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Curso: Biblioteca de Biologia > Unidade 16

Lição 4: Genes ligados ao sexo, mutações cromossômicas & herança não-nuclear

Inativação do X

Como fêmeas humanas XX (e outras fêmeas mamíferas) inativam um dos seus cromossomos X em cada célula. Desordens do número de cromossomos sexuais: síndromes de Klinefelter, triplo X e Turner.

Introdução

Ter cromossomos a mais ou faltando geralmene não é uma coisa boa. Inclusive, para a maioria dos cromossomos, ter uma cópia a mais ou a menos é letal para os humanos (causando a morte do embrião no início do desenvolvimento).

Entretanto, fêmeas humanas têm dois cromossomos X (XX), enquanto machos humanos têm apenas um (XY). Por que não causa problemas os homens terem apenas uma cópia do cromossomo X, enquanto as mulheres têm duas?

Inativação do X

Na realidade, o nível de atividade gênica produzida por um único cromossomo X é a "dosagem" normal para um humano. Homens têm essa dosagem porque, bem, eles têm apenas um cromossomo X! As mulheres têm a mesma dosagem por um motivo diferente: elas desligam um de seus dois cromossomos X em um processo chamado inativação do X.

Na inativação do X, um cromossomo X é compactado (ou, como meu professor de introdução à biologia gostava de dizer, "amassado em uma bolinha"), para formar uma estrutura pequena e densa chamada de corpúsculo de Barr. A maioria dos genes no corpúsculo de Barr são inativos, o que significa que eles não são transcritos. O processo de inativação do X foi descoberto pela geneticista britânica Mary F. Lyon, e algumas vezes é chamado de lyonização em sua homenagem

^{1}

Uma mulher tem dois cromossomos X, um do pai e um da mãe. Qual deles ela irá inativar? A inativação do X é um processo aleatório que ocorre separadamente em células individuais durante o desenvolvimento embrionário. Uma célula pode desligar o X paterno, enquanto sua vizinha pode desligar o X materno ao invés. Todas as células descendentes de uma dessas células originais irão manter o mesmo padrão de inativação do X.

Nota interessante: se você fosse um canguru, o que eu acabei de dizer não seria verdade! Nos cangurus e outros marsupiais, é sempre o cromossomo X paterno que passa pela inativação do X.

^{2}

Exemplo de inativação do X: o gato malhado

Um exemplo clássico da inativação do X é visto em gatos. Se uma gata for heterozigota para alelos de pelagem preta e amarela encontrados no cromossomo X, ela irá inativar os dois X (e, assim, os dois alelos do gene para cor de pelo) aleatoriamente em diferentes células durante o desenvolvimento.

O resultado é um padrão de pelagem semelhante a um casco de tartaruga, composto de tufos alternantes de pelo preto e amarelo. Os tufos pretos vêm de grupos de células nas quais o X com o alelo para a cor preta está ativo, enquanto os tufos amarelos vêm das células nas quais o X com o alelo para a cor amarela está ativo.

_Imagem modificada de “6-year old tortoiseshell cat," by Michael Bodega (public domain)._

Embora raramente seja tão fácil de se ver como na pelagem dos gatos, fêmeas humanas também são "mosaico" para quaisquer genes que estejam presentes em diferentes alelos de seus dois cromossomos X.

Agora, você pode estar se perguntando por que as mulheres heterozigotas para um alelo recessivo ligado ao X não exibem a condição associada. Afinal, aproximadamente metade das suas células irá inativar o alelo normal, deixando apenas o alelo causador da doença ativo.

Em diversos casos, parece que ter

50 %

das células com cópia do gene normal é suficiente para apresentar um fenótipo normal ou muito próximo do normal.

Um bom exemplo disso vem da condição ligada ao X em que o indivíduo tem deficiência na visão para as cores vermelho e verde (daltonismo). As mulheres que são portadoras dos alelos para essa condição apresentam uma mistura de células fotorreceptoras funcionais e não funcionais em seus olhos . Entretanto, as células funcionais permitem a elas perceberem o vermelho e o verde bem o bastante para visualizarem normalmente no dia a dia. Em testes laboratoriais mais sensíveis, essas mulheres, de fato, apresentam deficiências sutis na visão quando comparadas com mulheres que não apresentam o alelo

^{3}

Aneuploidias dos cromossomos sexuais

Quando um organismo tem uma cópia a mais ou faltando de um cromossomo, é considerado aneuploide. Aneuploidias envolvendo autossomos (cromossomos não sexuais), especialmente os grandes, são geralmente tão danosos para o desenvolvimento que um embrião aneuploide não consegue sobreviver ao nascimento.

Aneuploidias dos cromossomos X, contudo, tendem a ser muito menos danosas, apesar do fato de o X ser um cromossomo grande. Isso se deve em grande parte à inativação do X. Embora o propósito do sistema de inativação do X seja desligar o segundo X de uma fêmea XX, ele também pode fazer um bom trabalho desligando mais cromossomos X se estiverem presentes.

Exemplos de aneuploidias do cromossomo X incluem:

Síndrome do Triplo X, na qual uma mulher tem um genótipo XXX, o qual ocorre em aproximadamente $1$ ‍ em cada $1,$ ‍ $000$ ‍ recém-nascidas $^{4}$ ‍. Mulheres com um genótipo XXX têm características sexuais femininas e são férteis (capazes de ter crianças). Em alguns casos, a síndrome do triplo X pode estar associada a dificuldades de aprendizado, desenvolvimento tardio de habilidades motoras na criança e problemas com tônus muscular $^{4}$ ‍.
Síndrome de Klinefelter, na qual os homens apresentam um cromossomo X extra, levando a um genótipo XXY. (Em casos raros, a síndrome de Klinefelter pode envolver vários Xs extras, levando a um genótipo XXXY ou XXXXY.) Homens afetados podem ser inférteis ou desenvolver uma menor densidade de pelos corporais e faciais que outros homens. A síndrome de Klinefelter afeta aproximadamente $1$ ‍ em cada $500$ ‍ a $1,$ ‍ $000$ ‍ recém-nascidos do gênero masculino $^{5}$ ‍.

Como as mulheres, homens XXY com a síndrome de Klinefelter irão converter um de seus cromossomos X a corpúsculo de Barr em cada célula. Mulheres triplo X (bem como homens Klinefelter com mais de dois cromossomos X) neutralizam seus Xs extra formando corpúsculos de Barr adicionais. Por exemplo, haveria dois corpúsculos de Barr em uma célula de uma mulher XXX ou de um homem XXXY.

Na síndrome de Turner, a mulher é desprovida de parte, ou mesmo da totalidade de um de seus cromossomos X (deixando-a com apenas um X funcional). Pessoas com essa desordem se desenvolvem como mulher, mas comumente têm baixa estatura e podem exibir sintomas como infertilidade e dificuldades de aprendizagem. A síndrome de Turner ocorre em aproximadamente em

1

a cada

2.

500

recém-nascidas

^{6}

. Ela geralmente tem efeitos relativamente amenos pois os humanos normalmente só têm um cromossomo X ativo nas células do corpo de qualquer jeito.

Teste seu conhecimento

Embora a maioria dos gatos malhados sejam fêmeas, uma ninhada de gatinhos irá ocasionalmente conter um macho malhado. Qual das seguintes afirmações pode explicar a pelagem malhada no gatinho macho?

Gatos malhados tipicamente têm um padrão com trechos mistos de preto e laranja em sua pelagem, devido à inativação X. Em gatos, um gene presente no cromossomo X controla a cor do pelo, e fêmeas heterozigotas com um alelo laranja (

X^{O}

) e um alelo preto (

X^{o}

) vão aleatoriamente inativar um dos cromossomos X em cada célula durante o desenvolvimento embrionário. Todas as células descendentes dessas células ancestrais vão reter o mesmo estado de inativação, dando origem a conjuntos de células com o mesmo X ativo e, portanto, o mesmo gene para pigmentação da pelagem.

Normalmente, gatos macho não mostram um padrão de pelagem "malhada", porque eles têm apenas um cromossomo X, e consequentemente não executam a inativação do X. Em vez disso, eles simplesmente mostram a cor uniforme correspondente ao alelo do gene de cor de pelagem encontrado em seu único X (com

X^{O}

resultando em laranja e

X^{o}

em preto). Contudo, o sistema de inativação do X existe em machos, ainda que eles não o usem tipicamente —e ele pode entrar em funcionamento se um macho recebe um número anormalmente alto de cromossomos X.

É possível encontrar um padrão de pelagem "malhada" em um gato macho se o gato receber dois cromossomos X, além de um Y. Seus dois cromossomos Xs devem, também, carregar dois diferentes alelos para a cor da pelagem (genótipo

X^{O} X^{o} Y

). Um genótipo XXY pode surgir da não-disjunção —a falha na separação dos cromossomos sexuais entre si durante a meiose. Um exemplo de como a não-disjunção pode levar a um genótipo XXY e ao fenótipo de pelagem "malhada" é mostrado no quadrado de Punnett abaixo.

Quadrado de Punnett mostrando um exemplo de evento de não disjunção que poderia levar à produção de um gato macho de pelagem tartaruga. Neste exemplo, um macho

X^{O} Y

(laranja) é cruzado com uma fêmea

X^{O} X^{o}

(pelagem tartaruga). A não disjunção ocorre durante a produção de gametas na fêmea, resultando na produção de dois gametas: um gameta

X^{O} X^{o}

e um gameta "vazio" (que não contém nenhum cromossomo sexual).

		$X^{O}$ ‍	$Y$ ‍
$X^{O} X^{o}$ ‍		$X^{O} X^{O} X^{o}$ ‍	$X^{O} X^{o} Y$ ‍
$O$ ‍		$X^{O}$ ‍	$Y$ ‍

O genótipo

X^{O} X^{o} Y

corresponde a um gato macho de pelagem tartaruga.

Em gatos (como em humanos), o desenvolvimento masculino é especificado pelo gene SRY no cromossomo Y, assim, um indivíduo XXY se desenvolverá com um macho. No entanto, apenas um X pode estar ativo em cada célula, logo um dos cromossomos X será aleatoriamente inativado em cada uma das células do macho XXY durante o desenvolvimento embrionário. Isso resulta em um padrão de pelagem "malhada" com manchas, como o visto na gata fêmea heterozigota.

Machos de pelagem malhada com um genótipo XXY são externamente machos, mas são usualmente estéreis (incapazes de se reproduzir), com uma versão felina da doença conhecida como síndrome de Klinefelter em humanos. Nem todos os machos filhotes de pelagem malhada têm um número anormal de cromossomos X, todavia. Em vez disso, alguns são quimeras ou mosaicos genéticos que resultam da fusão de dois embriões em um durante o desenvolvimento inicial. Se os dois embriões que se fundiram tinham diferentes alelos de cor de pelagem, o embrião quimérico terá uma mistura de células com diferentes genótipos e o gato adulto terá pelagem manchada, similar àquela da fêmea de pelagem malhada.

Créditos:

Este artigo é uma versão modificada derivada de "Chromosomal basis of inherited disorders," by OpenStax College, Biology, CC BY 4.0. Baixe o artigo original gratuitamente em http://cnx.org/contents/185cbf87-c72e-48f5-b51e-f14f21b5eabd@10.53.

Este artigo está autorizado sob licença CC BY-NC-SA 4.0.

Referências:

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Outras referências

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Matheus Klinsmann de Sousa Donato
Publicado há há 7 meses. Link direto para a postagem “Conteúdo de QUALIDADE! ♥ ...” de Matheus Klinsmann de Sousa Donato
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