LA DETERMINACIÓN DEL SEXO
      EN DROSOPHILA



   Mosaico
ginandromorfo                                     alas menores




                                                  diferentes genitales



                     XX              X0

   Cada célula somática toma su decisión de forma autónoma,
   no se integra el fenotipo en todo el organismo vía hormonas
IMPORTANCIA DEL COCIENTE
      X:AUTOSOMAS
Cromosomas X   Juegos de autosomas   Cociente X:A       Sexo

     3                 2                 1.50       Superhembra

     4                 3                 1.33       Superhembra

     4                 4                 1.00       Hembra normal

     3                 3                 1.00       Hembra normal

     2                 2                 1.00       Hembra normal

     2                 3                 0.66         Intersexo

     1                 2                 0.50       Macho normal

     1                 3                 0.33        Supermacho
LECTURA DEL COCIENTE X:A
                     XX                     Cociente X:A                     XY


              1      :      1                                           1    :      2
             sis-a         da                                        sis-a         da
             sis-b         her                                       sis-b         her
             sis-c   vs.   emc                                       sis-c   vs.   emc
             runt          gro                                       runt          gro
             dpn                                                     dpn
 Proteínas                        Proteínas                Proteínas                       Proteínas
numerador                        denominador               numerador                      denominador
 (crom. X)                      (autosomales)               (crom. X)                    (autosomales)



                 Sxl                                                        Sxl
             (Sex-lethal)                                               (Sex-lethal)
ACTIVACIÓN DE Sxl
     Hembra 2X:2A                                 Macho 1X:2A


     2X                   2A                  1X                 2A



                      Gen Sxl                                       Gen Sxl


PL        PE                                 PL          PE

           Transcripción                                No hay transcripción




               Splicing
                                              Proteína Sxl
                                Traducción   activa (354 aas)
MANTENIMIENTO DE Sxl
        Hembra 2X:2A                                        Macho 1X:2A
Sxl
                    Gen Sxl                                                    Gen Sxl


PL       PE                                            PL       PE


                                       Transcripción
      Pre-RNAm



              Splicing                                         Splicing
              hembras                                          machos




                     Proteína Sxl                                           Proteína Sxl
                    activa (354 aas)                                      inactiva (48 aas)
CASCADA BAJO Sxl
Hembras                        Tránscrito primario    Machos

                  Sex-lethal
                                   transformer




 Transformer
                     Tra-2                            No proteína



                                   doublesex




 Doublesex fem.                                      Doublesex mas.
CASCADA REGULATORIA
           Mosca XX                                                    Mosca XY
                  Sxl                                                         Sxl
                 activa                               Genes                 inactiva
                                                     crom. Y



                 Prot. Dsx     Prot. Ix              Formac.           Prot. Dsx
                           +
                  femen.     (intersex)              esperma            masc.
Genes                                                                                        Genes
 msl                                                                                          msl


                Genes diferen.   Genes diferen.      Genes diferen.   Genes diferen.
                   femen.           masc.               masc.            femen.



Transcripción                                                                           Transcripción
normal genes                                                                           activada genes
   crom. X                                                                                 crom. X



          Fenotipo femenino                       Fenotipo masculino
LA DETERMINACIÓN DEL SEXO
      EN MAMÍFEROS




El fenotipo sexual del individuo está integrado por la acción de hormonas,
su producción viene determinada por el tipo de gónada que se diferencia
LA DETERMINACIÓN DEL SEXO
  EN MAMÍFEROS (HOMBRE)
Nivel          Eventos                  Momento
Cromosomal/    XY=macho                 Fertilización
genético       XX=hembra
Gonadal        De gónadas               9-16 semanas
                 indiferenciadas a         tras la
                 testículos u ovarios      fertilización
Fenotípico     Estructuras              8 semanas tras
                 reproductivas             fertilización a
                 internas y externas       pubertad
Identidad de   Fuertes sentimientos de Desde la niñez
   género        ser macho o hembra
LA IMPORTANCIA DEL
         CROMOSOMA Y
XX    - Hembra normal
X     - Fenotipo femenino–infértil (Turner)
XXX   - Hembra normal (triplo-X)

      - Relación entre el cromosoma X y el fenotipo femenino
      - Como mínimo XX para hembra normal

XY            - Macho normal
XXY           - “Macho normal”, generálmente fértil (Klinefelter)
XXXXXY        - Fuerte síndrome de Klinefelter, fenotipo masculino
Y             - monosómico Y - letal en el embrión

      - El cromosoma Y determina el fenotipo masculino
      - Basta con un Y
MIGRACIÓN DE LAS CÉLULAS
GERMINALES A LAS GÓNADAS
MIGRACIÓN DE LAS CÉLULAS
GERMINALES A LAS GÓNADAS
                                   Aún bipotenciales




    Precursores de los genitales
        (aún bipotenciales)
LAS GÓNADAS PUEDEN
  DIFERENCIARSE DE DOS FORMAS
                                         Aún no ha habido decisión

                        Hay un gen TDF

  CG no entran en meiosis


     C. Sertoli

          Hormona anti-mülleriana
                                                          Por falta de testosterona
     C. Leydig

             Testosterona




                                                         Hormonas femeninas



Identidad de las gónadas determina
    identidad de los gametos:
 CG XY en gónada XX dan oocitos
IDENTIFICACION DE SRY

                Material:
                -Individuos XX que son machos
                -Individuos XY que son hembras


                Región de unas 35Kb en el brazo
                corto de Y: gen SRY (sex-determining
                region of the Y chromosome)


                Dominio HMG en la proteína SRY
                           ¿TF?




X        Y
¿ESTÁ RELACIONADO SRY CON
       EL SPLICING?




  SRY co-localiza con factores relacionados con el “splicing”
¿SON SF1 Y SOX9 LAS DIANAS
             DE SRY?
•   SF1 (“steroidogenic factor 1”) es un TF.
•   SF1 interviene en la formación inicial de la gónada
•   SF1 se expresa luego sólo en la gónada masculina para diferenciación
    de las células de Leydig y Sertoli.

•   SOX9 es autosomal y codifica para una proteína con dominio HMG
•   Parece que SOX9 puede actuar como TF y en el “splicing”
•   SOX9 aparece en todos los vertebrados (SRY sólo en mamíferos)
•   Muchos XY con sólo 1 copia funcional de SOX9 tienen fenotipo
    femenino o de hermafrodita
•   XX con copia extra de SOX9 o transgénicos para SOX9 se desarrollan
    como machos
SOX9 INDUCE LA FORMACIÓN
              DE TESTÍCULOS




                           AMH

                                 Folículos del ovario


                                 Túbulos seminíferos
Túbulos seminíferos              sin espermatozoides
con espermatozoides
GENES PARA LA FORMACIÓN
        DEL OVARIO: DAX1
                  X   Y                 X   X                         X   Y
                          SRY                                                 SRY
                                                 DAX1      2 copias
           DAX1                  DAX1
                                                inactivo   de DAX1




Gónadas       Testículos                Ovarios                   Mal formadas

Fenotipo      Masculino               Femenino                        Femenino

       DAX1 y SRY compiten y DAX1 es importante para la formación de ovarios
     DAX1 codifica para un miembro de la familia de receptor nuclear de hormonas
EXPRESIÓN DE DAX1 DURANTE
 EL DESARROLLO GONADAL
                        XY   XX


                                  10.5 d.p.c



                                  11.5 d.p.c

Primordios de gónadas
 en ratones Dax1:lacZ

                                  12.5 d.p.c



                                  13.5 d.p.c
WNT-4 Y LA FORMACIÓN DEL
         OVARIO
  Conductos de Wolff
                                    Expresión de Wnt-4 en
                       Wolff-like   gónadas en desarrollo
                                         11.0 d.p.c.




                                         11.5 d.p.c.

                             Pax2lacZ
                        (marca Wolff y uretra)
WNT-4 Y LA FORMACIÓN DEL
         OVARIO




                    Expresión de genes de
                  la síntesis de testosterona
PATRONES DE EXPRESIÓN


Desarrollo testículo
                        11.5 d.p.c




    Desarrollo ovario




Desarrollo testículo
                        12.5 d.p.c



    Desarrollo ovario
POSIBLE RUTA DE CONTROL
       DEL DESARROLLO GONADAL

   Cresta                                                                          Genitales femeninos
   genital                                                                               internos

 SF1                                OVARIO       Folículos           Estrógenos
 WT1                        DAX1
  …                                                                                     Conductos
                   WNT4
         (Si XX)                                                                        Müllerianos
   Gónada                 ¿?
indiferenciada
                                                              SF1
              SRY         SOX9                 Cel. Sertoli         AMH                  Regresión
    (Si XY)
                                   TESTÍCULO
                                                              SF1
                                               Cel. Leydig          Testosterona
                                                                                           Pene,
                                                                                         prostata…


                                                     Conductos            Genitales masculinos
                                                      de Wolff                  internos
LA DETERMINACIÓN DEL SEXO
       EN HELECHOS
  Un único tipo de esporas




                             Puede haber gametófitos
                             machos o hermafroditas
LA DETERMINACIÓN DEL SEXO
   EN CERATOPTERIS RICHARDII
                     Feromona ACE
              (antheridiogen Ceratopteris)
                                                                            Meristemo en
                               ACE                                     hendidura, anteridios,
                                                                            arquegonias
                                                                         y tejido vegetativo



                                             Gametófito hermafrodita


Homospora n
                           ACE
                                                               No forma un meristemo,
                                 ACE                             practicamente sólo
                                                               anteridios. En ausencia
                                                                   de ACE revierte a
                                       ACE                          hermafrodita
                     ACE

                         ACE
                                             Gametófito masculino
TIPOS DE MUTANTES OBTENIDOS


hermaphroditic (Her),                       transformer (tra),                             feminization (fem),
hermafroditas siempre                       machos siempre                                  hembras siempre




             many-antheridia (man), macho con ACE            notchless (not), hembra siempre
              hermafrod. con muchos ant. sin ACE              y sin meristemo en hendidura




     Nuevo fenotipo “intersex” siempre: meristemo                   Nuevo fenotipo “asexual” siempre:
       anormal, pocos ant., sin arq. funcionales                       sin meristemo, ant. ni arq.
MODELO PREDICHO
                                                 caracteres
 ACE           HERs                    TRAs
            (al menos 6 loci)




                  NOT1                   MAN1




                                FEM1
                                                 caracteres



El gametófito se desarrolla como macho en presencia de ACE
MODELO PREDICHO
                                              caracteres
ACE          HERs                    TRAs
          (al menos 6 loci)




                NOT1                   MAN1




                              FEM1
                                              caracteres



      PROBLEMA: ¿cómo se forman los anteridios
          para dar el fenotipo hermafrodita?

Determinacion sexo Drosophila Joaquín Royo

  • 1.
    LA DETERMINACIÓN DELSEXO EN DROSOPHILA Mosaico ginandromorfo alas menores diferentes genitales XX X0 Cada célula somática toma su decisión de forma autónoma, no se integra el fenotipo en todo el organismo vía hormonas
  • 2.
    IMPORTANCIA DEL COCIENTE X:AUTOSOMAS Cromosomas X Juegos de autosomas Cociente X:A Sexo 3 2 1.50 Superhembra 4 3 1.33 Superhembra 4 4 1.00 Hembra normal 3 3 1.00 Hembra normal 2 2 1.00 Hembra normal 2 3 0.66 Intersexo 1 2 0.50 Macho normal 1 3 0.33 Supermacho
  • 3.
    LECTURA DEL COCIENTEX:A XX Cociente X:A XY 1 : 1 1 : 2 sis-a da sis-a da sis-b her sis-b her sis-c vs. emc sis-c vs. emc runt gro runt gro dpn dpn Proteínas Proteínas Proteínas Proteínas numerador denominador numerador denominador (crom. X) (autosomales) (crom. X) (autosomales) Sxl Sxl (Sex-lethal) (Sex-lethal)
  • 4.
    ACTIVACIÓN DE Sxl Hembra 2X:2A Macho 1X:2A 2X 2A 1X 2A Gen Sxl Gen Sxl PL PE PL PE Transcripción No hay transcripción Splicing Proteína Sxl Traducción activa (354 aas)
  • 5.
    MANTENIMIENTO DE Sxl Hembra 2X:2A Macho 1X:2A Sxl Gen Sxl Gen Sxl PL PE PL PE Transcripción Pre-RNAm Splicing Splicing hembras machos Proteína Sxl Proteína Sxl activa (354 aas) inactiva (48 aas)
  • 6.
    CASCADA BAJO Sxl Hembras Tránscrito primario Machos Sex-lethal transformer Transformer Tra-2 No proteína doublesex Doublesex fem. Doublesex mas.
  • 7.
    CASCADA REGULATORIA Mosca XX Mosca XY Sxl Sxl activa Genes inactiva crom. Y Prot. Dsx Prot. Ix Formac. Prot. Dsx + femen. (intersex) esperma masc. Genes Genes msl msl Genes diferen. Genes diferen. Genes diferen. Genes diferen. femen. masc. masc. femen. Transcripción Transcripción normal genes activada genes crom. X crom. X Fenotipo femenino Fenotipo masculino
  • 8.
    LA DETERMINACIÓN DELSEXO EN MAMÍFEROS El fenotipo sexual del individuo está integrado por la acción de hormonas, su producción viene determinada por el tipo de gónada que se diferencia
  • 9.
    LA DETERMINACIÓN DELSEXO EN MAMÍFEROS (HOMBRE) Nivel Eventos Momento Cromosomal/ XY=macho Fertilización genético XX=hembra Gonadal De gónadas 9-16 semanas indiferenciadas a tras la testículos u ovarios fertilización Fenotípico Estructuras 8 semanas tras reproductivas fertilización a internas y externas pubertad Identidad de Fuertes sentimientos de Desde la niñez género ser macho o hembra
  • 10.
    LA IMPORTANCIA DEL CROMOSOMA Y XX - Hembra normal X - Fenotipo femenino–infértil (Turner) XXX - Hembra normal (triplo-X) - Relación entre el cromosoma X y el fenotipo femenino - Como mínimo XX para hembra normal XY - Macho normal XXY - “Macho normal”, generálmente fértil (Klinefelter) XXXXXY - Fuerte síndrome de Klinefelter, fenotipo masculino Y - monosómico Y - letal en el embrión - El cromosoma Y determina el fenotipo masculino - Basta con un Y
  • 11.
    MIGRACIÓN DE LASCÉLULAS GERMINALES A LAS GÓNADAS
  • 12.
    MIGRACIÓN DE LASCÉLULAS GERMINALES A LAS GÓNADAS Aún bipotenciales Precursores de los genitales (aún bipotenciales)
  • 13.
    LAS GÓNADAS PUEDEN DIFERENCIARSE DE DOS FORMAS Aún no ha habido decisión Hay un gen TDF CG no entran en meiosis C. Sertoli Hormona anti-mülleriana Por falta de testosterona C. Leydig Testosterona Hormonas femeninas Identidad de las gónadas determina identidad de los gametos: CG XY en gónada XX dan oocitos
  • 14.
    IDENTIFICACION DE SRY Material: -Individuos XX que son machos -Individuos XY que son hembras Región de unas 35Kb en el brazo corto de Y: gen SRY (sex-determining region of the Y chromosome) Dominio HMG en la proteína SRY ¿TF? X Y
  • 15.
    ¿ESTÁ RELACIONADO SRYCON EL SPLICING? SRY co-localiza con factores relacionados con el “splicing”
  • 16.
    ¿SON SF1 YSOX9 LAS DIANAS DE SRY? • SF1 (“steroidogenic factor 1”) es un TF. • SF1 interviene en la formación inicial de la gónada • SF1 se expresa luego sólo en la gónada masculina para diferenciación de las células de Leydig y Sertoli. • SOX9 es autosomal y codifica para una proteína con dominio HMG • Parece que SOX9 puede actuar como TF y en el “splicing” • SOX9 aparece en todos los vertebrados (SRY sólo en mamíferos) • Muchos XY con sólo 1 copia funcional de SOX9 tienen fenotipo femenino o de hermafrodita • XX con copia extra de SOX9 o transgénicos para SOX9 se desarrollan como machos
  • 17.
    SOX9 INDUCE LAFORMACIÓN DE TESTÍCULOS AMH Folículos del ovario Túbulos seminíferos Túbulos seminíferos sin espermatozoides con espermatozoides
  • 18.
    GENES PARA LAFORMACIÓN DEL OVARIO: DAX1 X Y X X X Y SRY SRY DAX1 2 copias DAX1 DAX1 inactivo de DAX1 Gónadas Testículos Ovarios Mal formadas Fenotipo Masculino Femenino Femenino DAX1 y SRY compiten y DAX1 es importante para la formación de ovarios DAX1 codifica para un miembro de la familia de receptor nuclear de hormonas
  • 19.
    EXPRESIÓN DE DAX1DURANTE EL DESARROLLO GONADAL XY XX 10.5 d.p.c 11.5 d.p.c Primordios de gónadas en ratones Dax1:lacZ 12.5 d.p.c 13.5 d.p.c
  • 20.
    WNT-4 Y LAFORMACIÓN DEL OVARIO Conductos de Wolff Expresión de Wnt-4 en Wolff-like gónadas en desarrollo 11.0 d.p.c. 11.5 d.p.c. Pax2lacZ (marca Wolff y uretra)
  • 21.
    WNT-4 Y LAFORMACIÓN DEL OVARIO Expresión de genes de la síntesis de testosterona
  • 22.
    PATRONES DE EXPRESIÓN Desarrollotestículo 11.5 d.p.c Desarrollo ovario Desarrollo testículo 12.5 d.p.c Desarrollo ovario
  • 23.
    POSIBLE RUTA DECONTROL DEL DESARROLLO GONADAL Cresta Genitales femeninos genital internos SF1 OVARIO Folículos Estrógenos WT1 DAX1 … Conductos WNT4 (Si XX) Müllerianos Gónada ¿? indiferenciada SF1 SRY SOX9 Cel. Sertoli AMH Regresión (Si XY) TESTÍCULO SF1 Cel. Leydig Testosterona Pene, prostata… Conductos Genitales masculinos de Wolff internos
  • 24.
    LA DETERMINACIÓN DELSEXO EN HELECHOS Un único tipo de esporas Puede haber gametófitos machos o hermafroditas
  • 25.
    LA DETERMINACIÓN DELSEXO EN CERATOPTERIS RICHARDII Feromona ACE (antheridiogen Ceratopteris) Meristemo en ACE hendidura, anteridios, arquegonias y tejido vegetativo Gametófito hermafrodita Homospora n ACE No forma un meristemo, ACE practicamente sólo anteridios. En ausencia de ACE revierte a ACE hermafrodita ACE ACE Gametófito masculino
  • 26.
    TIPOS DE MUTANTESOBTENIDOS hermaphroditic (Her), transformer (tra), feminization (fem), hermafroditas siempre machos siempre hembras siempre many-antheridia (man), macho con ACE notchless (not), hembra siempre hermafrod. con muchos ant. sin ACE y sin meristemo en hendidura Nuevo fenotipo “intersex” siempre: meristemo Nuevo fenotipo “asexual” siempre: anormal, pocos ant., sin arq. funcionales sin meristemo, ant. ni arq.
  • 27.
    MODELO PREDICHO caracteres ACE HERs TRAs (al menos 6 loci) NOT1 MAN1 FEM1 caracteres El gametófito se desarrolla como macho en presencia de ACE
  • 28.
    MODELO PREDICHO caracteres ACE HERs TRAs (al menos 6 loci) NOT1 MAN1 FEM1 caracteres PROBLEMA: ¿cómo se forman los anteridios para dar el fenotipo hermafrodita?