosis:

> Reducción del número de cromosomas.

> Separación de los cromosomas homólogos, segregación de los alelos.

> Distribución aleatoria de los cromosomas homólogos.

> Recombinación (crossing-over)

 Esto explica la variabilidad genética. 

 A partir de un gametocito primario, existen aprox. 2ˆ23 probabilidades.

REGULACIÓN EPIGENÉTICA

¿Cómo se regula la expresión génica?

- El splicing de los intrones para llegar a formar un ARN maduro, y éste a pasa los ribosomas para formar una proteína polipéptida. Cada paso está regulado y son importantes para dar origen a la complejidad en la regulación.

- El primer control es el de la transcripción. No todos los genes se transcriben al mismo tiempo, lo hacen en razón a algunos factores de transcripción específicos, que son los  facultativos que se expresan en algunos tejidos o según la situación de la célula, y otros constitutivos que se expresan en todas las células.

- Hay control a nivel del procesamiento del ARN. También, hay componentes de regulación a nivel de transporte del ARN al citoplasma y localizarlo donde corresponde. Posteriormente, en la etapa de traducción, hay regulación de la degradación del ARN y en la traducción. La proteína también sufre modificaciones que post-traduccionales que también influyen en la expresión.

  En algunas etapas, está la regulación a nivel de la transcripción. Cuando está la cromatina empaquetada, heterocromatina, la zona promotora de genes no está expuesta. Pero cuando la cromatina está descondensada está activa, ya que pueden ingresar factores de transcripción que favorecen la transcripción de cada gen. El estado de la cromatina juega un rol importante en la expresión de los genes.

Hay factores que participan como activadores y otros como silenciadores.

 Regulación epigenética:

> Son cambios en la expresión génica no atribuibles directamente a la secuencia de ADN. No tiene que ver con la secuencia misma.

> Mecanismos epigenéticos: modificaciones de la cromatina, metilación del ADN, micro ARNs  Cambios ocurren en la cromatina, la secuencia permanece inalterada.

> Herencia genética: puede ocurrir un cambio en al secuencia del ADN y se da una pérdida de función del gen, esto se puede heredar a las células hijas. Es irreversible.

> Herencia epigenética: cambios en la conformación de la cromatina, puede hacer que un gen inactivo se active, el estado de la cromatina cambia. No es un estado permanente, es reversible, ya que la secuencia de ADN queda intacta.

> Participan factores ambientales donde la célula está expuesta y se pueden generar cambios. El ambiente influye en cómo se expresan unos genes. Actúa a nivel de ciertas células y no en el organismo completo.

 Regulaciones a nivel de la cromatina:

- Se refiere a los cambios químicos de la cromatina.

- Las histonas tienen una cola que son polipéptidos, aminoácidos.

- Estas colas donde hay aminoácidos pueden sufrir cambios químicos: ubiquitinación fosforilación. Son estos cambios los que hacen que la cromatina cambie, son un código, la combinación determina si se activa o no un gen.

- Los procesos de  aceltilación y metilación determinan distintos estados de los genes.

- La aceltilación lleva a la activación de la expresión génica, cuando está más acetilada la histona, determina la activación de algunos genes. Cuando está desacetilado se reprime.

- La metilación determina la represión de la actividad génica. Cuando está desmetilado se activa.

- La cromatina activa tiene una hiperacetilación de las histonas.  Esta cromatina es dinámica, entonces puede desacetilarse y reprimirse. Es según el ambiente.

 Cambios en la metilación del ADN:

> Es específicamente en una citosina.

> Una ADN-metiltransferasa agrega un grupo metilo al ADN, sufriendo un cambio químico, sin cambiar la secuencia.

> Cuando la célula quiere metilar la secuencia desde cero, actúa ADN metiltransferasa 3a y 3b.

> Cuando se replica la secuencia de ADN que esta metilada, se tiene que metilar las secuencias hijas ya que ambas quedan con la mitad de metilaciones.

> Metilación es un proceso normal que ocurre en las distintas etapas del estado embrionario. Las células primordiales germinales tienen un nivel bajo de metilación pero cuando tienen que ser espermio u óvulo sufren metilaciones de cero: la metiltransferasa agrega metilos en sitios específicos, lo que hace que tengan distintos niveles de metilación. Cuando se fertilizan, el óvulo tiene un nivel medio de metilación, entonces sufre una desmetilación generalizada, todos los grupos metilos se borran. Llega al estado de blastocisto. Las células primordiales tienen un bajo nivel de metilación, pero algunas células como de la placenta sufren un tupo de metilación específica, y el resto de las células que dan origen al cuerpo, excepto las primordiales, sufren una metilación generalizada y según el tipo de célula esto se va a mantener.

> Cada célula somática tiene un patrón de metilación distinta.

> Es un proceso dinámico. Estos cambios explican por qué el espermio es distinto del ovocito.

> Las citosina están metiladas en las “islas CpG”: son grupos de citosina que se relacionan con las zonas promotoras de muchos genes, regulan la expresión génica.

> Las islas CpG están metiladas se reprime la expresión de estos genes.

> En zonas promotoras con islas CpG que están metiladas se reprime la unión de factores de transcripción y, por lo tanto, no se expresa el gen.

> Interactúan las modificaciones de la cromatina con las del ADN, para que ocurra esto, la cromatina tiene que comenzar a metilarse. Es un proceso coordinado, que puede ser gatillado por factores ambientales, por otros genes, etc.

 Micro ARN miRNA:

- Los iRNA son secuencias de doble hebra, que pueden existir de forma natural en nuestro ADN, que sufren modificaciones químicas por una enzima que se llama Dicer: degrada el ARN doble hebra generando pequeños fragmentos de hebra simple que son capaces de unirse a ARNm e interferir en su traducción. Son específicos, se unen y pueden degradar el ARNm inhibiendo su traducción. Algunos son de origen viral. 

- En una secuencia de ADN, se transcribe un ARN donde van a haber secuencias complementarias, que van a formar una orquilla.

- El miARN también regula la expresión de genes inhibiendo la traducción de una proteína.

 Desactivacion del cromosoma X:

> En la mujer se debe inactivar un cromsomas X que pasa a llamarse cuerpo de Bahr.

> Se fertiliza el ovocito, en blastocisto se activa el proceso de inactivación de un cromosoma X.

> El primer cromosoma X que transcriba el gen XIST se va a inactivar, por que este gen codifica un ARN que se une a todo el cromosoma, lo que hará que se compacte la cromatina. 

> Se unen a las secuencias LINE.

> Como van a haber tantas ARn unidos al cromosoma va a reclutar metiltransferasas y enzimas desacetilasas.

> El gen XIST está constantemente produciéndose para poder mantener el cuerpo de Bahr.

> Es un cambio epigenético, no altera la secuencia.

EMBRIOLOGÍA

 Biología del desarrollo:

- Estadio de una célula hasta un individuo completo.

- Descriptivo  disciplina integrativa y experimental.

- Procesos: genéticos, bioquímicos, celulares y fisiológicos.

- La biología del desarrollo ha ayudado a estudiar las enfermedades humanas, ya que teniendo en cuenta los mecanismos normales, se usan de base para entender las diferentes enfermedades humanas.

- El síndrome de Holt-Oram se debe a una mutación dominante en el gen TBX5 que altera la estructura tridimensional de la proteína impidiendo su correcta unión al ADN. Defectos en la expresión génica del gen TBX5 pueden conducir a defectos en los pulgares y el septo ventricular.

- PAX6: defectos en el desarrollo del ojo en estos son atribuidos a mutaciones heterocigóticas de Pax-6, ausencia del iris (anididria), alteración en la estructura del ojo.

 Etapas del desarrollo embrionario:

- Desarrollo regulativo: primer desarrollo; compensación de regiones removidas o dañadas en las blastula, es decir, si uno daña o remueve una parte del embrión, esto se regula y queda normal.

- Con el tiempo eso ya no es posible:

- Desarrollo mosaico: cualquier daño que ocurre en ella va a generar en efecto en el individuo.

- Gemeralidad: en la mórula, cada célula puede generar un individuo completo, si se dividen cada uno va a tener su propia placenta, pero si esta división ocurre a las 2 semanas, estos individuos compartirán órganos.

Regulación de la expresión genética en el desarrollo:

> Complejidad temporo-espacial: genes constitutivos, se expresan en todas las células en todo momento, y facultativos, se expresan en determinados momentos, hace que las células se diferencien, como los genes maestros. Hay una complejidad en el espacio y tiempo, el embrión necesita la expresión de los genes en un momento y lugar específico.

> Un gen maestro desencadena una cascada de transcripción de algunos genes específicos.

> Patrones de expresión que llevan a la diferenciación celular: genes constitutivos y especializados. Se activan y reprimen genes por el gen maestro. Cuando uno de estos genes maestro se activa a desencadenar la expresión de otros genes, que sin éste gen maestro, no podrían expresarse, y también puede reprimir genes. Esto regula la expresión de un gen específico.

> Las células necesitan sólo algunos genes, entonces los genes que no se necesitan se convierten en heterocromatina, entonces cada célula va a tener sus características, va a haber un epigenoma para las células musculares, otras para las neuronas.

>Lo que hace que se estabilice la célula es el linaje celular:

Regulación epigenética: estructura de la cromatina. Se logra estabilización del fenotipo. Hace que la célula mantenga un determinado patrón.

> Reguladora de la cromatina: forma un rol para hace remodelaciones para que se expresen genes necesarios y se repriman genes innecesarios. Son proteínas que se activan, todas son iguales hasta la etapa de gastrulación, donde se dividen las capas embrionarias, desde ahí en cada grupo celular va a tener sus compactadores de la cromatina para los genes que no necesita. Cada célula terminar tiene sus propias proteínas regulatorias.

Mediadores genéticos: hay 3 grupos:

 Factores de transcripción del ADN.

- Factores homeóticos: definen una región o una posición en el embrión.

- Las mutaciones activadoras transforman una parte del cuerpo en otra.

- Son “genes maestros”: regulan un gran grupo de genes río abajo, los cuales son responsables de la morfogénesis.

- Comparten un dominio: Homeobox, (está en la proteína) de 180 pb que permite que se una al ADN.

- Favorece la transcripción de genes específicos. (Los dominios son regiones del ADN con una función específica).

- Función y estructura conservada en la evolución.

- Es una función autónoma de la célula: se regula a sí misma. 

- Hay varias familias, entre ellas los genes HOX: todos los genes están uno detrás de otro, rememorando la estructura de la drosophila: (1 cluster (agrupación) de 8 genes).

- En mamíferos hay 4 clusters, grupos de genes HOX con 9 a 11 genes, conservando que cada uno está al lado del otro, ordenados de cefálicos a caudal.

- Se expresan en forma ordenada. Con el tiempo el resultado va a ser la suma los genes, cada combinación va a formar distintos tipos de tejidos, expresiones únicas. Por ejemplo: en las extremidades la acción va de los genes HOX 9 a 13, parte la 9 y la intermedia es una combinación entre 9 y 11, y la parte distal es del HOX 9 a 13.

- Mutaciones en el gen HOXD13: anomalías en el final de las manos, afecta la mitad distal de la mano.

Señales paracrinas:

Factores secretadas de una célula que afectan a la célula vecina.

- Regulación celular no autónoma, necesita de la secreción de la célula vecina, por lo tanto, va a depender del ambiente.

- Modificaciones del patrón de expresión de las células adyacentes: hay dos maneras en que actúan las señales paracrinas:

+ Señales paracrinas que encienden o apagan la expresión.

+ Morfógeno: depende de la concentración de la señal el efecto que va a tener en ella, si la célula está más cerca va a tener distintos efecto que si la concentración es baja, desencadenan una cascada. Se dice que hay un umbral de acción, por ejemplo, si llega más concentración a alguna célula se expresará azul, si tiene un poco menos será blanca y con poca concentración será roja.

- Familia Hedgehog: Sonic Hedgehog (SHH): determina los ejes corporales, la inducción de neuronas de la placa motora y formación de extremidades. Se transcriben esta proteína en una determinada célula, se une a colesterol, sale y actúa sobre otras células. Genera una cascada de efectos que lleva a transcribir distintos genes. Por ejemplo en la extremidad, las que están más media van a tener una concentración de genes Hedgehog, esto explica por qué las extremidades son distintas por anterior y posterior.

 - Mutaciones en SHH: provoca problemas cerebrales generalmente.

 Proteínas de la matriz extracelular.

- Macromoléculas secretadas al exterior, forman parte de los tejidos y de los órganos, son mediadores activos del desarrollo, separan los grupos de células y forman matrices para que migren las células.

- Armazón de tejido y órganos.

- Mediadores activos del desarrollo: separación de grupos celulares, matrices para la migración celular.

- Colágenos, fibrilinas, proteoglicanos y glicoproteínas (laminina y fibronectina, se une a integrina). El citoesqueleto interactúa con la matriz.

-Células de la cresta neural: migran a distintas partes del cuerpo. Están ancladas por que expresan una proteína, NK, de adhesión. Hay una señal que hace que dejen de expresar esa proteína. Saben dónde tienen que ir porque siguen a la laminina y a la fibronectina, paran cuando encuentran la señal y quedan nuevamente ancladas. 

ALTERACIONES CROMOSÓMICAS:

Clasificaciones de las anomalías o mutaciones cromosómicas:

Concepto de ploidía: número de conjuntos de cromosomas que tiene una especie.

Se clasifican si se mantiene la ploidía, que es el número de juegos de cromosomas de cada especie.

- Aneuploidías: cuando se pierde la ploidía, falta un cromosoma.

- Poliploidías: cuando el número de cromosomas es mayor a 2n. Son sets completos de cromosomas que se repiten.

>Las que se dan en humanos son las triploidías y se debe a principalmente a que dos espermios fecundan un ovocito, quedando con 3n (dispermia).

>Otras posibilidades son que en el ovocito la meiosis falló quedando 2n y que en el espermio falló la meiosis, quedando ambos 2n.

>Generalmente quedan como una mola o aborto temprano, menos del 1% de los casos nacen quedan con asimetría.

>Tetraploidías: mecanismos más reconocidos es cuando un ovocito normal formado falla en la citoquinesis (endocitosis) de la primera divisiones, quedando las células juntas con el doble de material genético.

>Existen en forma natural en algunas ranas y vegetales, en humanos son incompatibles con la vida. Los casos que viven son de mezclas de células tetraploides con células normales: mosaicos.

- Lo que se ve en humanos son aneuplodias: cuando falta un cromosoma se habla de monosomía, por ejemplo, monosomía del cromosoma 5 (falta un cromosoma 5). >También puede haber trisomías donde el número de copias del cromosoma serán 3.

>La única monosomía viable en forma natural es la del cromosoma X.

>Falla la disyunción (separación) en alguna etapa de la meiosis donde una célula recibe el doble del material y dependiendo de qué célula sea fecundada se va dar una trisomía o una monosomía.

>La no disyunción es favorecida cuando los cromosomas homólogos en la meiosis I no hay recombinación. Las trisomías que se pueden ver en humanos son las del cromosoma 13, 18 y 21.

> Trisomía 18: síndrome de Edwards. Trisomía 13: síndrome de Patau.

> Síndrome de Down: fallas cardiacas, menor espacio en la cavidad bucal, orejas pequeñas, ojos almendrados, cuello ancho. Alguna característica es un surco único en la mano. 90% disyunción materna.

> La monosomía del 21 no es viable.

> La trisomía 16 es la más frecuente, no es letal.

> Aneuplodías autosómicas: aumenta el porcentaje a medida que aumenta la edad de la madre.

> Aneuploidías de cromosomas sexuales: son viables

45,X: síndrome de Turner, el 1% nacen, tiene edemas en las manos y pies, uñas muy pequeñas a causa de ese edema, cuello alado, la ulna no es derecha, problemas al corazón, talla baja. Pueden hacer una vida relativamente normal pero son infértiles. Pueden ser también con combinaciones, mosaicos, no necesariamente tienen sólo 45 cromosomas. 80% disyunción paterna

47,XXX:

47,XXY: síndrome de Klinefelter, son infértiles, con caderas, con miembros superiores alargados. En la meiosis II ocurre una disyunción de las cromátidas hermanas de Y.

47,XYY:

Mosaicismo:

- Un cigoto normal dentro de sus primeras divisiones mitóticas sufre una no disyunción en mitosis, generando una con 3 cromosomas y una con 1 cromosoma, son viables, proliferan células con trisomía de cualquier cromosoma. Son mosaicos.

 Quimerismo:

Es por que dos cigotos se funcionaron y formaron un individuo, son todas diploides, las células tiene diferencias genéticas. En animales se ve.

 La mayoría de las trisomías y poliploidías son abortados, nacidos vivos son la minoría. Los XYY son los más viables.

 ANOMALIAS CROMOSÓMICAS ESTRUCTURALES:

 Se clasifican si falta o sobra material genético. Cuando ocurre esto, la anomalía está desbalanceada. Las que son balanceadas son:

 ♥ Inversiones:

-Está desordenado. La información está al revés.

-Para que ocurra debe haber dos fracturas en el ADN, y puede ser que cuando se repare quede en posición invertida.

-Tienen una subclasificación dependiendo si involucran al centrómero o no

+ Paracéntrico: ocurre en un solo brazo sin el centrómero, el centrómero no tuvo cambio.

+ Pericéntrico: puede ocurrir que la fractura en ambos brazos implique que el centrómero cambie de posición relativa,

-Una inversión normal es la del cromosoma 9, donde el centrómero cambia de posición.

-Puede provocar problemas cuando en el brazo donde ocurre la fractura hay un gen importante, afectando el fenotipo.

-El problema viene con la descendencia: tiene que ocurrir un apareamiento exacto con los loci, entonces en las inversiones, el cromosoma tiene que sufrir cambios conformacionales para que se pueda aparear correctamente. Predispone a problemas en los gametos: cuando es paracéntrica: en el individuo hay una inversión en el punto de recombinación puede producir un cromosoma con dos centrómeros, uno dicéntro y otro acéntrico, es inviable. En una pericéntrica puede generar que la recombinación queden con secuencias repetidas, por lo tanto, habrá un cromosoma anormal.

 ♥ Translocación recíproca:

- Intercambio entre dos cromosomas que no son homólogos.

- Hay fracturas simultáneas en dos cromosomas distintos.

- La información esta desordenada, los portadores no afectan sus fenotipos a menos que se corte un gen importante.

- Puede haber problemas en la descendencia: en la meiosis para que la recombinación es normal, el problema es cuando se segregan.

- Puede ser que se segreguen en forma alterna, por un lado en un gameto quedaron los cromosomas normales y en otro con los cromosomas translocados, pero es normal solo que con la información desordenada.

- Hay problemas cuando se segrega un cromosoma normal con uno translocado, quedando la célula con una trisomía parcial y monosomía parcial.

- Esto provoca enfermedad.

 ♥ Translocación Robertsoniana:

- Hay translocaciones en cromosomas acrocéntricos: pueden perder el brazo p y al repararse quedar como un cromosoma completo. Los brazos p se pierden (satélites), da lo mismo por que está esa información repetida en otros cromosomas. Se reduce el número de cromosomas.

- El problema está cuando se segrega: imagen:

- En una translocación en el cromosoma 21 los hijos no serán viables por monosomía del 21 (aborto) o hijos con trisomía 21.

 Anomalías estructurales desbalanceadas:

♥ Deleción: se pierde una parte importante de información, puede ser por una fractura con una reparación directa sin recuperar lo perdido.

- Deleción intersticial: dentro del cromosoma. Se perdió un fragmento interno del cromosoma.

- Deleción terminar: se pierde un extremo del cromosoma. Se repara por los telómeros.

- Las deleciones más frecuentes son las de parte terminal del cromosoma 4, síndrome, y el 5p.

- Las microdeleciones no se ven en el cariotipo. Hay regiones en donde hay repeticiones unas detrás de otras, en el crossing over se pueden aparear regiones que no corresponden dejando como consecuencia microduplicaciones y microdeleciones.

- Siempre se pierde o gana el mismo segmento.

- La microdeleción más conocida es el síndrome de Williams, con problemas al corazón, problemas espaciales. Se pierde un pedazo del cromosoma 7, con deleción de 17 genes.

- Síndroma de Shprintzen: microdelecion del cromosoma 22, pueden tener fisura de paladar.

♥ Isocromosomas:

- Cuando los cromosomas se tienen que dividir en las cromátidas hermanas se parten de mala forma y quedan dos brazos idénticos formando un cromosoma.

- El único viable en humanos es el del cromosoma X, que da el síndrome de Turner. 

♥ Cromosoma en anillo:

- Sufre dos fracturas simultáneas en los extremos en donde al repararse se forma un anillo.

♥ Cromosoma marcador:

- Es un cromosoma de origen desconocido.

HERENCIA MENDELIANA

 ¿Qué se planteaba antes de Mendel?

- Preformismo: había un individuo preformado ya sea en el óvulo o en el espermio.

- Herencia mezclada: cada característica de un individuo se traspasaba en forma igualitaria.

 Experimentos de Mendel:

- Se vieron 7 características: distinguió plantas bajas y altas, flores salían por los ejes o salían en la parte final, el color de las vainas y de las semillas amarillas o verdes, si eran lisas o arrugadas, y si la recubierta de la semilla era gris o blanca.

- Creó líneas o cepas puras: auto polinizaba varias veces la planta para que resultaran sólo plantas verdes e hizo lo mismo con las amarillas para tener el mismo resultado.

- Tomó un representante de cada característica para crear un híbrido, empezando con un monohibridismo: tomó unas semillas lisas e hizo un cruce con una de superficie rugosa. Obtuvo que toda la primera generación fueran todas con la misma característica: lisa. Entonces dijo que esa era una característica dominante.

- Hizo un cruce con los híbridos f1 y reapareció la característica oculta, la rugosa, en menor cantidad, la recesiva.

- Hizo uno con colores: mezcló una línea pura amarilla y una verde, el f1 fueron todas amarillas y en el f2 volvió a aparecer el color verde.

- Entonces, en la f2 la relación de dominante versus recesivo es 3:1

- Interpretación: a nivel del fenotipo, f1 son todos heterocigotos, tienen dos alelos diferentes, expresándose sólo el dominante, y en f2 habrá un 25% de homocigoto dominante, 25% homocigoto recesivo y 50% heterocigoto.

- Para poder comprobar esta interpretación, se cruzó un f1 con el parental recesivo (retrocruzamiento). Se esperaba una proporción 1:1, esto se llama principio de segregación equitativa.

También hizo experimentos con dos características al mismo tiempo: dihibridismo.

- Hizo una línea pura de una semilla amarilla lisa y una verde rugosa.

- En f1, sólo salieron amarillas lisas.

- En f2, salieron en proporción 9:3:3:1 (viéndose las dos características simultáneamente) esto quiere decir: que salieron nueve homocigotos dominantes, 3 y 3 posibilidades mezcladas y 1 homocigoto recesivo.

- Como se mantuvo esta proporción de 3:1 habló del principio de proporción independiente, los dos alelos son independientes unas de otras, son formadas por metabolismos independientes.

- Hablando del fenotipo: principio de distribución independiente.

 Resumen: Mendel hizo:

- Cruzamientos: apareamientos controlados.

- Generó líneas puras, llegando a tener plantas homocigotos.

- Parentales y generaciones filiales

- Cruzamiento de prueba (retrocruzamiento).

- Análisis genético de Mendel:

Cruzando parentales de genotipo y relaciones de dominancia conocidos para obtener tipos concretos de descendientes.

Observando proporciones y fenotipos de la descendencia para inferir los genotipos.

Conclusiones:

> La diferencia está causada por determinantes hereditarios: factores.

> Estos factores existen como parejas, una pareja para cada carácter: alelo.

> Cada gameto porta uno de cada par de factores.

> Un carácter es dominante sobre otro que es recesivo.

> Al cruzar dos cepas  puras, homocigotos, diferentes, los descendientes en la primera generación filial, f1, son heterocigotos idénticos: principio de uniformidad.

> Los miembros de cada par de factores se separan igualitariamente: principio de segregación equitativa.

> Los miembros de cada par de factores se combinan al azar: principio de segregación independiente.

> Por los factores de Mendel se explican por qué somos todos distintos, características de generaciones saltadas, etc.

Aportes de Morgan

- Se fijó en el color de ojo de las moscas, la forma silvestre es roja y la recesiva es blanca.

- Hizo cruces entre una mosca hembra de ojos rojos y un macho de ojos blancos,  y en la f1 obtuvo todas iguales: todas con los ojos rojos.

- En f2, obtuvo tres moscas con los ojos rojos y uno blanco. Se fijó que sólo el macho era el que recibía el color blanco.

- Encontró una hembra con los ojos blancos y la cruzó con un macho de ojos rojos: obtuvo los machos con ojos blancos y las hembras con ojos rojos.

- Finalmente cruzó una hembra ojos rojos heterocigoto y un macho de ojos blancos, y obtuvo todas las posibilidades: hembra ojos blancos, macho ojos blancos, hembra ojos rojos y macho ojos rojos.

- Se explica con la diferencia que esta característica está ligada al sexo, al cromosoma X, siendo la roja dominante y la blanca recesiva. Como el macho solo recibe un cromosoma X, es la única posibilidad, entonces si recibe el X recesivo blanco, ese se expresará. En cambio, las hembras, como tienen dos cromosomas X, con sólo que haya uno de ellos dominante rojo, todas las hembras serán con ojos rojos.

 Excepciones a los principios mendelianos:

 Interacciones intra-alélica: cuando analiza un sólo carácter en donde no hay una dominancia clara.

-Dominancia incompleta: rosas de color blanco y rojo. Haciendo un cruce se debieran esperar sólo rojas o blancas, pero salen rosadas, y en f2 apareció una roja, una blanca y dos rosadas. Ninguna de las dos características es dominante sobre la otra.

 - Codominancia: anemia falciforme: hay una codominancia, ambos alelos son visibles al mismo tiempo. También hay codominancia y alelos múltiples en los grupos sanguíneos:

 - Alelos letales: si se cruzan dos individuos heterocigotos con una característica saldrían 3:1, pero en realidad salen 2:1 Uno de los individuos no los ve en la realidad.

  Interacciones inter-alélica:

- Epistasis: cuando alelos para características distintas se cruzan.

- Por ejemplo: la proteína P, que se transforma en A, luego en B y finalmente en C.

- Para que P pase a C, deben haber genes normales, en este ejemplo, U, D y T.

- Pero si el gen g3 está mutado, la proteína P nunca va a ser C, aunque los otros genes sean normales. Esto quiere decir que el gen T es espistático, influye en la expresión de las anteriores. Son genes distintos pero están involucrados por que participan en la misma ruta metabólica. La proteína va a llegar a ser B.

- También puede ser que el gen que falle sea el g2, parando la ruta metabólica dejando la proteína en estado A.

- Ejemplo en humanos: en los antígenos A y B se necesita que estén los alelos A o B. Para que el grupo se exprese, tiene que existir la sustancia h, da lo mismo el genotipo del individuo. Hay un gen que controla la sustancia h, este gen tiene que estar en forma normal, homocigoto dominante o heterocigoto. Si el individuo tiene homocigoto recesivo, no se va a producir antígenos A o B, será grupo 0.

Patrones mendelianos:

 Autosómico dominante y autosómico recesivo.

 Ligado al X dominante y ligado al X recesivo.

 Herencia autosómica recesiva:

- Los dos alelos tienen la característica que da una enfermedad, por ejemplo, albinismo.

- Se puede dar en que los dos padres son portadores, no hay para arriba.  El fenotipo aparece en descendencia de individuos no afectados.

- También pueden darse por consanguinidad, si son parientes es más probable que tengan hijos con la enfermedad.

- Se en forma horizontal: padres portadores, solo afecta hermanos. No existen antecedentes previos.

- Hombres y mujeres están igualmente afectados.

- De una pareja portadora, la posibilidad de tener un hijo afectado es de 25%.

 Autosómica dominante:

- Es vertical, afecta a todas las generaciones.

- Hombres y mujeres por igual. Ambos pueden transmitir la enfermedad en igual proporción a sus hijos.

- Hay transmisión de un hombre a un hijo hombre.

- Riesgo de transmisión por un afectado es de 50%.

- Familiares con fenotipo normal no transmiten el rasgo o enfermedad, no es portador.

- Una proporción importante de casos aislados son

 Ligados al X recesiva:

- Hemofilia: las mujeres portadores tenían hijos hombres afectados.

- Siempre los hombres son afectados y no portadores. Las mujeres pueden ser portadoras o afectadas.

- Las mujeres pueden ser heterocigotos manifiestas, puede inactivar el X normal y manifestar un poco de la enfermedad. 

- Una mujer portadora tiene 50% de posibilidades de que sus hijos sean afectados.

- Un hombre afectado siempre va a tener hijas portadoras.

- Puede haber saltos en generaciones.

- Ptosis congénita familiar: no puede elevar el párpado, hay más mujeres afectadas que hombres.  Nunca va  haber la transmisión de un hombre afectado a un hijo hombre.

Ligada al X dominante:

- La descendencia de hombres afectados y mujeres sanas resulta en todas las hijas afectadas y todos los hijos no afectados.

- Mujeres heterocigotos traspasan el fenotipo a la mitad de sus hijos/as

Ligada al Y (holándrica):

- Padres afectados tienen todos los hijos hombres afectados.

- La transmisión es vertical.

- Pocos genes en el cromosoma Y, principalmente relacionado con espermatogénesis y fertilidad.

 Mutaciones nuevas:

- Osteogénesis imperfecta tipo 2

- Mosaicismo germinal: la madre es sana

 ¿Qué posibles situaciones pueden modificar los patrones de herencia mendeliana?

 Las nuevas mutaciones. Las mutaciones ocurren a cada momento pero hay mecanismos que regulan esto. Cuando esto falla, puede transmitirse a la descendencia. Ocurre en frecuentemente en las enfermedades autosómicas dominantes, ligadas al X dominante y al X recesivo. No se puede saber el patrón de herencia.

Ejemplo: Osteogénesis imperfecta tipo II: es una enfermedad letal, autosómica dominante. Hay una mujer sana que tuvo hijos con una pareja previa, una hija sana y un hijo enfermo que falleció. Luego esta mujer tuvo otra pareja, apareció otro hijo afectado. La mujer es portadora mosaico en sus gónadas, eso hace que más de un gameto tenga la mutación, y otros que son sanos. Como es sólo en las gónadas sólo tiene peligro de transmitirla, ella es sana.

 Displasia ectodérmica ligada al X recesiva: los hombres son afectados, las mujeres portadoras pueden estar afectadas en un grado de enfermedad, mientras más inactivado tiene el cromosoma normal, más va a expresar la enfermedad. La inactivación del X puede hacer que pareciera que la mujer portadora tenga la enfermedad. La inactivación del X puede afectar los patrones.

 Hay enfermedades que se expresan después de los 50 años. Puede haber un individuo que esté afectado que es hijo de una persona afectada. La persona puede tener la enfermedad pero se expresa después de los 50, la edad de presentación de las enfermedades puede afectar el patrón.

 Hay patrones que son más importantes: la visión del genoma o fenotipo, que es un conjunto de cosas que ocurren: proteosoma, metaboloma, etc. Todo esto hace que el fenotipo no sea directamente relacionado con el genotipo.

Penetrancia incompleta:  por interacciones del ambiente, etc., el individuo tiene el genotipo no la expresa pero si la transmite, aunque sea autosómica dominante. No es 100% fenotipo. La expresividad es variable.

 Penetrancia v/s expresividad:

- Cuando el genotipo es 100% sería penetrancia completa.  Ambos individuos tiene la enfermedad. Cuando la penetrancia es menor, sólo un 70%, por ejemplo, van a tener la enfermedad, en el otro 30% la enfermedad no penetró en el fenotipo.

- La expresividad es que se expresa la enfermedad en grados variables.

- En cuanto a expresividad, puede darse penetrancia completa, de más severo a más leve.

- Cuando se da penetrancia variable y expresividad variable son todas las posibilidades.

- Osteogénesis imperfecta tipo I: es de penetrancia completa y expresividad variable. En este caso la penetrancia es completa. Hay que fijarse en más de una característica para ver si tiene la enfermedad.

 - Hay personas que tiene un gen que lo predisponen para el cáncer de mamas. Pero va a depender del ambiente si lo expresa: si fuma, si los genes protectores ayuda, si tiene buena reparación, etc. Ella tiene el genotipo, si fuma desde los 15 años, no ha tenidos hijos, por lo tanto ha estado con niveles bajos de estrógenos, va a tener cáncer de mamas antes. Pero si no fuma, ha tenido hijos, etc, puede presentarse el cáncer a los 80 años.

 Pleiotropía:

- Síndroma de Marfan: pueden tener anomalías visuales, cardiovasculares. Todo esto es por la acción de un solo gen  es pleiotrópico, el gen tiene acción sobre muchas funciones, distintas áreas del organismo,  se expresan a distintos niveles.

- No es una relación gen-fenotipo sino son distintos fenotipos a la vez.

- Son genes que pueden dar distintos fenotipos a la vez.

Heterogeneidad genética.

- De loci: Significa que un solo gen da varias enfermedades, es la misma proteína pero depende de donde está la mutación, se manifiestan distintas enfermedades.  enfermedad.

- De locus: son varios locus que dan una misma enfermedad. Varios genes producen una enfermedad.

- El ambiente puede afectar también: fenilcetonuria. El organismo no puede metabolizar la fenilalanina. Si se detecta a tiempo, se trata modificando el ambiente no consumiendo fenilalanina, suplementando lo que va a faltar. Si no se trata la persona tiene retraso mental.

Rasgos influenciados por el sexo:

- Hay fenotipos que no se pueden comparar entre hombres y mujeres.

- Hay estados influenciados por el sexo, por ejemplo, la calvicie.

- También hay rasgos limitados al sexo, como la lactancia que se ve sólo en mujeres, o ciertas enfermedades precoces que sólo se ven en hombres.