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Inactivación de X en los ovarios

Inactivación de X en los ovarios


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En todos los euterios (mamíferos excluyendo a los marsupiales), la hembra (que cuesta $ XX $ por el par de cromosomas sexuales) inactiva uno de sus $ X $. A esto se le llama compensación de dosis. Esta inactivación ocurre en un momento dado durante el desarrollo cuando se silencia aleatoriamente un $ X $. Las hijas de esta célula heredan epigenéticamente el patrón de inactivación $ X $, lo que da como resultado que una parte de un tejido tenga el $ X $ materno inactivado mientras que otras tengan el $ X $ paterno inactivado (hijas de alguna otra célula que silenció al $ X $ paterno) X $). Este proceso da lugar al famoso pelaje de caparazón de tortuga en las gatas.

Pregunta

En breve

Suponiendo que la inactivación de X ocurrió en el linaje de los ovogonios / ovocitos, ¿cuándo ocurren la inactivación de X y la reactivación de X en el linaje de los ovocitos?

Un poco desarrollado

¿Están inactivados los X también en los ovocitos primarios? Si no es así, ¿el $ X $ está inactivo en los ovocitos secundarios en un folículo primario? De no ser así, ¿las células madre diploides de los ovocitos secundarios tenían un $ X $ inactivado? En caso afirmativo, ¿todas las células madre diploides de los ovocitos tenían los mismos $ X $ inactivados (la inactivación ocurrió relativamente temprano en el desarrollo o hay una impronta) o las células madre de los ovocitos difieren en los $ X $ que han inactivado (la inactivación ocurrió relativamente tarde en el desarrollo)


Vea estos dos artículos:

Básicamente ocurre justo antes de la meiosis.


La diferencia en la composición de los cromosomas sexuales entre los machos de mamíferos (XY) y las hembras (XX) ha llevado a la evolución de dos mecanismos principales de compensación de la dosis: regulación ascendente del cromosoma X activo (Xa) en ambos sexos para equilibrar la expresión de X con los autosomas y la inactivación de un cromosoma X en las mujeres para evitar la hiperexpresión de X y corregir la diferencia en la dosis de genes entre los sexos [1-3] (ver Tabla 1). Estos mecanismos evolucionaron para compensar la presencia de una sola copia (haploinsuficiencia) de genes ligados al X en los machos debido a la degeneración del cromosoma Y desde su origen como homólogo X [4]. La supresión de la recombinación entre los cromosomas sexuales fue aparentemente mediada por grandes inversiones de Y, como se deduce de la homología X / Y remanente. Esto condujo a la degeneración de Y debido a la acumulación de mutaciones y la incapacidad de restaurar la secuencia correcta de ADN [5, 6]. Solo quedan pequeñas regiones de homología y emparejamiento entre los cromosomas sexuales, llamadas regiones pseudoautosómicas (PAR) porque los genes dentro de estas regiones se comportan como genes autosómicos.

El inicio de la inactivación de X en embriones femeninos depende de la transcripción del ARN largo no codificante XIST/Xist (Transcripción específica inactiva de X) de un cromosoma (que se convertirá en el X inactivo (Xi)) y el reclutamiento de un complejo proteico importante para el silenciamiento del cromosoma X y la formación de heterocromatina [7, 8]. Inhumanos, XIST (17 kb de tamaño) se encuentra en el brazo largo del cromosoma X, mientras que en ratones donde solo hay un brazo, Xist (15 kb de tamaño) está en el medio del cromosoma. Xist El ARN se propaga a lo largo del cromosoma X en cis y recluta un complejo proteico responsable del depósito de modificaciones de histonas represivas en el Xi [9-11]. Como resultado, el Xi se vuelve heterocromático, silencioso y condensado. Antes de la implantación, se imprime la inactivación X, con el cromosoma X paterno siempre silenciado. En la etapa de blastocisto, el X paterno se reactiva y tiene lugar una inactivación aleatoria de X (ver Tabla 1).

Aunque la mayoría de los genes del Xi están silenciados, algunos genes permanecen expresados ​​tanto del Xa como del Xi. No es sorprendente que los genes que retienen una copia ligada a Y, por ejemplo, Kdm5c y Kdm5d (que codifican histonas desmetilasas): escapan a la inactivación de X y, por lo tanto, tienen dos alelos expresados ​​en tejidos somáticos masculinos y femeninos. Sin embargo, no todos los genes que 'escapan' tienen una copia Y, por ejemplo Car5b (anhídrido carbónico). Informes recientes han mostrado diferencias notables entre humanos y ratones con respecto a la identidad y el número de estos genes de "escape" en los tejidos somáticos [12, 13]. ¿Por qué existen tales diferencias de especies? Las diferencias estructurales entre los cromosomas X pueden jugar un papel, así como la presión selectiva para mantener las diferencias sexuales.

El escape de la inactivación de X no se limita a las células somáticas femeninas. De hecho, otro tipo de silenciamiento de la X tiene lugar en las células germinales masculinas y se conoce como inactivación meiótica del cromosoma sexual (MSCI, ver Tabla 1). El MSCI produce el silenciamiento de los ARN mensajeros que codifican proteínas del cromosoma X, pero la mayoría de los microARN ligados al X (miARN) escapan al MSCI, lo que sugiere que desempeñan un papel en la meiosis masculina [14]. ¿Cómo escapan los genes al silenciamiento en el cromosoma X heterocromático, ya sea en células somáticas o germinales? Muchos estudios han demostrado que la epigenética juega un papel crucial en la inactivación y escape de X [7, 15]. En esta revisión, resumiremos los avances recientes realizados en el campo del escape de la inactivación de X, compararemos el número y la distribución de genes de escape humanos y de ratón, y discutiremos los posibles mecanismos moleculares involucrados en los genes que escapan a la inactivación de X.


Inactivación del cromosoma X en una mujer portadora de una deleción de 1,28 Mb que abarca el centro de inactivación X humano

La inactivación del cromosoma X (XCI) es un mecanismo iniciado específicamente en las células femeninas para silenciar un cromosoma X, igualando así la dosis de productos génicos ligados al X entre las células masculinas y femeninas. XCI está regulado por un locus en el cromosoma X denominado centro de inactivación X (XIC). Ubicado dentro del XIC es XIST, que actúa como regulador maestro de XCI. Durante XCI, XIST está regulado al alza en el cromosoma X inactivo y en todo el cromosoma cis difusión de XIST conduce a la inactivación. En ratón, el Xic comprende Xist y todo cis-elementos reguladores y genes implicados en Xist regulación. La actividad del XIC está regulada por trans-factores de acción ubicados en otras partes del genoma: activadores XCI codificados por X que regulan positivamente XCI e inhibidores XCI codificados autosómicamente que proporcionan el umbral para la iniciación de XCI. Si la XCI humana está regulada a través de un mecanismo similar, que involucra trans-los factores reguladores que actúan sobre el XIC han permanecido esquivos hasta ahora. Aquí, describimos un individuo femenino con disgenesia ovárica y una pequeña deleción del cromosoma X del XIC. El análisis de matriz de SNP y amplificación de locus dirigido (TLA) definió la deleción en una región de 1.28 megabase, que incluye XIST y todos los elementos y genes que actúan cis-Funciones reguladoras en XCI de ratón. Las células que llevan esta deleción aún inician XCI en el cromosoma X no afectado, lo que indica que XCI puede iniciarse en presencia de un solo XIC. Nuestros resultados indican que el trans-factores de acción necesarios para la iniciación de XCI se encuentran fuera de la deleción, proporcionando evidencia de que los mecanismos reguladores de XCI se conservan entre el ratón y el ser humano. Este artículo es parte del tema 'Inactivación del cromosoma X: un tributo a Mary Lyon'.

Palabras clave: Inactivación del cromosoma X XIC Deleción de XIST.

Declaracion de conflicto de interes

No tenemos intereses en competencia.

Cifras

Deleción XIC identificada por SNP…

Deleción de XIC identificada mediante análisis de matriz de SNP. ( a ) Análisis de matriz SNP ...

La deleción de XIC identificó la PCR. (…

La deleción de XIC identificó la PCR. ( a ) La supresión XIC identificada por…

Deleción XIC identificada por TLA.…

Deleción de XIC identificada por TLA. ( a ) La cobertura de TLA se traza contra ...

El cromosoma X que lleva la deleción ...

El cromosoma X que lleva la deleción es preferentemente activo. ( a ) En el…

Supresiones que delimitan el XIC humano.…

Deleciones que delinean el XIC humano. ( a ) Gráfico de las anomalías cromosómicas ...


Patrón de inactivación del cromosoma X en pacientes femeninas con cáncer de mama

En las hembras, uno de los dos cromosomas X se inactiva en la vida embrionaria temprana, lo que hace que las hembras sean mosaicos de dos líneas celulares. La mayoría de las hembras tienen una distribución de 50:50 de las dos líneas celulares. Una desviación de esta distribución se denomina inactivación de X sesgada. La inactivación de X sesgada puede ser el resultado de un evento fortuito, debido a factores genéticos o un mecanismo de selección. Las mujeres mayores tienen una mayor frecuencia de inactivación de X sesgada en las células sanguíneas periféricas. Una asociación entre la inactivación de X sesgada y BRCA1 Recientemente se informó una mutación en el ADN de la línea germinal de pacientes con cáncer de ovario (Buller et al 1999). También se encontró un aumento significativo en el patrón de inactivación de X asimétrico en pacientes con cáncer invasivo en comparación con pacientes con cáncer límite y controles sanos, lo que indica que la inactivación de X asimétrica es un factor predisponente para el desarrollo de cáncer de ovario invasivo.

Hemos analizado el patrón de inactivación de X en sangre periférica de 216 pacientes mujeres con cáncer de mama y 26 pacientes con cáncer con documentado BRCA1 mutación de la línea germinal. Los controles fueron donantes de sangre femeninas. La inactivación de X se clasificó como sesgada cuando el 90% o más de las células de sangre periférica usaban preferentemente un cromosoma X.

Entre las mujeres con documentado BRCA1 mutación de la línea germinal, el 15% tenía una inactivación de X sesgada en comparación con el 8% de las pacientes sin BRCA1 mutaciónPAG = 0,20) y el 1% de las hembras control (PAG = 0,008). Las mujeres que desarrollaron cáncer de mama a edades tempranas (25-45 años) tuvieron una frecuencia significativamente mayor de inactivación de X sesgada que las mujeres de control del mismo grupo de edad (PAG = 0,009). Una mutación de la línea germinal en un gen supresor de tumores del cromosoma X podría dar una ventaja proliferativa a las células con esta mutación en el cromosoma X activo, provocando así una inactivación de X sesgada.


Inactivación de X: lo que hace que las mujeres sean más complicadas que los hombres

Fisiológicamente hablando, hombres y mujeres tienen diferencias claras y visibles. Desde la forma del cuerpo hasta el tono de la voz y los órganos reproductivos, podemos distinguir fácilmente entre los dos sexos. Psicológicamente, también se conocen diferencias sexuales en la personalidad y los comportamientos (Schmitt, 2017). De hecho, “los hombres son de Marte, las mujeres son de Venus”, las diferencias entre sexos son innegables. Sin embargo, esta gran diferencia tiene un origen muy pequeño: los cromosomas sexuales, dos de los cuarenta y seis cromosomas, que determinan quiénes somos.

Para visualizar el conjunto completo de información genética de un organismo, los científicos desarrollaron un método llamado cariotipado, un proceso de emparejar y ordenar todos los cromosomas de un organismo, proporcionando una instantánea de todo el genoma de los cromosomas de un individuo (O & # 8217Connor, 2008). En los hombres, los cromosomas sexuales contienen un cromosoma X y un cromosoma Y, mientras que las mujeres muestran la presencia de dos cromosomas X (¿Cuál es la diferencia entre cariotipos masculinos y femeninos? 2019).

El cromosoma Y es uno de los cromosomas más pequeños del genoma humano. En comparación con otros cromosomas humanos, tiene un número limitado de genes, y la mayoría de ellos codifican características específicas del macho, lo que contribuye al desarrollo y mantenimiento de las células germinales masculinas, determinando así el sexo en humanos. Uno de los genes más importantes identificados es el gen SRY (Región determinante del sexo en el cromosoma Y). Se encuentra en el brazo corto del cromosoma Y y se ha demostrado que es esencial para iniciar el desarrollo de los testículos y la diferenciación de la gónada bipotencial indiferente en la vía testicular. También se ha propuesto que SRY es el gen maestro que regula la cascada de determinación de los testículos (Quintana-Murci & amp Fellous, 2001).

A diferencia del cromosoma Y pobre en genes, el cromosoma X contiene más de 1,000 genes que son esenciales para el desarrollo y la viabilidad celular adecuados. Al comparar el tamaño del cromosoma X e Y en un cariotipo, el cromosoma X también es significativamente más grande que el cromosoma Y. En teoría, esto conduce a un problema en las mujeres, ya que la presencia de dos copias del cromosoma X debería resultar en una dosis doble letal de genes ligados al X. Sin embargo, éste no es el caso. Las hembras de mamíferos han desarrollado un mecanismo único de compensación de dosis para corregir este desequilibrio, mediante un proceso llamado inactivación del cromosoma X. Durante el desarrollo, uno de los dos cromosomas X de las hembras de mamíferos se silencia transcripcionalmente de una manera compleja y altamente coordinada, que luego se compacta en una estructura condensada llamada cuerpo de Barr. Luego, esta región de células se mantiene de manera estable en un estado silenciado, sin la expresión de genes (Ahn & amp Lee, 2008).

La inactivación de X se desencadena por la expresión de la transcripción específica inactiva de X (Xist). Es un ARN largo no codificante que tiene la propiedad única de unirse y recubrir el cromosoma desde el que se transcribe. Se activa solo en células con más de una X y, por lo tanto, no se expresa en células masculinas. Se cree que el ARN Xist recluta factores de silenciamiento que modifican la cromatina, provocando una configuración heterocromática mitóticamente estable que puede propagarse a través de divisiones celulares posteriores (Nesterova et al., 2008). Dado que es difícil estudiar embriones humanos debido a preocupaciones éticas, el proceso de inactivación de X se estudia intensamente en ratones. Un gen importante identificado que regula la expresión de Xist y, por lo tanto, la inactivación de X es Tsix, una transcripción antisentido de Xist. La evidencia genética de modelos de ratón indica que Tsix reprime la expresión de Xist en cis. Antes de que se reciba la señal que inicia la inactivación aleatoria del cromosoma X, tanto Xist como Tsix se transcriben de todos los cromosomas X activos en cada célula femenina. Una vez que se inicia la inactivación durante el desarrollo embrionario, Tsix se apaga en una de las dos X, lo que permite la regulación positiva de Xist desde ese locus y se propaga en cis desde su sitio de síntesis para cubrir todo el cromosoma X y establecer el silenciamiento transcripcional. La expresión de Tsix en otro cromosoma X persiste y lo "protege" para que no exprese Xist y se inactive. El ARN Xist continúa recubriendo el cromosoma X silenciado a lo largo de todas las divisiones celulares posteriores, donde contribuye al mantenimiento del silenciamiento (Panning, 2008 Sun & amp Tsao, 2008).

La inactivación de X es un proceso aleatorio en los tejidos embrionarios humanos. En otras palabras, el cromosoma X paterno y materno en todas las células somáticas de la mujer tiene las mismas posibilidades de ser silenciado, lo que da como resultado un mosaico de células en cada mujer, que expresa exclusivamente el cromosoma X paterno o materno. Esta aleatoriedad les da a las mujeres la oportunidad de hacer frente a mutaciones ligadas al cromosoma X (Ahn & amp Lee, 2008). Sin embargo, pueden ocurrir varios procesos que alteren esta aleatoriedad y conduzcan a un predominio de la expresión materna o paterna, también conocida como "inactivación de X sesgada". A veces, este proceso ocurre estocásticamente. Otras veces, puede haber modificadores genéticos o polimorfismos que predispongan a la célula a elegir un cromosoma en particular. Este sesgo que refleja una alteración del proceso de aleatoriedad se conoce como inactivación primaria de X no aleatoria. Otra razón que explica este fenómeno está relacionada con el proceso de selección, en el que, cuando un cromosoma X contiene un gen o genes que proporcionan una ventaja o desventaja de crecimiento, la proporción celular general puede favorecer la expresión de una u otra X después de varias divisiones celulares. Esta aleatoriedad conservada de la "elección" inicial pero con sesgo debido a efectos selectivos posteriores se denomina inactivación secundaria no aleatoria de X (Sun & amp Tsao, 2008).

Esta inactivación de X sesgada puede afectar a las mujeres que son heterocigotas para ciertas mutaciones ligadas al X, que en casos más graves, pueden manifestar enfermedades ligadas al X que generalmente solo se observan fenotípicamente en hombres como la hemofilia y la distrofia muscular de Duchenne. Estos portadores tienen un fenotipo enfermo que varía de normal a afectado, según el grado de mosaicismo. Sin embargo, aún no se ha encontrado una asociación directa entre el fenotipo clínico y el fenotipo de inactivación de X (Brown, 1999 Ørstavik, 2006).

Curiosamente, a pesar de esta inactivación de todo el cromosoma, se ha descubierto que alrededor del 15% de los genes ligados al cromosoma X carecen del recubrimiento Xist y escapan de la inactivación. Los genes de escape son importantes para los humanos, ya que se cree que la deficiencia en estos genes juega un papel importante en los fenotipos observados en el síndrome de Turner, una enfermedad en la que las mujeres solo poseen un cromosoma X (cromosoma X monosomía 45, X). Las mujeres con esta enfermedad muestran fenotipos graves que incluyen disgenesia ovárica, baja estatura, cuello palmeado y otras anomalías físicas (Berletch et al., 2011). Además, el escape de la inactivación de X también puede causar fenotipos en individuos con copias adicionales del cromosoma X. El trastorno más común de los cromosomas sexuales en humanos es la aneuploidía XXY, que afecta a uno de cada quinientos hombres con síndrome de Klinefelter. Los machos afectados suelen ser infértiles y suele observarse ginecomastia, escaso vello corporal y testículos de menor tamaño. Sus características sexuales secundarias no pueden desarrollarse por completo debido a la menor producción de andrógenos (Visootsak & amp Graham, 2006).

La inactivación de X se ha estudiado durante mucho tiempo, pero aún quedan por descubrir muchos mecanismos subyacentes. El estudio de la inactivación de X también puede proporcionar información sobre la biología del cáncer, ya que se han encontrado dos X activas en muchos tumores de mama y ovario humanos (Liao et al., 2003). Por lo tanto, debemos mantener la esperanza en la investigación futura del cromosoma X.


En los seres humanos, todos menos el 1% de los embriones de monosomía 45.X mueren en el útero y aquellos que llegan a término sufren de anomalías congénitas e infertilidad denominado síndrome de Turner (ST). Por el contrario, los ratones hembra XO con diversos antecedentes genéticos muestran defectos físicos mucho más leves y una fertilidad normal, lo que disminuye su valor como modelo animal para estudiar la infertilidad de los pacientes con ST. En este artículo, informamos que los ratones XO con antecedentes genéticos C57BL / 6J (B6) mostraron pérdida temprana de ovocitos, infertilidad o subfertilidad y alta letalidad embrionaria, lo que sugiere que el efecto de la monosomía X en la línea germinal femenina puede ser compartido entre ratones y humanos. . Primero, generamos ratones XO en un fondo genético mixto N2 (C3H.B6) o B6 y comparamos el número de ovocitos en los ovarios neonatales, las hembras N2.XO retuvieron el 45% del número de ovocitos en las hembras N2.XX, mientras que B6. Las hembras XO retuvieron sólo el 15% de las hembras B6.XX. En segundo lugar, mientras que las hembras N2.XO fueron tan fértiles como las hembras N2.XX, tanto la frecuencia de partos como el número total de crías de las hembras B6.XO fueron significativamente más bajas que las de las hembras B6.XX. En tercer lugar, después del apareamiento con machos B6, las hembras N2.XO y B6.XO rara vez producían crías XO que portaban cromosomas X paternos, aunque se encontró que un porcentaje mayor de embriones era XO antes de la implantación. Además, las hembras B6.XO dieron a luz un 20% de crías XO entre la progenie de hembras después del apareamiento con machos C3H. Llegamos a la conclusión de que el impacto de la monosomía X en la fertilidad de las hembras de ratones depende de los antecedentes genéticos.

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X Inactivación y epigenética

La inactivación de X es un proceso vital que ocurre en todas las células del cuerpo femenino que contienen ADN. También es un modelo de investigación importante y una herramienta para el estudio de la epigenética. La epigenética se refiere a procesos que le dicen a nuestras células cómo y cuándo leer el plano del ADN. La regulación epigenética del ADN es fundamental tanto en el desarrollo normal como en la enfermedad.

La inactivación de X es un tipo de compensación de la dosis de genes. En los seres humanos, los cromosomas sexuales X e Y determinan el sexo de un individuo: las mujeres tienen dos cromosomas X (XX), los hombres tienen un cromosoma X y uno Y (XY). Todos los genes del cromosoma Y son necesarios para el desarrollo masculino, mientras que los genes del cromosoma X son necesarios tanto para el desarrollo masculino como femenino. Debido a que las mujeres reciben dos cromosomas X, heredan dos copias de muchos de los genes necesarios para el funcionamiento normal. Las copias adicionales de genes o cromosomas pueden afectar el desarrollo normal. Un ejemplo es el síndrome de Down, que es causado por una copia adicional de parte o de la totalidad del cromosoma 21. En las hembras de mamíferos, se ha desarrollado un proceso llamado inactivación X para compensar el cromosoma X adicional. En la inactivación de X, cada célula "apaga" uno de sus cromosomas X, elegido al azar, para garantizar que se exprese el número correcto de genes y para prevenir un desarrollo anormal.


Las PSC como modelo celular para investigar XCI

A pesar de que se han realizado avances recientes con respecto a XCI en el desarrollo humano utilizando embriones preimplantacionales, la escasez de dicho material y, lo que es más importante, los problemas éticos asociados impiden su uso extendido. Los PSC, que poseen la formidable capacidad de sobrevivir casi indefinidamente en la cultura, proporcionan un prometedor ex vivo contraparte de estas primeras etapas de desarrollo y, por lo tanto, se erige como el modelo celular definitivo para los estudios de XCI en humanos. De hecho, las PSC de ratón han sido fundamentales para descifrar características, mecanismos y reguladores de XCI en roedores. Existen dos tipos principales de PSC: las células madre embrionarias (ESC), que se derivan directamente de los embriones, y las células madre pluripotentes inducidas (iPSC), que se obtienen mediante in vitro reprogramación de células diferenciadas. Debido a que la cuestión de si la reprogramación de células diferenciadas a iPSC se acompaña de XCR en humanos como se ha demostrado en el ratón (Maherali et al., 2007) todavía se debate (Talon et al., 2019), hemos optado solo por discutir los CES.

ESC humanos en un estado anterior a XCI

De manera análoga a las ESC de ratón, los informes iniciales sobre las ESC humanas indiferenciadas femeninas (hESC) mostraron que portan dos cromosomas X activos (Xa ver Glosario, Recuadro 1) que no expresan XIST (Xa XIST− Xa XIST−) (Dhara y Benvenisty, 2004). La actividad de ambos cromosomas X se estabiliza cuando las células se derivan de la hipoxia (Lengner et al., 2010), aunque se debate el impacto de las concentraciones de oxígeno (Patel et al., 2017). Sin embargo, rápidamente se supo que el estado del cromosoma X de las hESCs es mucho más complejo de lo que se pensaba inicialmente, con varios patrones encontrados e incluso coexistentes dentro de las líneas de hESC y poblaciones celulares (Hoffman et al., 2005 Shen et al., 2008 Silva et al., 2008 Vallot et al., 2015). Además, ahora se cuestiona la capacidad de las hESC Xa XIST− Xa XIST− para someterse a XCI tras la diferenciación, el estado del cromosoma X de la mayoría de las hESC indiferenciadas se mantiene durante la diferenciación (Patel et al., 2017). Se desconoce el motivo de esta discrepancia, pero puede estar relacionado tanto con los criterios utilizados para definir el estado de XCI (recuadro 3) como con la naturaleza heterogénea de la población inicial, con la diferenciación seleccionando una población (XIST+) sobre otro (XIST-). Sin embargo, estudios en embriones preimplantacionales han establecido que el estado pre-XCI en humanos es Xa XIST + Xa XIST + (Okamoto et al., 2011 Petropoulos et al., 2016). Esto ha lanzado la carrera para definir las condiciones de cultivo de hESC que sostengan un estado similar a la preimplantación. in vitro.

La pluripotencia (ver Glosario, Cuadro 1) existe en múltiples 'sabores', incluidos los ingenuos y los preparados (Davidson et al., 2015 Nichols y Smith, 2009), que corresponden a distintas etapas de desarrollo, masa celular interna previa a la implantación y posterior a la implantación. epiblasto, respectivamente. Estos dos estados de pluripotencia se pueden distinguir por varias características metabólicas y moleculares, como su dependencia de las vías de señalización y sus firmas transcripcionales, incluidas las que emanan de elementos transponibles (Theunissen et al., 2016). Las características epigenéticas, como los niveles y la distribución de la metilación del ADN, también definen estados pluripotentes primarios e ingenuos. El estado de actividad del cromosoma X es otro sello distintivo, y como veremos, uno robusto, de los diversos estados pluripotentes, con la pluripotencia ingenua caracterizada por un estado anterior a XCI y la pluripotencia preparada por un estado posterior a XCI (Fig.2) . Se han definido varios métodos y formulaciones de cultivo para mantener la pluripotencia ingenua. in vitro, con salidas variables (revisado por Collier y Rugg-Gunn, 2018). La confusión con respecto a la actividad del cromosoma X en estos diferentes entornos ha surgido de la evaluación parcial de XCI y del uso de criterios inapropiados (p. Ej. XIST expresión). Además, algunas condiciones de cultivo logran inducir varias características de pluripotencia ingenua, pero no restablecen el estado del cromosoma X, lo que sugiere que XCR es un evento tardío en el proceso (Sahakyan et al., 2017b). Por lo tanto, existe una conexión íntima entre XCI y la pluripotencia ingenua: la evaluación de la actividad del cromosoma X es una herramienta poderosa para definir células "verdaderamente" ingenuas y, a la inversa, las PSC ingenuas son fundamentales para estudiar las primeras etapas de XCI. Hasta ahora, dos formulaciones de cultivo principales denominadas 5iLA (Theunissen et al., 2016, 2014) y t2iLGö (Takashima et al., 2014) son compatibles con un estado pre-XCI (Guo et al., 2017 Sahakyan et al. , 2017b Vallot et al., 2017), según lo definido por la expresión bialélica de genes ligados al cromosoma X. La acumulación de XIST en los cromosomas X activos es otro sello distintivo del estado anterior a XCI, con el patrón de XIST la acumulación en esas células es cualitativamente similar a la de los embriones tempranos y más difusa en comparación con las células post-XCI (Fig.2 Sahakyan et al., 2017b Vallot et al., 2017). Sin embargo, la verdadera equivalencia de las hESC ingenuas con en vivo etapas previas a la implantación es cuestionable, sobre todo porque XIST se expresa principalmente a partir de uno solo, y rara vez de dos cromosomas X (Sahakyan et al., 2017b Vallot et al., 2017). Además, se han obtenido resultados contradictorios con respecto a otras características distintivas de XCI, en particular H3K27me3. Aunque se encontró que H3K27me3 estaba enriquecido en cromosomas X activos decorados por XIST en algunos estudios (Sahakyan et al., 2017b), otros revelaron una falta de acumulación de marcas de heterocromatina (H3K27me3 y H3K9me3) en XIST-expresando Xa en células vírgenes (Vallot et al., 2017), similar a los embriones (Okamoto et al., 2011). Por lo tanto, se requieren más análisis para evaluar completamente el panorama de la cromatina de XISTcromosomas X activos recubiertos en humanos.

El hecho de que las hESC ingenuas capturen, hasta cierto punto, el estado anterior a XCI ofrece, en teoría, una oportunidad única para evaluar la iniciación de XCI humana, que hasta ahora ha permanecido esquiva. Se ha informado una transición directa de Xa XIST + Xa XIST− a Xi XIST + Xa XIST− (Guo et al., 2017), mientras que otro estudio describió una etapa intermedia Xa XIST− Xa XIST− (Sahakyan et al., 2017b), que es análogo a la observación inicial de Xa XIST− Xa XIST− hESCs. Queda por determinar si este último existe en los embriones en desarrollo. Además, la diferenciación de células vírgenes obtenidas a partir de células post-XCI da como resultado un XCI sesgado, con el Xi original siempre inactivo (Sahakyan et al., 2017b). Esto indica que queda un recuerdo del estado de inactivación anterior, cuestionando nuevamente la verdadera ingenuidad de estas células. Es posible que este problema no se aplique a las hESC naïve derivadas de blastocistos, que están esencialmente privadas de memoria XCI, y en las que Xa XIST + Xa XIST + podría estabilizarse de manera más eficiente (Sahakyan et al., 2017b).

¿Qué podemos aprender de las hESC preparadas?

Aunque todavía falta un modelo celular que imite con seguridad el establecimiento de XCI, las hESC preparadas, en las que ya se ha producido XCI, podrían ser informativas para comprender las primeras etapas de XCI. Varias pruebas sugieren que el estado posterior a XCI de las hESC cebadas es distinto del de las células diferenciadas. La característica más obvia es la inestabilidad del estado inactivo en las hESC preparadas, con varias características distintivas de XCI que se pierden espontáneamente en los pases, un fenómeno que nunca se ha informado en ninguna otra célula diferenciada en cultivo, potencialmente con la excepción de algunas, pero no todas, células cancerosas (Bar et al., 2019 Chaligné et al., 2015). Esta erosión de XCI se caracteriza por la desaparición de XIST expresión y reactivación parcial del Xi (Fig.2 Mekhoubad et al., 2012 Vallot et al., 2015). El cromosoma X que sufrió erosión se denomina X erosionado (Xe, véase el Glosario, Cuadro 1). Parece que no todos los genes son igualmente susceptibles a la erosión por XCI y, en ausencia de XIST, el silenciamiento génico podría mantenerse de manera más eficiente en algunas regiones en comparación con otras (Bar et al., 2019 Patel et al., 2017 Vallot et al., 2015). El patrón que surge de los análisis independientes es el de un dominio central que flanquea el centrómero que es resistente a la erosión de XCI, mientras que las partes medias de los brazos cromosómicos cortos y largos son más propensas a la inestabilidad de XCI (Bar et al., 2019 Patel et al. , 2017 Vallot et al., 2015). La razón de esto no está clara, pero podría estar relacionada con la organización de la cromatina Xi en territorios distintos. De hecho, existe una correlación entre la susceptibilidad a la erosión y el patrón de marcas de histonas, y las regiones normalmente enriquecidas en H3K27me3 se reactivan preferentemente sobre las regiones marcadas con H3K9me3 (Vallot et al., 2015). Esto probablemente esté relacionado con el hecho de que H3K27me3 depende de XIST y se pierde de Xi en células erosionadas, mientras que H3K9me3 se mantiene (Vallot et al., 2015). Además, la erosión de XCI se caracteriza por la desmetilación parcial del promotor CpG (Nazor et al., 2012 Patel et al., 2017 Shen et al., 2008). Es de destacar que el grado de inestabilidad de XCI podría depender de las condiciones del cultivo (observaciones personales, J-F.O. Y C.R.). En resumen, aunque la erosión de XCI es un artefacto de cultivo aparentemente sin equivalencia y / o relevancia en el desarrollo normal (Bar et al., 2019), probablemente refleja características de Xi peculiares y específicas de la etapa. De acuerdo con esta hipótesis, se encontró que la organización de la cromatina del Xi distingue las células pluripotentes de las diferenciadas (Vallot et al., 2015, 2016). En las hESC posteriores a XCI, las marcas de cromatina H3K9me3 y H3K27me3 son mutuamente excluyentes y anticorrelacionadas (Vallot et al., 2015). Curiosamente, esta organización bimodal del Xi también se observa en células inmortalizadas tanto en metafase (Chadwick y Willard, 2004) como en cromosomas de interfase (Chadwick, 2007 Nozawa et al., 2013 Vallot et al., 2016). Por el contrario, existe una superposición significativa de H3K9me3 y H3K27me3 en células diferenciadas primarias (Vallot et al., 2015), lo que mejora la estabilidad de XCI de manera sinérgica. Esto está de acuerdo con estudios previos que han demostrado la redundancia de las múltiples capas de modificaciones epigenéticas que aseguran el mantenimiento estable de XCI (Csankovszki et al., 2001).

Incluso si no se puede excluir un impacto potencial del cultivo celular en la remodelación del paisaje epigenómico del cromosoma X, estas observaciones pueden reflejar un establecimiento de varios pasos del paisaje de la cromatina Xi. Los estudios futuros también deberían abordar la presencia de marcas y variantes de histonas adicionales que normalmente se enriquecen en el Xi, como H4K20me1, H2AK119Ub y macroH2A.


Referencias

Parisi M, Nuttall R, Naiman D, Bouffard G, Malley J, Andrew J, Eastman S, Oliver B: escasez de genes en el Drosophila Cromosoma X que muestra una expresión con sesgo masculino. Ciencias. 2003, 299: 697-700. 10.1126 / science.1079190.

Sturgill D, Zhang Y, Parisi M, Oliver B: Desmasculinización de los cromosomas X en el Drosophila género. Naturaleza. 2007, 450: 238-242. 10.1038 / nature06330.

Huynh KD, Lee JT: inactivación del cromosoma X: una hipótesis que vincula la ontogenia y la filogenia. Nat Rev Genet. 2005, 6: 410-418. 10.1038 / nrg1604.

Emerson JJ, Kaesmann H, Betran E, Long M: tráfico genético extenso en el cromosoma X humano. Ciencias. 2004, 303: 537-540. 10.1126 / science.1090042.

Zhang Y, Vibranovski MD, Landback P, Marais GAB, Long M: Chromosomal redistribution of male-biased genes in mammalian evolution with two bursts of gene gain on the X chromosome. PLoS Biol. 2010, 8: e1000494-10.1371/journal.pbio.1000494.

Mikhaylova ML, Nurminsky DI: Lack of global meiotic sex chromosome inactivation, and paucity of tissue-specific gene expression on the Drosophila X chromosome. BMC Biol. 2011, 9: 29-10.1186/1741-7007-9-29.

Wu C-I, Xu E-Y: Sexual antagonism and X inactivation - the SAXI hypothesis. Trends Genet. 2003, 5: 243-247.

McKee BD, Handel MA: Sex chromosomes, recombination and chromatin conformation. Cromosoma. 1993, 102: 71-80. 10.1007/BF00356023.

Rice WR: Sex chromosome and the evolution of sexual dimorphism. Evolución. 1984, 38: 735-742. 10.2307/2408385.

Lu X, Shapiro JA, Ting C-T, Li Y, Li C, Xu J, Huang H, Cheng Y-J, Greenberg AJ, Li S-H, Wu M, Shen Y, Wu C-I: Genome-wide misexpression of X-linked vs. autosomal genes associated with hybrid male sterility. Genome Res. 2010, 20: 1097-1102. 10.1101/gr.076620.108.

Vicoso B, Charlesworth B: Evolution on the X chromosome: unusual patterns and processes. Nat Rev Genet. 2006, 7: 645-653. 10.1038/nrg1914.


Ver el vídeo: Inactivación del cromosoma X (Julio 2022).


Comentarios:

  1. Dishura

    Bravo, una hermosa oración y a tiempo

  2. Cohen

    la respuesta elegante

  3. Gutaxe

    ¡No te enfades! ¡Más diversión!

  4. Utbah

    ¡Solo atrévete a hacer esto una vez más!

  5. Ikaika

    Lo siento, pero, en mi opinión, se cometen errores. Escríbeme por MP.

  6. Wambua

    Estas equivocado. Estoy seguro. Escríbeme en PM, nos comunicaremos.



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