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En la última parte de esta clase vamos a hablar de la regulación epigenética, pero a nivel de las grandes olas de modificación de todo el genoma que ocurren en la línea germilar, en los gametos y el trofoblasto, que ocurren también en la gametogénesis, dando lugar a lo que conocemos como la impronta genómica y que ocurren en las hembras a nivel del cromosoma X para conseguir una compensación de dosis de cromosoma X entre hombres y mujeres.
Las reprogramaciones epigenéticas durante el desarrollo son mayores y también menores. El proceso de expresión génica diferencial a lo largo del desarrollo implica el silenciamiento progresivo de genes que se logra por estas programaciones epigenéticas. Dentro de las globales o mayores, distinguimos dos, la que ocurre en el embrión temprano y la que ocurre en la línea germinal. Luego tenemos muchos eventos de programación epigenética menor que afectan a grupos específicos de genes que determinan los diferentes tipos de diferenciación celular.
El dibujo muestra la programación epigenética y reprogramación durante el ciclo de vida del ratón. La reprogramación global del paisaje genético marca la conversión de células diferenciadas a estados totipotentes o pluripotentes. Tras la fusión de los gametos, el formato de diabocito en el cigoto y también en los progenitores de las células germinales. Después de su especificación desde el epiblasto del embrión postimplantacional. Es notable que dos poblaciones de células pluripotentes se pueden establecer ex vivo, es decir, en cultivo. Estas son las embrionic stems o células embrionarias y las células germinales embrionarias o EGCCs que derivan de la masa celular interna del blastocisto y de las PGCs en los estadios 8.5, 5, 13.5, cinco, respectivamente. Los principales eventos de remodelación, por ejemplo, la desmetilación del ADN y la reactivación del cromosoma X, se resaltan en la figura mediante flechas de colores. TE es el trofectodermo y EP es el endodermo primitivo.
La reprogramación epigenética en la línea germinal es particular en el sentido que ocurre en dos fases. En la primera fase es durante la migración de los progenitores, de las progenitoras germinales hacia las crestas genitales en la etapa 10.5, cinco y una segunda etapa que ocurre al llegar a las gónadas, donde se produce la detención mitótica o meiótica en este momento. Por otro lado, las reprogramaciones epigenéticas son diferentes entre los genomas paternos y maternos luego de la fecundación. En realidad, los gametos masculinos y femeninos se encuentran en un estado genómico de silenciamiento epigenético global. Una vez que ocurre la fecundación, lo que va a haber es una activación transcripcional y esa activación ocurre en estas etapas, hasta embrión de dos células. Pero el genoma paterno está mayormente sujeto a una remodelación en la etapa de cigoto, sí, en la cual se observa la pérdida de eh asociaciones o modificaciones represivas y la ganancia de modificaciones de histonas y características epigenéticas que son típicas de los genes activos. Por el contrario, en el genoma materno lo que se ve es una pérdida gradual de las modificaciones represivas en las subsiguientes divisiones del clivaje.
Veamos ahora esta forma particular de regulación epigenética que se da en la gametogénesis masculina y femenina, en forma diferencial para permitir que el cigoto o hijo porte dos genomas levemente distintos de su padre y de su madre que van a permanecer en ese estado diferencial de metilación a lo largo de toda su vida y que son esenciales para la sobrevida del individuo. Para el desarrollo normal se requieren gametos femeninos y masculinos para la formación del cigoto, es decir, se quedan cigotos biparentales. Usando experimentos de transplante nuclear, se construyeron cigotos que poseían dos núcleos provenientes del mismo progenitor, por ejemplo, dos núcleos paternos del mismo de gametos del mismo individuo o dos núcleos maternos, es decir, de gametos de la misma hembra.
Veamos qué ocurre entonces cuando se usan dos gametos provenientes de mujeres, dos núcleos de gameto de mujeres. Lo que ocurre es que hay un desarrollo anormal caracterizado por un crecimiento fetal potenciado y un escaso desarrollo de los anexos extraembrionarios que resulta en un bloqueo del desarrollo embrionario y es viable. Ahora, ¿qué ocurre cuando tenemos un eh experimento de transasplante nuclear con dos gametos paternos? O sea, que es androgenético en vez de ginecogenético. Lo que observamos en este caso es un desarrollo fetal muy reducido y un crecimiento extraembrionario muy aumentado que lleva a un crecimiento embriónico muy. ¿Por qué esto ocurre? ¿Cuáles son las diferencias entre el genoma materno y paterno que pueden explicar este resultado? Bien, ¿será un problema genético? Pues no, ya que los genes, los genomas paterno y materno tienen exactamente los mismos genes con solo algunas variantes alélicas, por lo tanto, ¿no? Evidentemente la respuesta es la epigenética, es decir, que va a haber variaciones que involucran a la cromatina entre el genoma paterno y materno que provocan eh silenciamiento y activación diferencial de genes. Esto sí puede ser. Y de hecho, esto es lo que conocemos como impronta epigenética.
Existe un grupo de genes que son silenciados epigenéticamente de un modo diferencial en el óvulo y en el espermatozoide o en el espermatozoide durante la gametogénesis. Estos diferentes genes que se silencian en el óvulo o en el espermatozoide van a permanecer silenciados en los cromosomas provenientes de esos gametos en el desarrollo embrionario. Aparentemente, este es un mecanismo que surgió para evitar la partenogénesis. En ese sentido, les recomiendo para su diversión y entretenimiento una película que se llama "No más hombres". Después de este punto, fantasea con la idea de un universo alternativo en que los humanos empezaron a reproducirse por partenogénesis y desde ese momento la reproducción sexual fue cada vez más rara y la mayoría de los bebés comenzaron a ser del sexo femenino. Y los dejo ahí este para que se diviertan con esta película.
Los genomas parentales o maternales, entonces vimos que no son suficientes para sostener el desarrollo. Los genomas paternos y maternos tienden a expresar distintos tipos de genes que son importantes en el desarrollo temprano. El marcaje epigenético del genoma organismo diploide con respecto a su origen parental es lo que conocemos como impronta genómica. Es una marca que hace diferente la eh epigenética de los cromosomas que provienen del gameto femenino en comparación con los que provienen del gameto masculino. El concepto de impronta genómica del inglés "imprinting" es de un fenómeno epigenético, o sea, que es reversible y que no es mutacional, que no cambia la frecuencia del ADN.
Aquí tenemos un ejemplo de un locus que está sujeto a imprinting. Fíjense que esto es una región de cromosoma 7 en el ratón que tiene codificado el Gen IGF2 (Insulin-like Growth Factor 2) y el H19 uno contiguo al otro. Y miren cómo si este está en el cromosoma 7, que proviene del gameto masculino, entonces lo que vamos a ver es que se expresa IGF2 y no se expresa H19. Sin embargo, si el cromosoma 7 es el femenino, lo que ocurre es que se expresa H19 y no se expresa IGF2. Esto implica que hay una impronta, hay un recuerdo del origen cromosómico que determina una expresión diferencial de estos genes en el cromosoma siete materno o paterno. Es un mecanismo normal de regulación de la expresión de algunos genes en mamíferos y en plantas superiores exclusivamente. La impronta no es un fenómeno universal, ocurre en algunos grupos y eh es algo normal. Esto es lo que tiene que ocurrir para que el organismo se desarrolle normalmente para un set de alrededor de 200 genes en los que se incluye IGF2/H19. En los genes que sufren impronta, lo que va a haber en el embrión y luego en el adulto es una expresión monoalélica. Se va a expresar uno solo de los alelos de la célula diploide dependiendo de si es paterno o materno. Entonces, en realidad la expresión es como si hubiera una deleción de alguna manera, es como una haploidía pero funcional. Se llaman epiotipos. Muchos genes que sufren imprinting están ubicados en grupos o regiones que son reguladas en forma coordinada y se llaman dominios y centros de imprinting. Otra cosa interesante es que buena parte de los genes improntados están vinculados al desarrollo fetal, al desarrollo del sistema nervioso central y al comportamiento.
Aquí se observa un ideograma que representa esquemáticamente todos los cromosomas humanos, donde se indican a la izquierda de cada cromosoma los genes que son sujetos a una metilación diferencial de acuerdo al origen parental. Por eso se llaman también "parental origin-specific methylation", o sea, POEM. Y se marcan en rojo aquellos que son metilados según su origen materno y los que son en azul metilados paternos. Entonces, ven que hay un montón de genes en todos los cromosomas que son sujetos de imprinting. Sí. Particular aquí un clúster muy grande en el cromosoma 15, en el cromosoma 19 vemos como hay regiones del genoma donde se agrupan varios genes que están sujetos al mismo tipo de impronta.
Las características epigenéticas de los genes improntados que permiten la expresión diferencial posibilitando la expresión a partir de un alelo de un origen parental e inhibiendo la expresión del alelo del otro origen. Se indica en este esquema de estos dos alelos hipotéticos. Aquí vemos entonces la presencia de una isla CpG que está cerca del inicio de la transcripción del gen y eh lo que vemos es que el silenciamiento en este caso estaría producido por una intensa metilación del ADN en la región de la isla CpG, que hace que los nucleosomas entonces se compacten. En el caso del alelo activo, lo que ocurre es primero una ausencia de metilación a nivel del ADN y la presencia de modificaciones de histonas de tipo acetilación que separan entonces a los nucleosomas, permitiendo entonces el ensamblado del complejo de transcripción. La asociación eh entonces el la impronta tiene nuevamente una base en la metilación diferencial, en la acetilación diferencial de histonas, eh y va a tener sin duda consecuencias también en lo que es la estructura topológica del ADN y su empaquetamiento en esas regiones. Asimismo, tal como lo vimos para las grandes reprogramaciones en el desarrollo, estos estados de cromatina se van a ir heredando en las divisiones mitóticas de la célula. Es decir, que las células hijas van a seguir heredando que el cromosoma, este cromosoma que proviene originalmente de uno de los progenitores, se mantenga silenciado por este mecanismo y el otro se mantenga activo por este mecanismo.
Veamos entonces cuál es la dinámica de la impronta genómica a lo largo del desarrollo. Cada individuo recibe genes improntados de sus padres. En este caso se representa un cromosoma, su origen materno y paterno, y se indican dos diferentes genes que se expresan en uno o en otro genoma. Aquí tenemos entonces el cigoto y aquí el mantenimiento de la impronta, es decir, de el estado cromatínico en el cromosoma paterno y materno diferencialmente. Eso se va a mantener en las células somáticas a lo largo del desarrollo embrionario. Es decir, que las células conservarán, incluso ya en un estado diferenciado, memoria del origen paterno o materno de sus cromosomas. Esa impronta resiste la desmetilación del genoma que viene inmediatamente luego de la fertilización y también la metilación de novo que ocurre luego de la implantación. Una cosa diferente ocurre en la línea germinal. En la línea germinal tiene que haber un borrado, un reseteo completo de la impronta, porque los gametos ahora van a ellos mismos tener su propia impronta como única, como gameto femenino, como gameto masculino. Esta impronta se borra por desmetilación del ADN alrededor del día 12 a 13 del desarrollo y se establecen las nuevas improntas por metilación de novo, mediada por la DNMT3 en etapas tardías del feto que de acuerdo al sexo van a diferir en función de cómo eh ocurre la meiosis en cada uno de los sexos.
Entonces, aquí tenemos un esquema donde se ve la línea femenina, la gametogénesis femenina y la gametogénesis masculina arriba. Y se observa entonces como eh comienzan eh la impronta en la formación de los gametos que ocurre en diferentes tiempos en cada uno de los sexos. Sí. Obteniéndose entonces un gameto femenino con una única impronta y un gameto masculino con una única impronta que van a regenerar esta asimetría epigenética que tienen los cromosomas dependiendo de su origen materno y paterno.
Veamos entonces cuál es el efecto de la impronta genómica sobre la segregación de alelos en una descendencia. Para esto vamos a un ejemplo en ratones en que en la parte superior se muestra un par de cromosomas homólogos que portan un gen, sí, en la cual hay dos alelos, uno naranja y otro amarillo. Esto es una hembra, esto es un macho y en este caso eh lo que vemos es un gen que sufre impronta de un progenitor. Digamos que este es el cromosoma proveniente del padre y el gen tiene entonces impronta paterna. De modo que en ambas células somáticas de estos individuos se estaría expresando solamente el alelo que está dentro del cromosoma de origen materno, que es el amarillo. Sí. Aquí entonces una vez que estos individuos generan gametos, se produce una remoción, un borrado del imprinting durante la meiosis, de modo que en los gametos femeninos se va a dejar que los dos alelos, que los dos genes expresen el gen, mientras que en la línea germinal masculina se va a silenciar por metilación la expresión de este gen, tal cual ocurre en cualquier impronta de origen paterno. Ahora, observen entonces como eh cuando estos individuos, estos gametos se fecundan, podemos obtener, sí, a partir de estos cruzamientos, dos individuos, dos ratones con el mismo genotipo, naranja y amarillo, naranja y amarillo, pero como heredan estos alelos de diferentes progenitores, en este caso el amarillo del progenitor masculino silenciado y en este caso, perdón, el naranja y en este caso el amarillo silenciado. Se va a obtener una expresión en este ratón del alelo amarillo y en este ratón del alelo naranja. Igual genotipo y diferente fenotipo. Esto es una excepción muy importante al comportamiento genético clásico, es decir, que los genes improntados van a tener un tipo de herencia diferente a la que se espera para un carácter mendeliano.
Esto lo podemos ver mejor si lo pensamos de otra manera. Imagínense que aquí tenemos dos ratones normales, los que acabamos de ver, pero que portan un alelo mutante en un gen con impronta paterna, que en este caso es este gen. Y digamos que el gen mutante sería el alelo naranja. Sí. Ahora entonces ustedes podrán ver que si seguimos este mismo razonamiento de cómo se produce la impronta después de resetearse la línea germinal, lo que va a pasar es que vamos a tener estos dos ratones, mismo genotipo, pero este ratón va a ser normal, mientras que este ratón, ya que es el que expresa el mutante, va a ser enfermo.
Veamos entonces ahora un ejemplo real en una patología humana que es el síndrome de Prader-Willi y Angelman dependiendo si la mutación es de origen paterna o materna. Entonces veamos el cuadrado de Punnett en el cual se indican diferenciados, sí, el origen del progenitor, de la línea germinal de la mutación. Miren, aquí tenemos entonces el cromosoma 15, que es donde está el gen que porta la mutación y generalmente por deleción de una región que lleva varios genes en esa deleción. Cuando la deleción viene en el gameto femenino, sí, mientras que en el gameto masculino no hay ninguna deleción, este individuo va a sufrir el síndrome de Angelman. El síndrome de Angelman clínicamente presenta un retardo mental severo, marcha inestable, ataxia, epilepsia y se caracteriza por un estado de ánimo alegre que se ve en la sonrisa de estos niños a los que se les ha dado llamar "Happy Puppet Syndrome", como si fuera una marioneta alegre por el tipo de, digamos, de comportamiento. En el caso de que la deleción del cromosoma 15 venga en el genoma paterno, es decir, en el espermatozoide, sí, que fecunda a un óvulo normal desde el punto de vista de cromosoma 15, se produce el síndrome de Prader-Willi. Este síndrome es bien diferente de Angelman. Presenta una hipotonía central, baja estatura y problemas de crecimiento, obesidad, hiperfagia, hipogonadismo, infertilidad, retraso mental leve a moderado. Sí. Entonces, fíjense como el mismo el mismo cambio genético, dependiendo de dónde viene, de qué tipo de gameto viene, la mutación va a producir dos síndromes muy distintos. Evidentemente, si hubiera el caso de una fecundación de dos gametos que los dos tienen la deleción, sería letal.
Cuando analizamos los genes contenidos en la región delecionada del cromosoma 15 que produce estos síndromes, vemos que esa región contiene varios genes. Sí, en celeste se indican los genes que se expresan a partir del cromosoma heredado del padre y en rosa los genes que se expresan a partir de los alelos que se expresan en la madre. Observen que en el medio se centra lo que se conoce como el "imprinting control region" o ICR, que es una zona rica en CpG que puede ser entonces metilada en forma diferencial. En este caso estará metilada en el genoma materno y desmetilada en el genoma paterno. Y esa diferencia en esta región central determina un patrón diferente de expresión de los genes hacia la derecha y hacia la izquierda. Entonces, lo que ocurre en el síndrome de Angelman es que al perderse esta región se pierde la expresión de los dos genes maternos que solamente se expresarían entonces a partir de la madre y están silenciados en la copia que queda restante del padre. En el caso opuesto al síndrome de Prader-Willi, lo que se estarían expresando son otro grupo de genes, dado que estos en celeste son los únicos que se expresan a partir del genoma paterno, quedando entonces, si bien están los genes, están silenciados los que quedan en el genoma materno. En el momento se han identificado solo ocho enfermedades humanas que tienen causa de impronta o imprinting. Son enfermedades raras y fundamentalmente han servido para la comprensión de lo que es la conversación entre el genoma y el epigenoma en el hombre.
A continuación y por último vamos a analizar la remodelación epigenética global que involucra el silenciamiento de un cromosoma X completo que ocurre en las hembras. Y de aquí en adelante, cada vez que ustedes vean un gato cálico como el de la foto, van a saber, sin lugar a dudas, que es una hembra. El primer ejemplo es el silenciamiento epigenético de un cromosoma completo, el cromosoma X. En los mamíferos, las hembras tienen dos cromosomas X y los machos tienen un cromosoma X, además del cromosoma Y. La dosis de cromosomas X y de los genes localizados en el cromosoma X es entonces distinta en ambos sexos, siendo el doble en las hembras que en los machos. Esto genera un problema y de hecho, cuando hay dos cromosomas X activos ocurre la letalidad. Por lo tanto, existe un mecanismo de compensación de dosis, el cual se logra mediante la inactivación de uno de los cromosomas X en las hembras, de modo que entonces tanto las hembras como los machos tendrán una sola dosis de cromosoma X.
En esta fotografía se ve se señala con la flecha el corpúsculo de Barr en un núcleo interfásico de una célula bucal humana femenina. La cromatina del cromosoma X está en un estado físico diferente al cromosoma X activo que no se distingue y durante la interfase, mientras otros cromosomas se extienden y ya los hilos de cromatina son imposibles de distinguir bajo el microscopio óptico, el cromosoma inactivo permanece condensado de una forma altamente compactada de cromatina que se llama heterocromatina, que no se transcribe mayormente y se ve claramente en las células como el cuerpo de Barr. Es el apellido del Dr. Murray Barr que lo identificó y describió por primera vez estudiando gatos, un ginecólogo. El cromosoma X heterocromatinizado entonces aparece aquí en las hembras, pero no aparece en los machos, en hombres y mujeres. Se señala con la flecha. Eh, los dos cuerpos oscuros en el núcleo en realidad son los nucléolos. Este tercer cuerpo que se observa sobre las siembras es el corpúsculo de Barr. Eh, la prueba del corpúsculo de Barr, de hecho, se utilizó en los Juegos Olímpicos del 68 para detectar aquellos atletas masculinos que supuestamente pasaban como mujeres fenotípicamente y tenían una ventaja competitiva. Y de hecho, este estudio permitió la identificación de algunos competidores que habían que realmente desconocían su condición genética y tenían realmente una condición cromosómica masculina y por diferentes errores genéticos no tenían un fenotipo tal.
El mecanismo de inactivación del cromosoma X se puede dividir en tres fases: iniciación, propagación y mantenimiento. Durante el inicio, uno de los dos cromosomas X de las hembras se define para su inactivación. Aquí se indica el "chromosome inactivation center" en una zona del cromosoma X. La fase de propagación se llama así porque la inactivación comienza en uno de los dos cromosomas y se extiende desde el centro de inactivación en ambas direcciones hacia los extremos de los cromosomas. La propagación requiere de la transcripción de un ARN muy particular llamado XIST, que codifica para un ARN que nunca se traduce a proteína. Este ARN que se comienza a sintetizar en el centro de inactivación va a recubrir todo el cromosoma X que se inactivará después del recubrimiento. El ARN XIST, además, se asocia a proteínas que contribuyen a la compactación de la cromatina generando el corpúsculo de Barr. El mantenimiento se refiere a la replicación del cromosoma compactado durante las divisiones celulares posteriores, que permitirá la herencia del mismo estado de compactación y por lo tanto el mantenimiento del cromosoma X inactivo compactado. Cada vez que una célula somática se divide en un mamífero hembra, el cuerpo de Barr se replica para producir dos cuerpos de Barr, uno para cada célula hija.
Los eventos moleculares que dan lugar a la inactivación del cromosoma X son similares a los que vimos ya previamente y se descubrieron realizando investigación en la diferenciación de células madre embrionarias femeninas. Durante el inicio de la inactivación se comienza por un cromosoma X que está activo con una transcripción por la ARN polimerasa II. El comienzo de la transcripción del gen que produce ARN XIST es el que va a comenzar la inhibición de la transcripción de ese cromosoma. Uno de los primeros eventos entonces después del recubrimiento es la pérdida de estas marcas de histonas y a la vez la deposición de nuevas marcas de histonas que son las que ocurren en los genes silenciados. Aquí se marcan varias de ellas. En el momento entonces en que esto se empieza a propagar, también se propagan las marcas históricas represoras. Aparece también en acción el complejo Polycomb 2 y el complejo Polycomb, sí, trabajando sobre proteínas específicas y contribuyendo entonces al empaquetamiento mayor de la cromatina en esa región. En etapas posteriores los complejos Polycomb ya no están presentes y e lo que sí ocurre en la última etapa es una metilación profusa del ADN por DNA metiltransferasas que sobre todo van a silenciar genes a nivel de la metilación de las islas CpG en los promotores. Otro evento importante es la incorporación de una isoforma muy específica de H2A que se llama macroH2A, característica del corpúsculo de Barr.
Si estos eventos los miramos a nivel cromosómico, a partir de dos cromosomas X que están activos, sí, en el núcleo, la síntesis de XIST en un cromosoma X que se inactiva forma lo que se llama un compartimiento nuclear silencioso que se mueve hacia la periferia del núcleo y está en amarillo. Sin embargo, observen que hay zonas que escapan al silenciamiento, que están indicadas como puntitos verdes y que de hecho son zonas del cromosoma X inactivo que continúan siendo transcritas, eso, en condiciones normales, que incluyen a varios genes, incluso a los genes de la región pseudoautosómica. En esta lista se ven entonces las características que cumple la cromatina del corpúsculo de Barr.
La inactivación del cromosoma X a lo largo del desarrollo de una mujer pasa por diferentes olas de silenciamiento y reactivación. En los gametos femeninos tienen ambos cromosomas X inicialmente activos sin ningún silenciamiento y los oocitos maduros van a tener su cromosoma X sin silenciar. Sin embargo, en la espermatogénesis hay un silenciamiento del cromosoma X que corresponde a la etapa del paquiteno. Y luego hay un silenciamiento posmeiótico del cromosoma X en aquellos gametos que heredaron el cromosoma X, sí, que se llaman P por paterno aquí, mientras que M por materno aquí. Pero cuando se produce la fecundación, se va a mantener la actividad en el cromosoma paterno y en el cromosoma materno se va a mantener parcialmente el silenciamiento. Esto se hereda esta situación en la primera y en la segunda división cigótica, habiendo un incremento progresivo de la compactación del cromosoma paterno. De hecho, en la mórula ya vemos que todas las células poseen un cromosoma paterno completamente silenciado y un cromosoma materno aún abierto. Esta situación se modifica. Fíjense que entonces en el blastocisto las células que son del trofoectodermo van a mantener este estado de silenciación de silenciamiento de cromosoma paterno y esto va a mantenerse en todos los tejidos extraembrionarios derivados de las células del trofoectodermo. En cambio, en las células del macizo celular interno va a haber un borrado de silenciamiento paterno, por lo tanto una reactivación que conduce a que la célula va a tener ahora dos cromosomas X activos transitoriamente. Esto va a cambiar rápidamente. En el estadío de 6.5, las células embrionarias van a dar lugar a una inactivación al azar de un cromosoma X en cada célula, que puede ser tanto el paterno como el materno. Algunas células, de hecho, activarán el paterno y otras el materno, dando lugar a un individuo posteriormente que va a ser un mosaico de células que tienen activación del X paterno y otras del X materno. Ahora, en las células precursoras de la línea germinal va a haber un borrado nuevamente de la eh de la compactación del cromosoma X que se queda de aquí para proporcionar ahora células que no tienen ninguna memoria del silenciamiento del X y que van a entonces producir luego gametos que tienen ambos cromosomas X activos. Y al final uno de ellos activo. Vamos a ver luego la vinculación que esto tiene con los embriones ginecogenéticos y androgénéticos.
En definitiva, el cromosoma X durante el ciclo sufre dos tipos de inactivación: una que es aleatoria, independiente de la célula, que puede tener que ver con el cromosoma paterno o materno y otra que viene con una impronta dependiendo de si el cromosoma X fue dado del padre o de la madre. Es decir, que durante toda esta etapa y hasta las células embrionarias, muchas células van a recordar, van a tener una impronta del cromosoma, del origen del cromosoma X, si es paterno o materno, y van a tener un silenciamiento que depende de si se originaron en el padre.
El hecho de que la inactivación del cromosoma X ocurra al azar en el embrión se ve claramente en los gatos cálicos. Estos gatos son hembras y tienen este tipo de pigmentación variegada. Sí. Y esta pigmentación se debe a que tienen un cromosoma X con un alelo O para el gen O (grande) para el gen de la pigmentación naranja y otro alelo o (minúscula) en el otro cromosoma X para un gen de pigmentación negra. Dependiendo entonces de cómo se ve la inactivación en las células, vamos a poder tener una inactivación del cromosoma que lleva el alelo naranja o el cromosoma que lleva el alelo negro y por lo tanto de todas las células que son hijas de esos células. Por lo tanto, lo que vemos aquí son bandas de pigmentación distinta que marcan que hay un estas fíbulas son hijas de un clon, por ejemplo, las negras que inactivó este alelo, mientras que las naranjas inactivaron el alelo negro.
Un fenómeno similar se observa en el hombre en una enfermedad que se llama la displasia ectodérmica hipohidrótica o DEH, sí, que es un trastorno genético del desarrollo del ectodermo caracterizado por la malformación de estructuras ectodérmicas como la piel, el pelo, los dientes y glándulas sudoríparas. Es es una enfermedad muy rara de una prevalencia de 1 en 15,000 y incluye tres subtipos que son bastante similares, pero la que comparten esta sintomatología de una disminución en la sudoración que además ocurre en regiones específicas de la piel en zonas que tienen glándulas normales y zonas que tienen piel sin glándulas. Es un tipo también de variegación. El tipo más común que es se llama el síndrome de Christ-Siemens-Touraine (CST) es causado por un gen que está ligado al cromosoma X. Sí. Entonces, evidentemente, lo que se le da es una única mutación en el cromosoma, en uno de los cromosomas X. Y el hecho de que los cromosomas X se vayan a inactivar al azar durante el desarrollo hace que algunas de las células del cuerpo inactiven al alelo mutante. Sí. Por lo tanto, den lugar a una pigmentación normal, mientras que otras inactiven al alelo normal, dejando expresar solo al alelo mutante y generando estas zonas de pigmentación y de un desarrollo de la piel anormal.
Repasemos entonces de modo integrado las diferentes dinámicas de cambios epigenéticos a lo largo del desarrollo. Comenzamos entonces observando la metilación del ADN que a partir, digamos, en los gametos es alta y se produce una pérdida en la fecundación y una recuperación en el epiblasto que se mantendrá luego en las células somáticas de los tejidos adultos y solamente se perderá en los primordios de las células germinales durante la gametogénesis. Se va a recuperar la metilación del ADN a nivel genómico y tanto en su pérdida como en su recuperación, la cinética es diferente en el genoma materno y paterno en la espermatogénesis y la oogénesis. Adicionando otra capa de complejidad, vemos entonces que los elementos repetidos del genoma, los elementos transponibles que pueden moverse dentro del genoma y por lo tanto son un peligro para la integridad del ADN, ellos estarán metilados todo a lo largo del desarrollo como una forma de prevenir su movimiento. Sí, es la metilación del ADN el mecanismo principal de represión de la expresión de los elementos móviles.
Cuando miramos entonces a los genes que sufren impronta y la metilación que específicamente afecta la impronta, vemos que esta se mantiene durante el desarrollo y los tejidos adultos alta y solamente decae en los primordios de las células germinales, en donde de nuevo se ve un borramiento completo de la metilación del ADN que se va a recuperar en forma diferente, en patrones diferentes, en la línea germinal, la gametogénesis masculina y la femenina.
Por último, en relación al cromosoma X, nosotros comenzamos la gametogénesis con células que tienen completamente abierto el cromosoma X reprimido, pero en la gametogénesis masculina se va a reprimir fuertemente el cromosoma X paterno, el X en realidad. Y eh luego de la fertilización, eh entonces estamos en una situación en que solo está activo el X que proviene del oocito. Sí, en las del macizo celular interno se va también a eh desreprimir por completo el X del padre. Por lo tanto, va a haber dos cromosomas X activos en todas esas células. Y luego en el embrión va a producirse una inactivación al azar de uno de los cromosomas X. Recuerden también que en las células del trofoectodermo se mantiene el silenciamiento del cromosoma X parental y después en el adulto va a haber siempre uno de los cromosomas X inactivo en las hembras y el único cromosoma X activo en los varones. Por lo tanto, siempre hay una metilación de uno de los cromosomas sexuales, el X.
En esta diapositiva les dejo una lista de mensajes para llevarse a casa sobre la epigenética del desarrollo. Por último, les dejamos aquí enlaces específicos a sitios web que tienen información interesante sobre el tema. Además, recuerden los libros recomendados y las citas en las figuras mostradas como guía para el estudio de la epigenética del desarrollo. Gracias. M.