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Compensación de la dosis génica en plantas

La expresión de los genes del cromosoma X de las plantas se equilibra en machos y hembras.

Silene_flowers

Una mujer es XX y un hombre es XY; mientras que un gallo es ZZ y una gallina ZW. Estas letras representan cada uno de los cromosomas sexuales de estos animales. En el caso de los mamíferos, aparecieron hace más de 150 millones de años.

Nuestro ADN esta dividido en cromosomas, 23 pares para ser exactos: una mitad viene del padre y la otra de la madre. A cada pareja se les conoce como cromosomas homólogos porque tienen los mismos genes distribuidos de la misma manera —sólo con algunas variaciones a nivel de sus secuencias— que les permiten emparejarse e intercambiar pequeñas porciones entre sí (recombinación genética). La única excepción a la regla se da en los cromosomas sexuales.

A lo largo de la evolución de los cromosomas sexuales de los mamíferos, el cromosoma Y dejó de recombinarse con el cromosoma X y se ha ido reduciendo gradualmente, perdiendo el 97% de todos sus genes. Esta degeneración del cromosoma Y ha provocado que uno de los dos cromosomas X de la mujer se inactive, para así asegurar que la dosis de expresión genética sea la misma en ambos sexos. [La mujer tendrá dos copias por cada gen, mientras que el varón sólo una].

En las moscas de la fruta también se da este fenómeno, el cual se inició hace unos 100 millones de años, pero contrariamente a los humanos, el cromosoma X de los machos se expresa más que el cromosoma X de las hembras, compensando así los niveles de expresión genética en machos y hembras.

La cuestión ahora es si este escenario —supresión de la recombinación, degeneración del cromosoma Y y compensación de dosis genética de X— es similar en todas las especies que tienen cromosomas sexuales, incluyendo a las plantas. Según un estudio publicado el 17 de Abril en PLoS Biology, la planta Silene latifolia también presenta esta compensación de dosis a pesar que sus cromosomas sexuales evolucionaron recién hace 10 millones de años.

La S. latifolia  es una planta dioica, esto quiere decir que las flores masculinas y femeninas se encuentran separadas en diferentes plantas, o sea, hay plantas macho y plantas hembras. Lo que hizo el Dr. Gabriel Marais y sus colaboradores de la Universidad de Lyon (Francia) y del Instituto de Biología Integrativa de Zúrich (Suiza) fue analizar las secuencias de ARN de diferentes muestras de ambos sexos de S. latifolia, encontrando más de 1,700 fragmentos de ARN relacionados con los cromosomas sexuales. Luego, analizaron los niveles de expresión de cada uno de estos fragmentos tanto en machos como en hembras.

Cuando estudiaron a las S. latifolia masculinas encontraron que los alelos relacionados con el cromosoma Y se expresaban en menor cantidad respecto a sus contrapartes en el cromosoma X. Sin embargo, cuando analizaron los niveles de expresión de los genes del cromosoma X en machos y hembras, ésta resultó ser la misma. Entonces, la S. latifolia presentaba tanto degeneración del cromosoma Y como compensación genética del cromosoma X, un fenómeno que antes se creía que sólo se daba en animales.

Una de las conclusiones más resaltantes del trabajo es que la compensación de la dosis génica aparece muy pronto en la evolución de los cromosomas sexuales. Hasta ahora no sabíamos cómo se daba este proceso porque los cromosomas sexuales de los animales estudiados aparecieron hace más de 100 millones de años.



Referencia:
ResearchBlogging.orgMuyle, A., Zemp, N., Deschamps, C., Mousset, S., Widmer, A., & Marais, G. (2012). Rapid De Novo Evolution of X Chromosome Dosage Compensation in Silene latifolia, a Plant with Young Sex Chromosomes PLoS Biology, 10 (4) DOI: 10.1371/journal.pbio.1001308

Imagen: http://frank.mtsu.edu/~cherlihy/research.html



Esta entrada participa en la XII Edición del Carnaval de Biología que organiza Raúl de la Puente (@doctorGENoma) en su "Blog de laboratorio".

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