Cromosoma X

El cromosoma X es uno de los dos cromosomas determinantes del sexo (alosomas) en muchos organismos, incluidos los mamíferos (el otro es el cromosoma Y), y se encuentra tanto en hombres como en mujeres. Es parte del sistema de determinación del sexo XY y del sistema de determinación del sexo XO. El cromosoma X recibió su nombre por sus propiedades únicas por parte de los primeros investigadores, lo que resultó en nombrar a su contraparte cromosoma Y, por la siguiente letra del alfabeto, luego de su descubrimiento posterior.

Descubrimiento

Se notó por primera vez que el cromosoma X era especial en 1890 por Hermann Henking en Leipzig. Henking estaba estudiando los testículos de Pyrrhocoris y notó que un cromosoma no participaba en la meiosis. Los cromosomas se denominan así debido a su capacidad para absorber la tinción (croma en griego significa color). Aunque el cromosoma X se podía teñir tan bien como los demás, Henking no estaba seguro de si se trataba de una clase diferente de objeto y, en consecuencia, lo llamó elemento X, que más tarde se convirtió en cromosoma X después de que se estableció que en realidad era un cromosoma.

La idea de que el cromosoma X recibió su nombre por su similitud con la letra "X" es errónea. Todos los cromosomas normalmente aparecen como una mancha amorfa bajo el microscopio y adquieren una forma bien definida solo durante la mitosis. Esta forma tiene una vaga forma de X para todos los cromosomas. Es pura coincidencia que el cromosoma Y, durante la mitosis, tenga dos ramas muy cortas que pueden verse fusionadas bajo el microscopio y aparecer como el descendiente de una forma de Y.

Clarence Erwin McClung sugirió por primera vez que el cromosoma X estaba involucrado en la determinación del sexo en 1901. Después de comparar su trabajo sobre langostas con el de Henking y otros, McClung notó que solo la mitad de los espermatozoides recibieron un cromosoma X. Llamó a este cromosoma un cromosoma accesorio e insistió (correctamente) en que era un cromosoma propio, y teorizó (incorrectamente) que era el cromosoma determinante masculino.

Patrón de herencia

Luke Hutchison notó que un número de posibles ancestros en la línea de herencia del cromosoma X en una generación ancestral determinada sigue la secuencia de Fibonacci. Un individuo masculino tiene un cromosoma X, que recibió de su madre, y un cromosoma Y, que recibió de su padre. El varón cuenta como el "origen" de su propio cromosoma X (), y en la generación de sus padres, su cromosoma X provino de un solo padre (). La madre del varón recibió un cromosoma X de su madre (la abuela materna del hijo) y uno de su padre (el abuelo materno del hijo), por lo que dos abuelos contribuyeron al cromosoma X del descendiente masculino (). El abuelo materno recibió su cromosoma X de su madre y la abuela materna recibió cromosomas X de ambos padres, por lo que tres bisabuelos contribuyeron al cromosoma X del descendiente masculino (). Cinco tatarabuelos contribuyeron al cromosoma X del descendiente masculino (), etc. (Tenga en cuenta que esto supone que todos los ancestros de un descendiente dado son independientes, pero si se rastrea alguna genealogía lo suficientemente atrás en el tiempo, los ancestros comienzan a aparecer en múltiples líneas de la genealogía, hasta que finalmente, aparece un fundador de población en todas las líneas de la genealogía).

Humanos

Función

El cromosoma X en humanos abarca más de 153 millones de pares de bases (el material de construcción del ADN). Representa alrededor de 800 genes que codifican proteínas en comparación con el cromosoma Y que contiene alrededor de 70 genes, de 20 000 a 25 000 genes totales en el genoma humano. Cada persona suele tener un par de cromosomas sexuales en cada célula. Las mujeres suelen tener dos cromosomas X, mientras que los hombres suelen tener un cromosoma X y uno Y. Tanto los hombres como las mujeres retienen uno de los cromosomas X de su madre, y las mujeres retienen el segundo cromosoma X de su padre. Dado que el padre conserva su cromosoma X de su madre, una mujer humana tiene un cromosoma X de su abuela paterna (del lado del padre) y un cromosoma X de su madre. Este patrón de herencia sigue los números de Fibonacci en una profundidad ancestral determinada.

Los trastornos genéticos que se deben a mutaciones en los genes del cromosoma X se describen como ligados al cromosoma X. Si el cromosoma X tiene un gen de enfermedad genética, siempre causa enfermedad en pacientes masculinos, ya que los hombres tienen solo un cromosoma X y, por lo tanto, solo una copia de cada gen. Las hembras, en cambio, pueden mantenerse sanas y solo ser portadoras de enfermedades genéticas, ya que tienen otro cromosoma X y posibilidad de tener una copia sana del gen. Por ejemplo, la hemofilia y el daltonismo rojo-verde vienen de familia de esta manera.

El cromosoma X lleva cientos de genes, pero pocos, si es que alguno, tienen algo que ver directamente con la determinación del sexo. En las primeras etapas del desarrollo embrionario de las mujeres, uno de los dos cromosomas X se desactiva de forma permanente en casi todas las células somáticas (células que no sean óvulos ni espermatozoides). Este fenómeno se denomina inactivación del cromosoma X o lionización y crea un cuerpo de Barr. Si la inactivación de X en la célula somática significara una desfuncionalización completa de uno de los cromosomas X, aseguraría que las mujeres, como los hombres, tuvieran solo una copia funcional del cromosoma X en cada célula somática. Anteriormente se suponía que este era el caso. Sin embargo, investigaciones recientes sugieren que el cuerpo de Barr puede ser más activo biológicamente de lo que se suponía anteriormente.

La inactivación parcial del cromosoma X se debe a la heterocromatina represiva que compacta el ADN e impide la expresión de la mayoría de los genes. La compactación de heterocromatina está regulada por Polycomb Repressed Complex 2 (PRC2).

Genes

Número de genes

Las siguientes son algunas de las estimaciones del recuento de genes del cromosoma X humano. Debido a que los investigadores utilizan diferentes enfoques para la anotación del genoma, sus predicciones del número de genes en cada cromosoma varían (para obtener detalles técnicos, consulte la predicción de genes). Entre varios proyectos, el proyecto de secuencia de codificación de consenso colaborativo (CCDS) adopta una estrategia extremadamente conservadora. Por lo tanto, la predicción del número de genes de CCDS representa un límite inferior en el número total de genes codificantes de proteínas humanas.

Lista de genes

La siguiente es una lista parcial de genes en el cromosoma X humano. Para obtener una lista completa, consulte el enlace en el cuadro de información a la derecha.

• AD16: codifica la proteína 16 de la enfermedad de Alzheimer
• AIC: proteína codificante AIC
• APOO: proteína codificante Apolipoproteína O
• ARMCX6: proteína codificante Repetición de Armadillo que contiene 6 ligado a X
• BEX1: proteína codificante Proteína 1 ligada al X expresada en el cerebro
• BEX2: proteína codificante Proteína 2 ligada al X expresada en el cerebro
• BEX4: proteína codificante expresada en el cerebro, ligada al X 4
• CCDC120: proteína codificante Dominio de bobina enrollada que contiene proteína 120
• CCDC22: proteína codificante Dominio de bobina en espiral que contiene 22
• CD99L2: proteína 2 similar al antígeno CD99
• CDR1-AS: proteína codificante de ARN antisentido CDR1
• CHRDL1: proteína codificante similar a Chordin 1
• CMTX2 que codifica la proteína Neuropatía de Charcot-Marie-Tooth, ligada al cromosoma X 2 (recesiva)
• CMTX3 que codifica la proteína Charcot-Marie-Tooth neuropatía, ligada al X 3 (dominante)
• CT45A5: proteína codificante Familia de antígenos de cáncer/testículo 45, miembro A5
• CT55: proteína codificante Cáncer/antígeno testicular 55
• CXorf36: proteína codificante proteína hipotética LOC79742
• CXorf57: proteína codificante Cromosoma X marco de lectura abierto 57
• CXorf40A: Marco de lectura abierto del cromosoma X 40
• CXorf49: marco de lectura abierto del cromosoma X 49. proteína codificante
• CXorf66: proteína codificante Cromosoma X Marco de lectura abierto 66
• CXorf67: proteína codificante Proteína no caracterizada CXorf67
• DACH2: proteína codificante homólogo 2 de Dachshund
• EFHC2: dominio de mano EF de proteína codificante (terminal C) que contiene 2
• ERCC6L que codifica la proteína ERCC reparación por escisión 6 similar, punto de control del ensamblaje del huso helicasa
• F8A1: proteína del intrón 22 del factor VIII
• FAM104B: proteína codificante Familia con similitud de secuencia 104 miembro B
• FAM120C: familia de proteínas codificantes con similitud de secuencia 120C
• FAM122B: Familia con similitud de secuencia 122 miembro B
• FAM122C: familia de proteínas codificantes con similitud de secuencia 122C
• FAM127A: proteína de caja CAAX 1
• FAM50A: Familia con similitud de secuencia 50 miembro A
• FATE1: proteína de transcripción expresada en testículos fetales y adultos
• FMR1-AS1: codifica un ARN no codificante largo FMR1 ARN antisentido 1
• FRMPD3: proteína codificante FERM y dominio PDZ que contiene 3
• FRMPD4: proteína codificante FERM y dominio PDZ que contiene 4
• FUNDC1: proteína codificante del dominio FUN14 que contiene 1
• FUNDC2: proteína 2 que contiene el dominio FUN14
• GAGE12F: codifica la proteína 12F del antígeno G
• GAGE2A: que codifica la proteína 2A del antígeno G
• GATA1: codifica el factor de transcripción GATA1
• GNL3L que codifica proteína G proteína nucleolar 3 similar
• GPRASP2: proteína de clasificación 2 asociada al receptor acoplado a proteína G
• GRIPAP1: proteína codificante proteína 1 asociada a GRIP1
• GRDX: proteína codificante de la enfermedad de Graves, susceptibilidad a, ligada al cromosoma X
• HDHD1A: enzima codificante de la proteína 1A que contiene el dominio de hidrolasa similar a la deshalogenasa haloácida
• HS6ST2: proteína codificante heparán sulfato 6-O-sulfotransferasa 2
• ITM2A: proteína codificante Proteína integral de membrana 2A
• LAS1L: proteína codificante proteína similar a LAS1
• LINC01420: proteína codificante Proteína de ensamblaje de nucleosoma 1 como 3
• LOC101059915: codifica la proteína *LOC101059915
• MAGEA2: proteína codificante del antígeno 2 asociado al melanoma
• MAGEA5: proteína codificante de la familia de antígenos de melanoma A, 5
• MAGEA8: proteína codificante de la familia de antígenos de melanoma A, 8
• MAGED4B: proteína codificante del antígeno D4 asociado al melanoma
• MAGT1: proteína codificante Proteína transportadora de magnesio 1
• MAGED4: proteína codificante miembro de la familia MAGE D4
• MAP3K15: proteína codificante proteína quinasa quinasa quinasa 15 activada por mitógeno
• MBNL3: proteína codificante proteína 3 similar a Muscleblind
• MBTPS2: enzima codificante Proteasa del sitio 2 del factor de transcripción unido a membrana
• MCT-1: proteína codificante MCTS1, factor de reinicio y liberación
• MIR106A: codificando microARN MicroARN 106
• MIR222: codificando microARN MicroARN 222
• MIR361: codificando microARN MicroARN 361
• MIR503: codificando microARN MicroARN 503
• MIR6087: codificando microARN MicroARN 6087
• MIR660: codificando microARN MicroARN 660
• MIRLET7F2: proteína codificante MicroARN let-7f-2
• MORF4L2: proteína codificante Proteína 2 similar al factor de mortalidad 4
• MOSPD1: proteína codificante Dominio de esperma móvil que contiene 1
• MOSPD2: proteína codificante Dominio de esperma móvil que contiene 2
• NAP1L3: proteína codificante Proteína de ensamblaje de nucleosoma 1 como 3
• NKRF: proteína codificante del factor represor de NF-kappa-B
• NRK: enzima codificante proteína quinasa relacionada con Nik
• OTUD5: proteína codificante OTU deubiquitinasa 5
• PASD1: proteína codificante proteína 1 que contiene el dominio PAS
• PAGE1: proteína codificante miembro de la familia PAGE 1
• PAGE2B: proteína 2B del miembro de la familia PAGE que codifica
• PBDC1: codifica una proteína de función no establecida
• PCYT1B: enzima codificante Colina-fosfato citidililtransferasa B
• PIN4: enzima codificante Peptidil-prolil cis-trans isomerasa que interactúa con NIMA 4
• PLAC1: proteína codificante proteína 1 específica de placenta
• PLP2: proteína codificante Proteolipid protein 2
• RPA4: proteína codificante Proteína de replicación A subunidad de 30 kDa
• RPS6KA6: proteína codificante Proteína ribosómica S6 quinasa, 90 kDa, polipéptido 6
• RRAGB: proteína codificante de la proteína B de unión a GTP relacionada con Ras
• RTL3: proteína codificante Retrotransposon Gag como 3
• SFRS17A: proteína codificante del factor de empalme, 17A rica en arginina/serina
• SLC38A5: proteína codificante Familia de transportadores de solutos 38 miembro 5
• SLITRK2: proteína codificante SLIT y proteína 2 similar a NTRK
• SMARCA1: proteína codificante Probable activador global de la transcripción SNF2L1
• SMS: enzima codificante Espermina sintasa
• SPANXN1: proteína codificante miembro N1 de la familia SPANX
• SPANXN5: proteína codificante miembro de la familia SPANX N5
• SPG16: proteína codificante Paraplejía espástica 16 (complicada, recesiva ligada al cromosoma X)
• SSR4: proteína codificante subunidad delta de proteína asociada a translocon
• TAF7L: proteína codificante similar al factor 7 asociado a la proteína de unión a la caja TATA
• TCEAL1: proteína codificante Factor de elongación de la transcripción A similar a una proteína 1
• TCEAL4: proteína codificante Factor de elongación de la transcripción A similar a la proteína 4
• TENT5D: proteína codificante Terminal nucleotidiltransferasa 5D
• TEX11: proteína codificante Testículos expresados ​​11
• THOC2: proteína codificante de la subunidad 2 del complejo THO
• TMEM29: proteína codificante Proteína FAM156A
• TMEM47: proteína codificante Proteína transmembrana 47
• TMLHE: enzima codificante Trimetillisina dioxigenasa, mitocondrial
• TNMD que codifica la proteína Tenomodulina (también conocida como tendin, myodulin, Tnmd y TeM)
• TRAPPC2P1 que codifica la subunidad 2 del complejo de partículas de proteínas de tráfico
• TREX2: enzima codificante Tres exonucleasa 2 de reparación principal
• TRO: proteína codificante trofinina
• TSPYL2: proteína codificante Proteína 2 similar a la codificación Y específica de los testículos
• TTC3P1: proteína codificante Tetratricopéptido repetir dominio 3 pseudogén 1
• USP51: enzima codificante de ubiquitina carboxilo-terminal hidrolasa 51
• VSIG1: proteína codificante V-set y dominio de inmunoglobulina que contiene 1
• YIPF6: proteína codificante Proteína YIPF6
• ZC3H12B: proteína codificante ZC3H12B
• ZCCHC18: proteína codificante Dedo de zinc tipo CCHC que contiene 18
• ZFP92: proteína codificante ZFP92 proteína con dedos de zinc
• ZMYM3: proteína codificante Dedo de zinc Proteína tipo MYM 3
• ZNF157: proteína codificante Proteína con dedos de zinc 157
• Proteína que codifica ZNF182 Proteína con dedos de zinc 182
• ZNF275: proteína codificante Proteína con dedos de zinc 275
• ZNF674: proteína codificante Proteína con dedos de zinc 674

Estructura

Está teorizado por Ross et al. 2005 y Ohno 1967 que el cromosoma X se deriva al menos parcialmente del genoma autosómico (no relacionado con el sexo) de otros mamíferos, como lo demuestran las alineaciones de secuencias genómicas entre especies.

El cromosoma X es notablemente más grande y tiene una región de eucromatina más activa que su homólogo del cromosoma Y. La comparación adicional de X e Y revela regiones de homología entre los dos. Sin embargo, la región correspondiente en Y parece mucho más corta y carece de regiones que se conservan en X en todas las especies de primates, lo que implica una degeneración genética para Y en esa región. Debido a que los hombres tienen solo un cromosoma X, es más probable que tengan una enfermedad relacionada con el cromosoma X.

Se estima que alrededor del 10% de los genes codificados por el cromosoma X están asociados con una familia de genes "CT", llamados así porque codifican marcadores que se encuentran tanto en las células tumorales (en pacientes con cáncer) como en los testículos humanos. (en pacientes sanos).

Papel en la enfermedad

Anomalías numéricas

Síndrome de Klinefelter:

• El síndrome de Klinefelter es causado por la presencia de una o más copias adicionales del cromosoma X en las células de un hombre.
• Los hombres con síndrome de Klinefelter suelen tener una copia extra del cromosoma X en cada célula, para un total de dos cromosomas X y un cromosoma Y (47,XXY). Es menos común que los hombres afectados tengan dos o tres cromosomas X adicionales (48,XXXY o 49,XXXXY) o copias adicionales de los cromosomas X e Y (48,XXYY) en cada célula. El material genético adicional puede conducir a una estatura alta, discapacidades de aprendizaje y lectura y otros problemas médicos. Cada cromosoma X adicional reduce el coeficiente intelectual del niño en aproximadamente 15 puntos, lo que significa que el coeficiente intelectual promedio en el síndrome de Klinefelter se encuentra en general en el rango normal, aunque por debajo del promedio. Cuando hay cromosomas X y/o Y adicionales en 48,XXXY, 48,XXYY o 49,XXXXY, los retrasos en el desarrollo y las dificultades cognitivas pueden ser más graves y puede presentarse una discapacidad intelectual leve.
• El síndrome de Klinefelter también puede resultar de un cromosoma X adicional en solo algunas de las células del cuerpo. Estos casos se denominan mosaico 46,XY/47,XXY.

Síndrome triple X (también llamado 47,XXX o trisomía X):

• Este síndrome resulta de una copia adicional del cromosoma X en cada una de las células de una mujer. Las mujeres con trisomía X tienen tres cromosomas X, para un total de 47 cromosomas por célula. El coeficiente intelectual promedio de las mujeres con este síndrome es de 90, mientras que el coeficiente intelectual promedio de los hermanos no afectados es de 100. Su estatura en promedio es más alta que la de las mujeres normales. Son fértiles y sus hijos no heredan la condición.
• Se han identificado mujeres con más de una copia extra del cromosoma X (síndrome 48, XXXX o síndrome 49, XXXXX), pero estas condiciones son raras.

Síndrome de Turner:

• Esto se produce cuando cada una de las células de una mujer tiene un cromosoma X normal y el otro cromosoma sexual falta o está alterado. El material genético faltante afecta el desarrollo y provoca las características de la afección, como la baja estatura y la infertilidad.
• Aproximadamente la mitad de las personas con síndrome de Turner tienen monosomía X (45,X), lo que significa que cada célula del cuerpo de una mujer tiene solo una copia del cromosoma X en lugar de las dos copias habituales. El síndrome de Turner también puede ocurrir si uno de los cromosomas sexuales falta parcialmente o se reorganiza en lugar de faltar por completo. Algunas mujeres con síndrome de Turner tienen un cambio cromosómico solo en algunas de sus células. Estos casos se denominan mosaicos del síndrome de Turner (45,X/46,XX).

Trastornos recesivos ligados al X

La vinculación sexual se descubrió por primera vez en insectos, por ejemplo, el descubrimiento de TH Morgan en 1910 del patrón de herencia de la mutación de ojos blancos en Drosophila melanogaster. Tales descubrimientos ayudaron a explicar los trastornos ligados al cromosoma X en humanos, por ejemplo, la hemofilia A y B, la adrenoleucodistrofia y el daltonismo rojo-verde.

Otros trastornos

El síndrome masculino XX es un trastorno raro, en el que la región SRY del cromosoma Y se ha recombinado para ubicarse en uno de los cromosomas X. Como resultado, la combinación XX después de la fertilización tiene el mismo efecto que una combinación XY, dando como resultado un macho. Sin embargo, los otros genes del cromosoma X también causan feminización.

La distrofia corneal endotelial ligada al cromosoma X es una enfermedad extremadamente rara de la córnea asociada con la región Xq25. La distrofia corneal epitelial de Lisch se asocia con Xp22.3.

Megalocórnea 1 está asociada con Xq21.3-q22

Adrenoleucodistrofia, un trastorno raro y fatal que la madre lleva en la célula x. Afecta solo a los niños entre las edades de 5 y 10 años y destruye la célula protectora que rodea los nervios, la mielina, en el cerebro. La mujer portadora apenas muestra síntomas porque las mujeres tienen una copia de la célula x. Este trastorno hace que un niño que alguna vez estuvo sano pierda todas las habilidades para caminar, hablar, ver, oír e incluso tragar. Dentro de los 2 años posteriores al diagnóstico, la mayoría de los niños con adrenoleucodistrofia mueren.

Papel en las habilidades mentales y la inteligencia

El cromosoma X ha desempeñado un papel crucial en el desarrollo de características seleccionadas sexualmente durante más de 300 millones de años. Durante ese tiempo ha acumulado un número desproporcionado de genes relacionados con las funciones mentales. Por razones que aún no se comprenden, existe una proporción excesiva de genes en el cromosoma X que están asociados con el desarrollo de la inteligencia, sin vínculos obvios con otras funciones biológicas significativas.En otras palabras, una proporción significativa de genes asociados con la inteligencia se transmiten a la descendencia masculina solo de la madre y a la descendencia femenina tanto de la madre como del padre. También ha habido interés en la posibilidad de que la haploinsuficiencia de uno o más genes ligados al cromosoma X tenga un impacto específico en el desarrollo de la amígdala y sus conexiones con los centros corticales involucrados en el procesamiento de la cognición social o el "cerebro social".

Banda citogenética

Investigar

En marzo de 2020, los investigadores informaron que su revisión respalda la hipótesis X desprotegida: según esta hipótesis, una de las razones por las que la vida útil promedio de los hombres no es tan larga como la de las mujeres (en un 18 % en promedio según el estudio) es que tienen un cromosoma Y que no puede proteger a un individuo de los genes dañinos expresados ​​en el cromosoma X, mientras que un cromosoma X duplicado, como el presente en los organismos femeninos, puede garantizar que no se expresen genes dañinos.

En julio de 2020, los científicos informaron sobre el primer ensamblaje completo y sin espacios de un cromosoma X humano.