acta biológica colombiana - chromosomes as vehicle in organization and transmission of characters

25/1/2016 ActaBiolgicaColombianaChromosomesasVehicleinOrganizationandTransmissionofCharacters

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ActaBiolgicaColombianaPrintversionISSN0120548X

Actabiol.Colomb.vol.16no.3BogotSept./Dec.2011

CROMOSOMAS,VEHCULOSENLAORGANIZACINYTRANSMISINDELOSCARACTERES

ChromosomesasVehicleinOrganizationandTransmissionofCharacters

MARTALUCIABUENO1,M.Sc.1LaboratorioCitogentica,InstitutodeGentica.E.M.,DepartamentodeBiologa.UniversidadNacionaldeColombia,SedeBogot,[email protected]

Presentado8defebrerode2011,aceptado24demayode2011,correcciones1dejuliode2011.

RESUMEN

Unodelosaspectosfundamentalesenlosgenomaseslaorganizacindelosgenesenpaquetesconocidoscomocromosomas.Todoslosorganismos,desdelosmssimples,hastalosmscomplejostienenestasestructuras,siendolamorfologaynmerodeestosunacaractersticadecadaespecie.Lasmutacionescromosmicassoncambios,quepuedenseroriginadosporerroresenlamitosisomeiosisenunindividuo,yquepuedenserfijadasenlapoblacindurantelaevolucinsirepresentaalgunaventajaselectiva,encasocontrario,sitienenefectosnegativosseverosenelfenotipoy/oenlafertilidaddelosportadores,semanifestarcomounaanomalaosndromegenticoquesereliminadodelapoblacin.Enesteartculodereflexinsemuestracomoalaluzdelastcnicascitogenticasclsicasymoleculares,sehavenidoentendiendoelpapeldelosrearregloscromosmicosenladiferenciacindeespecies,ascomoquefallaspuntualesocambiosindividualesensumorfologaonmeropuedenocasionarseriasdisfuncionesreconocidascomosndromesgenticos.

Palabrasclave:cromosomas,organizacindelgenoma,cambioscromosmicos,citogenticamolecular,evolucincromosmica.

ABSTRACT

Oneofthefundamentalaspectsofgenomesistheorganizationofthegenesinpackagesknownaschromosomes.Allorganismsfromthesimplesttothemostcomplexpossesschromosomesaspartoftheirgenomeandtheyarecharacterizedbyaparticularmorphologyandacharacteristicnumberofeachspecies.Chromosomemutationsinducechangesthatcanoriginateinmitoticomeioticerrorsinanindividual,andthesecanbecomefixedinthepopulationduringevolution.Thisresultseitheriftheparticularchangesrepresentaselectiveadvantage,ortheymayresultinsevereeffectsonthephenotypeandfertilityofitscarriersthatmaybemanifestedasageneticsyndrome.

InthisessayIdemonstratehow,usingconventionalandrecentcytogeneticandmoleculartechniqueswehavebegununderstandingthefunctionofchromosomearrangementsinthedifferentiationofspeciesandhowparticulardefectsorindividualchangesinthemorphologyornumberofchromosomescanresultinseriousdysfunctionsthatarerecognizedasgeneticsyndromes.



Keywords:chromosomes,genomeorganization,chromosomechanges,molecularcytogenetics,chromosomeevolution

INTRODUCCIN

Elgenomadetodoslosorganismosincluyendoporsupuestoaloshumanosseencuentraempaquetadoenunoscorpsculosintranuclearescoloreadosllamadoscromosomas(cromo=colorsoma=cuerpo),visiblesprincipalmenteduranteelprocesodedivisincelular(mitosisymeiosisBowenetal.,1998).Loscromosomasseobservanalmicroscopiodurantelametafase,cuandoelDNAsehaduplicadoylacromatinaestmuycondensada.Enestafase,lasdoshebrasdeDNApermanecenunidasporelcentrmeroformandolascromtideshermanas(Fig.1).Elnmero,morfologaytamaodestos,escaractersticadelasespeciesysuorganizacinserealizaconlaobservacindepatroneslongitudinalesdebandeocromosmico,conseguidosmediantetcnicasespecficasdetincin,quereflejanlaorganizacincromosmicaencuantoalassecuenciasenelDNAyelcontenidodegenes(regionesricasengenesconaltoscontenidosenguaninaycitosina,oregionespobresengenes,consecuenciasricasenadeninaytimina).Laorganizacinfinaldeloscromosomasapartirdemicrofotografasobtenidasenmetafasemittica,agrupandoloscromosomasporparejasyteniendoencuentalospatronesdebandeo,conformaelcariotipodeunaespecie,queescomnatodoslosindividuosdelaespecie.Uncambio,enladotacincromosmicayaseanumricooestructural,determinaasuvezuncambiogenmicoquepuedetenerconsecuenciasfenotpicasenelindividuooriginandoloqueconocemoscomosndromescromosmicos(comosndromedeDown,sndromedeTurner,trisomasautosmicas,translocacionesBarber,2005).Porotraparte,amayorescala,entiempoyespacio,cuandoestoscambiosocurrenenpoblacionesysefijanenellas,puedenmarcareliniciodeunprocesoevolutivodentrodelaespecie.Tenemosunejemploenlarpidaevolucinenelgenomadequidos(Equus)dondelosnmerosdiploidesquevandesde2n=32a2n=66,conextensosrearregloscromosmicos.SehaestimadoqueloscambiosenestegneropuedenserhastaochentavecesmsrpidosqueenotrosmiembrosdelordenPerissodactilacomoenrinocerontesytapires(Pirasetal.,2009)

Loscromosomasenelncleo,sonlosportadoresdelamayorpartedelmaterialgenticoycondicionanlaorganizacindelavidaylamayoradecaractersticashereditariasdecadaespecie,complementadoporloscromosomascircularesmitocondrialesycloroplastidialesendondeselocalizanalgunosgenes(67genesenmitocondriasyhasta210genesencloroplastosdeChlorellavulgarisNCBI,2010).

DesdelosexperimentosdeMendel,1865,sepusodemanifiesto,quemuchosdeloscaracteresdelguisantedependendedosfactores(hoyllamadosgenes),quecadaindividuorecibeunoprocedentedelpadreyotrodelamadreaunqueenestapocanoseconocadelaexistenciadelDNA,ni,porlotantoqueesteseencontrabaenloscromosomas.En1902,SuttonyBoveri,fueronlosprimerosenobservarquehabaunparalelismoentrelaherenciadelosfactoreshereditariosyelcomportamientodeloscromosomasdurantelameiosisylafecundacin,porloquededujeronquelosfactoreshereditariosresidanenloscromosomas,afirmacinquesirvidebaseparalaformulacindelateoracromosmicadelaherenciaunosaosmstarde.SolohastaelprincipiodelsigloXXJohannsen,1909,acuaeltrminodegenesparadenominaralosfactoreshereditariosmendelianos.Enrelacinconloscromosomas,losprimerosenservisualizadosfueronlosdelamoscadelafruta,DrosophilaporMorgan,en1910,observandoque



enestaespecielosmachosdetenantresparesdecromosomashomlogos,llamadosautosomas,yunpardecromosomasparecidos,peronoidnticos,alosquedesignconlasletrasXeY,ydenominheterocromosomasocromosomassexuales.Despusdeefectuarnumerososcrucescomprobquehabacuatrogruposdegenesqueseheredabanligadosquecorrespondanalostresautosomasyalparheteromrficosexual.

Conrespectoaloscromosomashumanossolohasta1956,TjioyLevanestablecierondefinitivamenteladotacincromosmica,yhuboqueesperarhastaelperodocomprendidoentrelosaos1969y1970paraidentificarplenamentetodoelcomplementoporsupatrnlongitudinaldebandas,ydefinirclaramentecadaunodelosgruposenelcariotipohumano.

Enlamayoradeloseucariotaconreproduccinsexual,seencuentrandoscromosomasdecadatipo,llamadospareshomlogos,endondecadaunodeellosprovienedeunodelosparentalesdemodoqueelnmerodecromosomasesde2N(estapropiedadsedenominadiploida),ycadahomlogopuedeportardiferentesalelos.Cuandounorganismoposeedoscopiasidnticasparaungenespecfico,sedicequeeshomocigotoconrespectoalgen,loquesignificaquelosdosparentaleseranportadoresdelmismoalelo,porejemplo,longituddelpeloenmamferosestreguladaporelgenLcondosalelos.Sielcarcteresdominante,seempleanletrasmaysculas,(L=pelocorto),yminsculasparaelgenrecesivo(l=pelolargo).Porlotanto,silosdoscromosomashomlogosportanelmismogen,yelorganismoeshomocigoto(Fig.2Ay2C).Cuandoelatributoesdominante(pelocorto,LL),sedenominahomocigotodominante(Fig.2A),ocuandolosdosalelosdelatributosonrecesivos(pelolargo=ll),homocigotorecesivo(Fig.2C).Enelcasodequeelorganismoporteencadaunodeloshomlogosunalelodiferente,sedenominaheterocigotoyexpresarelfenotipodominante,(pelocorto,LlFig.2B.

Losgenes,estnsometidosaprocesosdemutacinyotrosprocesosdereorganizacinqueprovocancambiosreflejadosenlaexpresinfenotpicadestos,originandodiferentesformasconvariacionesensusecuenciadenominadasalelos.Cuandolaexpresindeunaleloconcretoprovocauncambioenelindividuo,queinduceasumuerte,sedenominaaleloletal.Siestealeloesdominante,sereliminadorpidamentedadoqueseexpresatantoenhomocigotoscomoenheterocigotosentantoquesielaleloletalesrecesivo,soloseexpresacausandolamuerteencondicinhomocigota,porloquelosheterocigotossernportadoressanos,escapandoalaseleccin.Dadoqueestasmutacionessonespordicas,aparecenenloslinajes(familias),ypermanecenenlosindividuosheterocigotos,reapareciendosoloencasosdematrimoniosconsanguneos(endogmicos:uninoreproduccinentreindividuosdeascendenciacomn),quepermitelaformacindeindividuoshomocigotosrecesivos,conlaexpresindelcarcterletal.

Esinteresanteanotar,queentodaslaspoblacionesexisteunacargagenticadefinidacomoelnmerodegenesletalesoperjudicialesparalosorganismos,queensumayorasonrecesivosyporlacondicindiploidemuygeneralizadaenmuchasespecies,pasaninadvertidosdegeneracinengeneracinenlosheterocigotos.TalvezelejemplomsconocidodeestasituacineslosmatrimoniosconsanguneosenlascasasrealesdeEuropaconlapresenciadehemofilia.Estaenfermedadesoriginadaporunamutacinenunodelosfactoresprotenicos(factorVIII)involucradoenlacascadadeeventosimplicadosenelprocesodecoagulacindelasangre.Losportadoresdeestegendefectuoso,localizadoenelcromosomaX,nopuedencoagularsusangretanrpidamentecomounapersonanormal.DurantesigloslascasasrealesdeEuropamantuvieronlacostumbredecasarseconmiembrosdeotrascortes,demodoquelaenfermedadportadaporlareinaVictoriaIdeInglaterraseextendiamiembrosvaronesdelasprincipalescortesdeEuropa.DadoqueelgendehemofiliaesungenrecesivoyestenelcromosomaX,lasmujeresXX,puedenserportadorasdelamutacin,sinpresentarlaenfermedad,perolatransmitenasushijos



varonesyelloslasufrenyhastapuedenmorirporunasimpleherida.

Desdeelpuntodevistapoblacional,cuandostassevenreducidasenelnmerodeindividuos,porejemploenpoblacionesqueentranencuellosdebotellas(porreduccinofragmentacindesushbitats),laendogamiaesunfenmenofrecuente,quepuedellevaradossituaciones:extincindelapoblaciny/oespecie(porreduccindelaviabilidadylafertilidadoriginadaporelincrementodeloshomocigotosrecesivosparalosgenesletaleso,unarestitucindelapoblacineneltiempoconunareduccinimportantedelacargagenticaporlapurgadealelosletalesenlossobrevivientes(CharlesworthyCharlesworth,1987Willis,1999).

Paraelestudiodelaherenciadecaractersticasenlasdiferentesgeneraciones,losgenetistasempleanestudiosdepedigrfamiliarqueesunaformadeanlisisgenticoendondeelgenetistaelaboraundiagramasiguiendounasconvencionesuniversales(Fig.3A)querepresentaacadaunodelosindividuosconocidosdelafamiliaconrespectoalacaractersticaestudiada.EnlaFig.3BsemuestraunpedigrenelcualelprobandoIV1,muerealpresentarmltiplesfallassistmicas.Enelpedigrseevidencia,queesteesuncarcterletalrecesivo,transmitidoenlasdistintasgeneracionessinmanifestarse(generacionesIyII)ysoloapareceaconsecuenciadeunauninconsangunea(primoshermanosIII3yIII4).Enestapareja,laprobabilidaddequeenunprximoembarazo,esteeventoserepitaesde,entantoquedesudescendenciasernportadoressanosdelgenletalysoloparaundescendientehomocigotodominantenoportadordelacaracterstica(Fig.4).



DIVISINCELULAR,MITOSIS,MEIOSIS

Enlainterfasedelciclocelular(Bowenetal.,1998)loscromosomasseencuentrandescondensadosyformanpartedelacromatinanuclearesenestaconformacinendondelosprocesosdesntesisdeprotenasyreplicacindeDNAsonposibles(Fig.5).Lainterfaseestdivididaentresetapasbiencaracterizadas,G1,congranactividadensntesisdeprotenas,responsabledelcrecimientocelular,reposicindeorganelosydelaenergarequeridaenlaclulapostmittica.Muchasclulasdiferenciadas,sonacclicas,esdecirquepierdenlacapacidaddedividirse,comoneuronas,ypermanecenindefinidamenteenestaetapahastasumuerteporapoptosis.Enclulascclicas,quemantienensucapacidaddedivisin,cuandoadquiereneltamaoapropiadoyrecibenlosestmulosadecuados(hormonas,nutrientes,factoresdecrecimiento),superanelpuntodecontrolenG1,einicianlasntesisdetodosloscomponentesrequeridosparainiciarlareplicacindeDNA,etapaqueseconocecomofaseSyconducealacontinuacindelcicloatravsdeG2,conlaactivacindelasntesisdetodalamaquinariamittica.Elciclosecierraconunanuevadivisincelular(mitosis),endondeloscromosomasduplicadosdurantelafaseSsesegregansuscromtidashermanas,conservandoelestadodeploidaoriginal(HartwellyWeinert,2003).

Lameiosisesuntipodedivisincelularespecial,quesolosepresentaengnadasconelfindeproducirgametosenorganismosconreproduccinsexual.Enesteprocesoapartirdeunaclulaconunnmerodiploidedecromosomas(2n),seobtienencuatroclulashijashaploides(n),cadaunaconlamitaddecromosomasquelaclulamadreoinicial.Estetipodedivisinreduccionalesnecesariaparaevitarqueelnmerodecromosomassevayaduplicandoencadageneracin(Hirano,2000PageyHawley,2003).

Enlameiosis,ocurrendosdivisionessucesivas,despusdeunperiododereplicacincromosmica:1.Enlaprimeradivisinmeitica,laclulainicialogerminaldiploide(2n)sereplica(4n),recombinaloscromosomashomlogosysedivideendosclulashijassegregandoloshomlogosrecombinados.2.Enlasegundadivisinmeitica,lasdosclulasprocedentesdelaprimerafase,sonhaploidesconcromosomasduplicadosyrecombinados,sedividenoriginandocadaunadeellasdosclulashijashaploides(n).Ensntesis,enlameiosisseobservantresprocesosesenciales:lareduccindelnmerodecromosomas,lasegregacinalazardeloshomlogosylarecombinacingenticaporintercambiodesegmentoscromosmicos,loquellevaaquecadaunodeloscuatrogametosproducidosenunadivisinmeiticaseantodosdiferentes.Lareproduccinsexualocurresoloeneucariotes,yconlafertilizacindelvuloporelespermatozoideserestauraelnmerodiploidedecromosomasa2n,deloscuales1nesdeorigenpaternoyelotron,materno.Erroresenlameiosisy/omitosispuedenoriginarcambiosenelnmerocromosmico,ocasionandoprdidasogananciasenellos,loqueconduceadesbalancesenlainformacingenticaquetieneefectosseverossobreelfenotipo,yquesedescribencomosndromescromosmicos(FordyHamerton,1956).

LOSCROMOSOMAS

Loscromosomassolopuedenserestudiadosenmetafasesmitticasomeiticas,despusdehaberpasadoporlafasedesntesisdeDNA,porloqueseobservancromosomascondoscromtidas.Elcentrmerodivideelcromosomaendosbrazos:unbrazocorto(brazop)yunbrazolargo(brazoq).DeacuerdoconLevanetal.,1964,eltamaodelosbrazosdelcromosomaesusadoparalaclasificacindeloscromosomasen:metacntricos(brazoscromosmicosiguales),submetacntricos(diferenciassignificativasentrelosdosbrazos),acrocntricos(brazocortomuypequeo)



ytelocntricos,concentrmeroterminalysinbrazoscorto.Porconvencin,enlosdiagramas,elbrazoquesecolocaenlapartesuperiorsiempreeselcorto(Fig.6ISCN,1978)

Elcomplementocromosmicoenlaespeciehumanaes46cromosomas,22paresdeautosomasyunparsexual,XY.EnlaFig.7A,sepresentauncariotiponormalfemeninohumanoconbandasG,dondeelgrupoAestcompuestoportresparesdecromosomasmetacntricos(pares1y3)ysubmetacntricos(par2)losdelgrupoBsonsubmetacntricosgrandes(pares4y5),losdelgrupoCsonsubmetacntricos(pares612),entantoquelosgruposD(pares13,14y15)yG(pares21y22)soncromosomasacrocntricos.Loscromosomassexualessondismrficos,siendoX,unsubmetacntricodemayortamaoqueY,lashembraspresentandoscopiasdelcromosomaX,mientrasquelosvaronestienensolouncromosomaX.ElcromosomaY,esuncromosomapequeoyacrocntrico,comosemuestraenelrecuadrodelaFig.7A(Archidiaconoetal.,1998AylingyGriffin,2002).



Eltamao,nmero,morfologaypatrndebandasdeloscromosomasesunacaractersticapropiadecadaespecie.Comosemostr,laespeciehumanatiene46cromosomas,con22paresdeautosomasyunparsexual(Fig.7A),entantoqueelgorilayelchimpancposeen48cromosomas(23paresdeautosomasyunparsexual),unparmsqueelhumano.Lasdiferenciasentreestoscariotipos,hasidoatribuidaaunafusindedosparesacrocntricosenprimates,paraconstituirelcromosoma2dehumanos(Fig.7BSeunez,1979).Esterearregloquenosdiferenciadenuestrosancestros,hasidoplenamentedemostradoporlahomologaobservadaenlasbandascromosmicas,ascomomediantetcnicasmolecularesdehibridizacinsobrecromosomas(ZooFISH)ydesecuenciacindesegmentoscromosmicos(Chowdharyetal.,1998Wienbergetal.,1994)

ESTUDIOSCITOGENTICOS:APLICACIONESCLNICAS

Esconocidoqueentre3y5%delosniosnacidosenunapoblacinyperododado,presentanunaanomalacongnita,quepuedeserdetectadaalnacimiento.Sinembargo,lafraccinquesemanifiestaenrecinnacidosespequea,ydespusdeunaodevida,suincidenciaaumentahasta10%.Lagranmayoradeembrionescon



anomalascromosmicas(concromosomasdemsodemenos)noconcluyenconembarazoobienacabanenabortosiconsiguenevolucionar,locualocurreenpocoscasos,danlugaraunnioafectadodealgunapatologa.Losdefectoscromosmicostienenunacuotaimportantederesponsabilidadenlasmuertesperinatalesascomoenotraspatologas(CastroVolio,2004).Lasanomalascromosmicassonlaprincipalcausadeabortoyretrasomentalenhumanos.Pacientesquepresentanretrasomental,rasgosdismrficosyotrascaractersticas,sonsugerentesdecromosomopata.Portanto,enellosdeberealizarseelcariotipodealtaresolucin,medianteelcualsepuedeconocersielpacientepresentaunaanomalacromosmicanumricaoestructural.Laespeciehumanatoleramejorlastrisomasquelasmonosomas,noobstante,solosobrevivenpartedeaquellosindividuosquetienentrisomasdeloscromosomasmspequeos(trisomas21,18,13).Lasaneuploidaspornodisyuncinsonmsfrecuentesenloscromosomassexualesqueenlosautosomas(GalnGmez,2002).

Dentrodelascromosomopatas,sedistinguendosgrandesgrupos:1.anomalasconstitucionales,conlasquelapersonanace2.anomalasadquiridas,quesurgenenalgnmomentodespusdelnacimiento.Lasprimeras,seasocianamalformacionescongnitasdetodotipo,yademselretardomentalesinvariable,exceptoparalasaberracionesqueafectanelnmerodecromosomassexuales,enlascualespredominanlosproblemasdeinfertilidad.Entrelasanomalasconstitucionalesnumricas,eldefectocromosmicomsfrecuenteenrecinnacidoseslatrisoma21queoriginaelsndromedeDownestesepresentaen1:600a1:800bebs.ElsndromedeDowneslacausamscomnderetardomentalsevero.

Caberesaltar,quelasmonosomasautosmicas(2n1,ausenciadeunodeloscromosomas)solohansidoobservadasenabortosdelprimertrimestre,porloqueseconsiderannoviables.Sehanplanteadodoshiptesisquetratandeexplicarestabajaviabilidadenmonosmicos.Laprimera,sostienequeestacondicinpermitiralaexpresindealelosletalesrecesivospresentesencopianicaenlosmonosmicos,quepasaraninadvertidosenheterocigotos,quellevanunalelonormalenunodeloscromosomas.Lasegundasostieneque,eslanecesidaddetenerdosisdeproductosgnicosequilibrados,queestndescompensadasenlosmonosmicos.Sinembargo,algunasmonosomasparcialessonviables,entreellaslaquesepresentaenmayorfrecuenciaennacidosvivos,eslaprdidadeuncortofragmentodelbrazocortodelcromosomacinco(5p),queoriginaunagamaparticulardeanomalasqueseconocecomosndromedemaullidodegato,caracterizadoporgenerarretardomentalsevero,microcefaliayunaspectofacialespecficoconnotablehipertelorismo(ThompsonyThompson,1979).

Latranslocacinesunaanomalaestructuralqueconsisteenlatransferenciadepartedeuncromosomaaotronohomlogo.Casisiempre,sonrecprocas,yenelcasodetranslocacionesrobertsonianas(tambinconocidascomofusionescntricas),escomnnotenerefectosfenotpicosnotables,porloquepuedenpasarinadvertidasenlosportadores,ysoloserdetectadasporelnacimientodehijosconcomplementosnobalanceados,quepresentanmltiplesanomalas.Sonfrecuentesentreloscromosomasacrocntricos(gruposDyG)ypuedendarlugaralaformacindegametosdesequilibradosyporelloimplicanriesgodedescendenciaanormal.Porlotanto,losportadoresdetranslocacionesbalanceadas,sinsignosnisntomasespecficos,sondiagnosticadosenlaconsultagenticaporpresentarproblemasdeinfertilidad,abortosrecurrentesoporelnacimientodeunhijomultimalformado(Cicconeetal.,2005).EnlaFig.8sepresentaelcasodeunniocontrisoma13portranslocacin,hijodeunportadordelatranslocacinbalanceada.Lascromosomopatasconstitucionalesdecualquiertipoafectana1:156recinnacidos,y1:500personassonportadorassanasdealgntipoderearreglocromosmicobalanceado,quenoleocasionaproblemaaellamisma,perospuedesergraveparasudescendencia(CastroVolio,2004).

Sinembargo,sehanreportadocasosdetranslocacionesrecprocas,aparentementebalanceadas,bajolapticadelacitogenticaclsica,enindividuosconanomalasfenotpicasyretardomental.Enestoscasos,sedebesospecharla



presenciaderearregloscomplejosdesbalanceados,queconcitogenticaclsicanopuedenserdetectados,porloqueestudiosdecitogenticamoleculardebenserrecomendados(Cicconeetal.,2005).Porotrolado,lasanomalascromosmicasadquiridassoncausadegranvariedaddecnceres.Elanlisiscitogenticodeclulastumoraleshareveladolapresenciadealteracionescromosmicasclonalesenmsde30.000neoplasiashumanas.Hoysabemosquelapresenciadedeterminadasalteracionescromosmicasaportainformacinimportanteconvalordiagnsticoypronsticoenneoplasiashematolgicasytumoresslidos(Patel,2000Rowley,2000).DesdelaobservacindeNowellyHungerford,1960,enpacientesconleucemiamieloidecrnicadeunpequeocromosomaalquedenominPhiladelphia(Ph),originadoporunatranslocacinentreloscromosoma9y22,asociandosupresenciaaunpronsticomuydesfavorableenpacientesdiagnosticadosconleucemiaagudalinfoblstica.Estaobservacinllevaraaunaactitudteraputicadistintaymsagresiva,quesisedetectaraenelmismodiagnsticounaalteracincromosmicadebuenpronstico,comoporejemplouncariotipohiperdiploidedemsde50cromosomas(Calasanz,2001).

Elanlisiscitogenticoconvencionalparatumoresslidospresentaunaltoniveldecomplejidad,fundamentalmenteporaspectosmetodolgicosquehanfrenadolaincorporacindeesteestudioenlarutinadiagnsticacomocomplementoaldiagnsticoanatomopatolgico(GalnGmez,2002).Entrelosproblemasquesepresentanenelprocesamientodemuestrasdetumor,cabedestacarlabajaviabilidadcelulardebidoanecrosisdelamuestra,necesidaddedisgregacinenzimticadeltejido,contaminacinmicrobiana,contaminacinconclulasnormalesybajacalidadycantidaddemetafasesanalizablesentreotros.Adicionalmente,debidoaltiempodemanifestacinclnicadelamayorpartedetumores,escomnencontrarenelloslaocurrenciadealteracionescromosmicasmuycomplejasyvariables,conlapresenciadevariosclones,loquehacedifcildeterminarcambiosylasecuenciadestosparadefinirlalneaprincipalylasderivadas.

Indudablementelastcnicasdecitogenticamoleculareinterfsica,sonunaherramientafundamentalparadefinirrearregloscomplejosadquiridosenlaevolucindelneastumorales.Lalistacompletadealteracionescromosmicasygenesimplicadosenleucemiasyneoplasiaspuedeserconsultadaen(NCBI,2010:http://www.ncbi.nlm.nih.gov/cancerchromosomes).Actualmenteesmuyimportantelacolaboracinentrecitogenticaybiologamolecular,conelfindeencontrarunmayornmeroderegionesgenmicasquepuedansercandidatasdeteneractividadoncognica(Espinetetal.,2011).

ESTUDIOSCITOGENTICOS:APLICACIONESEVOLUTIVAS

DesdequeMichaelWhiteescribien1978sulibroModesofSpeciation(White,1978),unaampliagamadetrabajossehanpublicadoparaentenderesteproceso.Dentrodeestascontribuciones,lasdemayorvalorenarasdecomprenderlosmecanismosgenticosenlaespeciacin,provienenfundamentalmentededosreas.Enprimerlugar,losestudiossobrelosefectosenlafertilidadyviabilidaddelosrearregloscromosmicosestructuralesenhbridosinterracialesy/ointerespecficos,quehanprovedoevidenciasdirectasdelpapeldelasreorganizacionescromosmicasenlaespeciacin.Ensegundolugar,estnlosestudiosenreascomobioqumicaotcnicasmolecularesrecientementedesarrolladasparaabordarproblemasdeespeciacinenplantasoanimales(King,1993).

Hayvariosejemplosquemuestranquelosrearregloscromosmicosestnasociadosaespeciacin.Semencionanteriormentelafusincromosmicaqueoriginaelcromosoma2enhumanos.Bowersetal.,2003,asociesterearregloconlaadquisicindelbipedismocaractersticodeHomnidos,queestnreguladosporgeneshometicos(HOXD9D10),localizadosenelcromosomados,loquesugiereunafuertepresindeseleccinenlosportadoresdelafusinyunarpidaseparacin(especiacin)delaspoblaciones.Adicionalmente,envariosgruposdeprimatesdelnuevomundoparticularmenteenlosgnerosAotusyCallicebus,sehademostradoquecambiosdrsticosenlosnmeroscromosmicosentrelasespeciesdelgnero,hansidooriginadospormltiplesrearregloscromosmicos,quemodificanlosnmeroscromosmicosentrelasespecies,haacompaadolosprocesosdeespeciacin,acompaadosdeunabajadiferenciacinmorfolgica,porloqueelestudiocromosmicoconstituyeunaherramientaindispensableparalaclasificacindeestosorganismos(Buenoetal.,2004Buenoetal.,2006DefleryBueno,2003DefleryBueno,2007Defleretal.,2010).LafamiliaEquidae(caballos)esnotableporlarpidatasadeevolucincromosmica(Bushetal.,1977).Elcaballodomsticotiene64cromosomas,entantoqueEquusferusprzewalskii(unaespeciedecaballomongoliano,hoyenpeligrodeextincin)tiene66cromosomas.Ladiferenciaentreestosdoscariotiposesunasimplefusinfisindedoscromosomasacrocntricosdelcaballomongoliano(cromosomas23y24)paraformarelcromosomacincodeloscaballosdomsticos.Escomnencontrarhbridosentrelasdiferentesespeciesdeequinos,perotodosloshbridossonestriles,siendoelejemplomsconocidolasmulas,productodelcruceentreuncaballoyunaburra(Equusasinus).AdicionalmentesegnYangetal.,2003,sepuedendocumentarnumerosastranslocacionesrobertsonianas,fusionesrepetidas(entndem)yvariasinversionesalcompararelcariotipodecaballosconeldezebras(Equusburchelli,2n=44).

OBrienetal.,2006,reportanqueenciervosdelaindia(gneroMuntiacus)esposibleencontrarespeciescon44autosomasacrocntricosyunparsexual(M.reveesi),yotrasespeciesdelgneroconnmerosmuyreducidos2n=6enhembrasy2n=7enmachosconunatranslocacindelcromosomaYaunautosoma(M.muntjak).Adicionalmente,aunenlosmismosgrupos,gnerosconmuybajatasaderearregloscromosmicosmanteniendoasunarelativa



homogeneidadenloscomplementos,peroconbuenadiferenciacinmorfolgicayecolgicaensuespeciacin,loquehallevadoaqueexistaunaampliacontroversia,aunnocompletamenteresueltaencuantoalpapelquetienenlosrearreglosenlosprocesosdeespeciacin(Reig,1989Rieseberg,2001Forsdyke,2004).Desdelosaos90sehandesarrolladotcnicasqueunencitogenticaclsicaconnuevastecnologasdegenmicacomparativaentrelascualesseencuentraelpintadocromosmico,quesebasaenhibridacininsitufluorescenteconsondasdecromosomasdeunaespeciedeterminadasobrepreparacionescromosmicasdeotraespeciediferente.PorZooFISH,seentiendelaaplicacindesondasdepintadocromosmicodeunaespecie,queenmuchoscasoslamsempleadaeshumana,sobremetafasesdeotrasespecies,conelfindeestablecerlasreorganizacionesintercromosmicaseintracromosmicasocurridasenlaevolucin(Ruiz,2003).Losanlisiscomparativosporpintadocromosmico,detectanhomologasanivelmolecularypermitenlacomparacinrpidayeficienteentremuchasespecies(Graphodatsky,2007).SehanrealizadocomparacionesporhibridacinZooFISHendiferentesespecies,deprimates,encontrando,porejemplohomologacompletaentrehumanosymicoscapuchinos(Platyrrhini)enlasregioneseucromticas(Richardetal.,1996).

Losejemplosanteriores,muestrancomoelbarajamientodeinformacingentica,originadaporcambiosdeposicindesegmentoscromosmicosconlosrearregloscromosmicos(inversiones,translocaciones,fusionescntricas),hansidounagenteimportanteenladiversificacindeespecies,comoloevidencialacomparacindelcariotipohumanoconeldesusancestrosprimatesy/oestudiosfilogenticosendiferentesgrupos(White,1969White,1975Carboneetal.,2002Wienberg,2004).

Elgenomadeaproximadamente150especiesdemamferoshasidoestudiadomediantepintadocromosmico,paraloquesehanempleandosondashumanas,identificandoenestasespeciesporlomenos70cromosomaspositivosparalassondashumanas.Elpintadocromosmicopermitedetectarhomologasanivelmolecular,porloqueesunmtodorpidoyeficienteparalacomparacininterespecfica.Loanteriorhapermitidoacumularinformacinsuficientepararealizarunadiscusincompresivadecmohaocurridolaorganizacinyevolucindelosgenomasdemamferos,confirmandolasobservacionesrealizadasenestudiosanterioresconbandascromosmicas,enlosqueseencontraronsegmentoscromosmicosconservadosporvariosmillonesdeaos,comoelcromosomaX,ancestralentodoslosmamferos(Graphodatsky,2007).

Sindudaelanlisisgenmicocomparativoenmamferosescomplejo,mostrandoimportantesdiferenciasenlospatronesdecambioentrediferentesespecies,porloqueseesperaque,losanlisisgenmicoscomparativosseanclaveparadilucidarlaorganizacindelosgenomas,ladistribucindelosgenesenloscromosomasyladistribucinycomposicindelossitiosderupturaylasfuerzasquedirigenlaevolucindelosgenomas(Murphyetal.,2001)

NUEVASHERRAMIENTASENESTUDIOSCROMOSMICOS

Estaeraposgenmica,tambinhaincididoenlasherramientascitogenticasparaelestudioylaevaluacindecromosomas,fundamentalmenteconlaintegracindeherramientasderivadasdelosavancesengenticamolecular,quesinduda,hanincrementadolaresolucindeestetipodeestudios,hastaelpuntoenquesehaplanteadosilacitogenticamolecularpuederemplazarlacitogenticaclsicaysuabordajeclsicodeevaluacindebandas(Salmanetal.,2004).Desdeladcadade1980a1990sedesarrolllacitogenticamolecular,queseconsideraunarevolucinaldescubriralteracionessubmicroscpicas,consondasespecficasdegenes,segmentoscromosmicos,regionescentrmericasotelmericascromosomaespecfico,quedetectanfusionesderegionescromosmicasparticularescomprometidasentranslocaciones,quepermitenresolverpreguntas,inclusoavecesenausenciademetafases,observandolassealesenncleosinterfsicosporloquesehadenominadocitogenticainterfsica(Gray,1992).

Enloslaboratoriosdecitogenticahoyendasonfundamentaleslastcnicasdehibridacinfluorescenteinsitu(FISH)ehibridacingenmicacomparativa(CGH),quepermitenidentificaranomalascromosmicasmuypequeasnoobservablesconotrasmetodologasclsicas.

Adicionalmente,latcnicademltipleFISH(MFISH)ohibridacininsituconfluorescenciadetodosloscromosomas,seestutilizandoenelmundoenlaltimadcada,loquehacausadorevueloporlaintroduccindecoloresenlacitogenticatradicionalmentegris(Castilloetal.,2002).Sindudaestatcnicafacilitadeformaimportantelaresolucinderearregloscomplejos,deformaclaraysimpleeinequvoca,peroanestunpocofueradelalcancedelcomndelaboratoriosdecitogentica,principalmenteporcostodelapruebay,porquerequierelaactualizacindelosequipos,enmateriadefiltrosrequeridosparapoderidentificarcadaunodeloshomlogos.Senecesitancincofluorocromos(concapacidadcombinatorialde31)paradistinguirlos24cromosomas,porhibridacindejuegosdesondasdeDNAcromosomaespecficas(Castilloetal.,2002).

Eldesarrollodetcnicasdehibridacininsituconfluorescencia(FISH)hasupuestounenormeavanceenlacitogenticaclnica,particularmenteencncer,especialmenteenlaevaluacindetumoresslidos.EnlaactualidadlatcnicaFISHtienenumerosasvariantestecnolgicascomohibridacingenmicacomparada(CGH),cariotipoespectral(SKYFISH)omultiplexFISH(MFISH),entreotras.Todasellas,yotrasms,constituyenunanuevadisciplinadenominadacitogenticamolecularyproporcionannuevosmtodos,msprecisos,dedeteccinde



alteracionescromosmicasenclulastumorales(Calasanz,2001).

CONCLUSIONES

Elestudiodeloscromosomashacontribuidoalacomprensindelaherenciadelosgenes,mostrandoclaramentecomosepresentalasegregacindestosenlameiosis.Estudioscitogenticoscomparativoshanmostradoquenumerososrearregloscromosmicoshanocurridoenlosprocesosdediversificacinevolutivadelosdiferentesgruposyestospuedenserevidenciadosmediantetcnicasdecitogenticaconvencionaly/omolecular(ZooFISHhibridizacingenmicacomparativa).

Enhumanos,losestudioscromosmicospermitendiagnosticarunconjuntodesndromesgenticos,originadosporerroresmitticosomeiticos(enladisyuncincromosmica),queoriginanindividuosportadoresdefrmulascromosmicasanmalasenestructuraynmero,queengeneraloriginanseverasfallasenelcrecimiento,desarrollomentaloconfallasfuncionalesendiferentesrganos,porexcesodegenes(trisoma)odficitdeinformacincuandohaymonosomastotales(noviables)oparciales,comoeselcasodelsndromedemaullidoegato(5p).

Laexposicinaagentesclastognicosymutgenosambientalespuedeoriginaranomalascromosmicasadquiridas,caractersticasdenumerososcanceres.Eldiagnsticocitogenticodelosdistintosclonescelularespresentesenneoplasias,esunaherramientaimportanteeneldiagnstico,pronstico,yhapermitidoidentificarsubgruposclnicosasociadosacambioscromosmicosespecficosparticularmenteenhemopatasmalignas.Desdeelpuntodevistaclnico,sepuedeverclaramentequelautilizacindelastcnicascitogenticaspuedetenerventajaseinconvenientes(resolucin)enlosanlisisgenticos,contribuyendoconlosdiagnsticosypronsticosdevariasneoplasias.Puedeconcluirsequeactualmentelasnumerosastcnicascitogenticassoncomplementariasynuncaexcluyentesdeotrosanlisismoleculares.

Indudablemente,losavancesrecientesenelcampodelagenticamolecular,constituyenuncomplementoimportanteparacitogenetistas,yaqueenriquecenlainformacinqueaportaelestudiocitogentico.Porotrolado,eldesarrollodetcnicasmoleculareshaintroducidounanuevadimensinenelestudioycomprensindelpapeldeloscambioscromosmicos,tantoenestudiosevolutivosycomparativosdeespecies,comoenlagnesisdetumores,porloqueenunfuturoprximocitogenetistasygenetistasmolecularesdeberntrabajarcoordinadosparaaportarunamayorinformacinsobreelorigenydesarrollodelosdiferentesrearreglos.

AGRADECIMIENTOS

DepartamentodeBiologa,FacultaddeCiencias,UniversidadNacionaldeColombia,sedeBogot.

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