El cromosoma X podrían ser elementos clave para la producción de esperma

24/07/2013 - E.P.

Este sorprendente hallazgo está vinculado con otro resultado inesperado: a pesar de su reputación como el cromosoma más estable del genoma el X en realidad ha sido objeto de una evolución relativamente rápida

Expertos del Instituto Whitehead para la Investigación Biomédica, en Cambridge, Massachusetts (Estados Unidos), han realizado un estudio sobre la secuencia genética del cromosoma X, que revela que gran parte del mismo ha evolucionado para desempeñar un papel especial en la producción de esperma.
En conjunto, estos resultados, explicados por los investigadores en un artículo publicado en la edición digital de la revista Nature Genetics, sugieren que es hora de volver a examinar la importancia biológica y médica del cromosoma X. "Vemos esto como la doble vida del cromosoma X", afirma el director del Instituto Whitehead David Page, cuyo laboratorio realizó esta última investigación.
X es el cromosoma más famoso, más estudiado intensamente en toda la genética humana. Y la historia de los cromosomas X ha sido la de las enfermedades recesivas ligadas al cromosoma X, como daltonismo, hemofilia y distrofia muscular de Duchenne, añade Page. Pero hay otra cara de X que está evolucionando rápidamente y parece estar en sintonía con las necesidades reproductivas de los hombres".
El laboratorio de Page, más conocido por sus investigaciones pioneras del cromosoma Y, se embarcó en una comparación rigurosa de los cromosomas X modelos experimentales y de humanos, en parte para poner a prueba el principio biológico de que el contenido de genes de cromosomas X se conserva y comparte entre los mamíferos.
Sin embargo, para hacer tal comparación válida, el laboratorio tuvo que actualizar la secuencia de referencia del cromosoma X humano, que fue montada originalmente como un mosaico de secuencias de los cromosomas X de al menos 16 personas. Esta composición dejó la referencia con errores y brechas que provocan fallos a la hora de agarrase en las llamadas regiones amplicónicas que contienen segmentos de nucleótidos que son virtualmente idénticas, lo que impide el reconocimiento de las diferencias pequeñas pero importantes.
Para configurar la secuencia lineal, el laboratorio se volvió hacia el método de secuenciación única que Page había desarrollado con colaboradores de la Universidad de Washington en St. Louis, Estados Unidos, con el fin de ayudar a navegar por las complejidades estructurales del cromosoma Y.
Como Page informó hace aproximadamente una década, el cromosoma Y tiene varias regiones de grandes palíndromos, áreas de imágenes especulares de secuencias genéticas, que desafían el esclarecimiento a través de enfoques de secuenciación convencionales, que simplemente no pueden detectar las diferencias genéticas muy sutiles encontradas escondidas entre los "espejos". Por ello, estos científicos desarrollaron lo que se conoce como SHIMS (cartografía y secuenciación de haplotipo único iterativo) para establecer una secuencia de ADN de referencia definitiva del cromosoma Y.
Así, el laboratorio mejoró en gran medida la secuencia de referencia de X humano, montando con precisión tres grandes amplicones, identificando palíndromos previamente desconocidos, y en última instancia, acortando la longitud completa de la secuencia mediante la eliminación de cuatro lagunas importantes. Estos cambios importantes se incorporaron entonces en la secuencia de referencia de la X humana para su uso por la comunidad científica.
Con la referencia mejorada en la mano, el laboratorio descubrió que, como era de esperar, los cromosomas X humanos y de modelos experimentales tienen cerca del 95 por ciento de sus cromosomas X vinculados, es decir, genes de copia única en común. Casi todos estos genes se expresan en ambos sexos, pero, sorprendentemente, el laboratorio identificó aproximadamente 340 genes que no se comparten entre las dos especies (hombre y ratón).
Oportunamente, la mayoría de estos genes residen en las regiones amplicónicas de la X y parecen haber sido adquiridos de forma independiente en los 80 millones de años desde que el ratón y el hombre divergieron de un ancestro común. El análisis de la expresión reveló que estos genes están activos casi exclusivamente en las células germinales testiculares, donde, como mínimo, probablemente contribuyen a la producción de esperma, aunque se necesita más exploración de estas regiones X amplicónicas y sus genes asociados.
"Este es un conjunto de genes que se ha eludido en gran medida por los genetistas médicos", dice Jacob Mueller, investigador postdoctoral en el laboratorio de Page y primer autor del artículo. "Ninguno de estos genes se ha asociado con un rasgo mendeliano. Ahora que estamos seguros de la existencia de genes en estas regiones altamente repetitivas en el cromosoma X, podemos empezar a analizar su significado biológico", añade.
Por su parte, Page concluye: "Estos genes son más propensos a tener papeles en enfermedades que están relacionadas con la reproducción, la infertilidad e, incluso tal vez, el cáncer de testículo".