Genética Médica y Análisis Genético: Apuntes Completos

Y 0 flashcards y 9 preguntas más en el documento.

Texto del documento

APUNTES GENÉTICA: ANÁLISIS GENÉTICO Grado en Biología Universidad de Barcelona AprenAI 2026-2027 Apuntes de genética médica: herencia mendeliana y compleja, mutaciones, citogenética clínica (cariotipo, FISH, CGH) y técnicas de diagnóstico molecular. APREN.AI Índice 1 Bases del genoma humano y secuenciación del ADN 1. Conceptos fundamentales en genética médica 2. Clasificación general de las enfermedades genéticas 3. Organización y componentes del genoma humano 4. Metodologías de secuenciación de ADN 5. Secuenciación de ARN (RNA-Seq) 6.

Análisis estructural mediante Southern blot 2 Biotecnología molecular y marcadores génicos Modificación del genoma y modelos animales: CRISPR/Cas9 Organización genética: concepto de haplotipo Análisis por RFLP (Polimorfismos de longitud de fragmentos de restricción) Detección por PCR alelo-específica Vehículos de clonación: tipos de vectores 3 Mutaciones genéticas y mecanismos de reparación del ADN Dinámica de la mutagénesis y linaje celular Clasificación de mutaciones puntuales y alteraciones de la pauta de lectura Mutaciones no codificantes y elementos móviles Mecanismos patogénicos moleculares Agentes mutágenos, susceptibilidad y vías de reparación Fuerzas evolutivas y frecuencias alélicas en poblaciones 4 Herencia clásica mendeliana y genealogías Principios de la herencia mendeliana y genealogías Patrones de herencia autosómica clásica Factores modificadores y fenómenos de complejidad fenotípica 5 Herencia ligada al sexo e inactivación del cromosoma X Organización gonosómica y diferenciación sexual Hipótesis de Lyon y compensación de dosis génica Mecanismo molecular de la lyonización y corpúsculo de Barr Heterocigotas manifiestas y patrones de transmisión ligados al sexo 6 Herencia no clásica: mitocondrial, impronta y expansiones 1.

Genoma mitocondrial y disfunción energética 2. Heteroplasmia, segregación replicativa y efecto umbral 3. Impronta genómica y disomía uniparental 4. Expansiones de microsatélites y mutaciones dinámicas 5.

Diagnóstico molecular de expansiones Genética Médica y Análisis Genético: Apuntes Completos 1 7 Herencia multifactorial y modelos cuantitativos Rasgos cuantitativos continuos y bases poligénicas Modelo del umbral y susceptibilidad (liabilidad) Riesgo de recurrencia en familiares y sesgo de sexo Estudios de concordancia en gemelos y análisis genómicos 8 Técnicas citogenéticas clásicas y moleculares Conceptos fundamentales y citogenética clásica Técnicas de citogenética molecular: FISH, MLPA y Array-CGH Criterios de selección y algoritmo diagnóstico 9 Anomalías cromosómicas numéricas y estructurales Clasificación general de las alteraciones cromosómicas numéricas Mecanismos de producción de aneuploidías y mosaicismo Aneuploidías autosómicas y de cromosomas sexuales en la clínica humana Anomalías cromosómicas estructurales: nomenclatura y tipos Translocaciones recíprocas, robertsonianas e isocromosomas 10 Resumen para repasar 1.

Organización del genoma y secuenciación 2. Biotecnología molecular y marcadores 3. Mutaciones y sistemas de reparación 4. Herencia mendeliana y factores de complejidad 5. Herencia gonosómica y cromosomas sexuales 6. Herencia no clásica 7. Herencia multifactorial y modelos cuantitativos 8. Citogenética diagnóstica y anomalías cromosómicas Soluciones de las preguntas de repaso Estos apuntes pueden contener errores u omisiones. Son un material de apoyo y no sustituyen al temario oficial ni al profesorado: contrasta la información importante.

Genética Médica y Análisis Genético: Apuntes Completos 2 1 Bases del genoma humano y secuenciación del ADN AL ACABAR SABRÁS Diferenciar con precisión genotipo, fenotipo, fenocopia y mecanismos epigenéticos. Explicar el fundamento químico del método de secuenciación de Sanger basado en ddNTPs. Comparar las metodologías de NGS, RNA-Seq y Southern blot según su diana molecular y aplicación clínica. PIÉNSALO ANTES DE LEER 1 ¿Por qué un factor puramente ambiental puede ocasionar un cuadro clínico idéntico al de un defecto genético hereditario? La genética médica estudia la variación del material hereditario humano y su relación con la salud y las enfermedades.

Comprender la estructura del material genético y las técnicas empleadas para leerlo resulta indispensable para el diagnóstico clínico moderno. ESQUEMA Organización del estudio del genoma humano 1. Conceptos fundamentales en genética médica El estudio del material hereditario requiere distinguir entre la constitución biológica interna y sus manifestaciones observables: Genotipo: corresponde a la constitución genética precisa de un organismo, ya sea a escala global de todos sus loci o focalizada en un locus específico.

Genética y genómica humana Bases moleculares y análisis Conceptos y patología Genotipo, fenotipo y herencia Enfermedades genéticas Monogénicas, multifactoriales y cromosómicas Estructura del genoma ADN de copia única y repetitivo Técnicas de análisis Secuenciación y Southern blot Secuenciación Sanger, NGS y RNA-Seq Southern blot Restricción e hibridación Genética Médica y Análisis Genético: Apuntes Completos 3 Fenotipo: engloba el conjunto de propiedades físicas, bioquímicas, fisiológicas y morfológicas detectables en un individuo, resultantes de la interacción entre su genotipo y el entorno ambiental.

Fenocopia: alteración o condición patológica inducida por factores ambientales que mimetiza de forma idéntica el fenotipo causado por una mutación genética. Proceso epigenético: modificación funcional que altera la expresión o actividad génica sin modificar la secuencia primaria de nucleótidos del ADN. Estos cambios son transmisibles durante la mitosis y la meiosis. ERROR FRECUENTE Confundir una fenocopia con un cambio epigenético es un error habitual. En la fenocopia no existe alteración del material hereditario ni cambio transmisible: el ambiente simula el fenotipo de un defecto génico.

En el proceso epigenético sí existe una marca biológica transmisible (como patrones de metilación) que altera la transcripción sin variar la secuencia. 2. Clasificación general de las enfermedades genéticas Las patologías genéticas se agrupan en tres grandes familias según la naturaleza y escala del defecto molecular: Tipo de enfermedad Mecanismo causal Patrón de transmisión y características Monogénicas Alteración de un único gen específico. Segregan según las leyes mendelianas (herencia dominante o recesiva; ejemplos: hemofilia, acondroplasia). Multifactoriales Interacción poligénica sumada a desencadenantes ambientales.

Se requiere la coincidencia de múltiples variantes génicas y factores del entorno que gatillan el cuadro clínico. Cromosomopatías Anomalía numérica (monosomías, trisomías) o estructural en cromosomas completos. Visibles mediante microscopio óptico en cariotipo; suelen surgir por defectos en la meiosis parental y no se heredan. COMPRUEBA 2 ¿Por qué la mayoría de las cromosomopatías numéricas no presentan un patrón de transmisión heredable clásico de padres a hijos? 3. Organización y componentes del genoma humano El genoma humano comprende la totalidad del ADN presente en un juego cromosómico haploide.

Dentro de él, un gen se define como una secuencia completa de nucleótidos indispensable para sintetizar cadenas polipeptídicas funcionales o moléculas de ARN maduro, abarcando exones, intrones y regiones regulatorias no codificantes. Los alelos son las variantes alternativas de un mismo gen que Genética Médica y Análisis Genético: Apuntes Completos 4 difieren en su secuencia y se localizan en una posición física específica denominada locus. Cuando un locus presenta variantes compartidas en un porcentaje representativo de la población, se clasifica como polimorfismo.

Los proyectos a gran escala han determinado que más del 95% del ADN del genoma humano corresponde a secuencias no codificantes de proteínas. El Proyecto Genoma Humano obtuvo la secuencia nucleotídica básica apoyándose en métodos de secuenciación automática. Posteriormente, el Proyecto ENCODE catalogó la funcionalidad de estos elementos no codificantes, registrando variantes poblacionales, transcriptomas específicos de tejidos y perfiles de metilación. El genoma se divide estructuralmente en dos fracciones principales: ADN de copia única (45%): comprende los exones génicos (una porción minoritaria), los intrones y los fragmentos intergénicos no repetidos.

ADN repetitivo (55%): integrado por: ADN repetitivo disperso: originado por transposición genética, sin organización en tándem. Incluye elementos retrotransposones como elementos dispersos cortos (SINE, como las secuencias Alu capaces de movilizarse e interrumpir genes) y elementos dispersos largos (LINE). ADN satélite: organizado en repeticiones continuas dispuestas en tándem. Incluye el ADN satélite alfa (localizado en regiones pericentroméricas), minisatélites (bloques repetidos de miles de pares de bases) y microsatélites (secuencias repetidas menores a 1.000 pb, útiles para identificación y mapeo debido a su alta variabilidad interindividual). 4.

Metodologías de secuenciación de ADN El análisis de la secuencia del ADN ha evolucionado desde los métodos de terminación de cadena hasta las lecturas masivas y paralelas en soporte sólido. Método enzimático clásico de Sanger Se fundamenta en la síntesis enzimática de cadenas de ADN in vitro en presencia de análogos modificados de nucleótidos. Para ello se requiere ADN molde monocatenario, un cebador marcado, ADN polimerasa, los cuatro desoxirribonucleótidos habituales (dATP, dCTP, dGTP, dTTP) y didesoxinucleótidos trifosfato (ddNTP) específicos. Los didesoxinucleótidos (ddNTP) impiden la formación del enlace fosfodiéster por carecer del grupo 3'-hidroxilo (-OH).

Su incorporación al azar detiene la polimerización, generando una colección de fragmentos de diferentes longitudes que finalizan invariablemente en el ddNTP añadido. Estos fragmentos se resuelven según su tamaño mediante electroforesis en gel y se visualizan por autorradiografía. Secuenciación capilar automatizada Optimiza la estrategia clásica de Sanger integrando fluorocromos asociados al cebador o a los terminadores didesoxinucleotídicos.

Los fragmentos migran a través de capilares de electroforesis; un haz láser excita cada fluoróforo al pasar por la ventana de lectura, y un detector digital procesa las señales lumínicas, traduciéndolas en un cromatograma con picos de fluorescencia característicos de cada base. Genética Médica y Análisis Genético: Apuntes Completos 5 Secuenciación masiva o de alto rendimiento (NGS) Permite la lectura en paralelo de millones de moléculas de ADN mediante un procedimiento estandarizado: COMPRUEBA 3 ¿Qué elemento químico ausente en los ddNTPs provoca la terminación abrupta de la síntesis en el método de Sanger? 5.

Secuenciación de ARN (RNA-Seq) La secuenciación de ARN de alto rendimiento (RNA-Seq) permite caracterizar y cuantificar de manera global el conjunto de transcritos activos de una muestra o tejido (transcriptoma): 6. Análisis estructural mediante Southern blot A diferencia de las técnicas de secuenciación que leen base a base, el Southern blot detecta variaciones estructurales mayores, deleciones, inserciones y variabilidad en secuencias repetidas en tándem: Extracción y fragmentación: fragmentación aleatoria de la muestra de ADN mediante acción enzimática o rotura física. 1 Preparación de la librería y fijación: unión de oligonucleótidos adaptadores a los extremos bicatenarios.

Tras desnaturalizar a monocatenario, los fragmentos se fijan sobre un soporte sólido y se amplifican por PCR utilizando los adaptadores como diana. 2 Lectura de fragmentos: síntesis y detección cíclica coordinada de nucleótidos complementarios que incorporan marcas fluorescentes. 3 Procesamiento bioinformático: alineamiento de millones de lecturas breves contra secuencias de genomas de referencia para reconstruir la información original. 4 Aislamiento de la muestra: purificación selectiva del ARN celular de interés. 1 Fragmentación del ARN: escisión en fragmentos cortos compatibles con las plataformas de análisis.

2 Retrotranscripción y amplificación: conversión de las moléculas de ARN a ADN complementario (ADNc) mediante transcripción inversa, seguido de amplificación génica. 3 Secuenciación de alto rendimiento: secuenciación de los extremos del ADNc para generar lecturas masivas. 4 Ensamblaje y cuantificación: alineamiento computacional de las secuencias y cuantificación del nivel relativo de transcripción génica en gráficos y matrices de expresión. 5 Digestión enzimática: incubación del ADN genómico con enzimas de restricción bacterianas (como EcoRI, que corta de manera diana la secuencia GAATTC), generando millones de fragmentos de restricción.

1 Separación electroforética: migración en gel donde las moléculas pequeñas se desplazan con mayor velocidad que las de gran tamaño. 2 Genética Médica y Análisis Genético: Apuntes Completos 6 Esta metodología permite estudiar los polimorfismos de longitud de fragmentos de restricción (véase «Biotecnología molecular y marcadores génicos»), debidos a variaciones de secuencia que crean o eliminan sitios de corte enzimático o alteran la distancia entre ellos. Metodología Molécula diana Principio técnico central Aplicación diagnóstica principal Sanger clásico ADN genómico / PCR Terminación de cadena por ddNTP y separación en gel. Secuenciación de loci individuales concretos.

Secuenciación capilar ADN genómico / PCR ddNTP fluorescentes y detección capilar por láser. Confirmación diagnóstica y lectura rápida de genes aislados. NGS de ADN ADN genómico fragmentado Librerías con adaptadores y secuenciación masiva en paralelo. Paneles multigénicos, exomas y genomas completos. RNA-Seq ARN total / ARNm Conversión a ADNc y secuenciación de alto rendimiento. Evaluación global del transcriptoma y perfiles de expresión. Southern blot ADN genómico nativo Corte con endonucleasas, transferencia e hibridación con sondas. Grandes deleciones, expansiones y variaciones en tándem.

Desnaturalización alcalina: tratamiento químico básico para convertir las dobles hélices en ADN monocatenario dentro del gel. 3 Transferencia a membrana: paso del patrón de bandas a un soporte sólido (nylon o nitrocelulosa) donde los fragmentos quedan inmovilizados. 4 Hibridación específica: exposición de la membrana a una sonda monocatenaria marcada (frecuentemente radiactiva), complementaria a la región de estudio. 5 Visualización: exposición a película de rayos X o autorradiografía para revelar las bandas correspondientes a la sonda ligada.

6 Genética Médica y Análisis Genético: Apuntes Completos 7 IDEAS CLAVE La fenocopia reproduce un fenotipo genético a través del ambiente sin alterar el ADN, mientras que los procesos epigenéticos introducen cambios de expresión heredables por mitosis y meiosis. Más del 95% del genoma humano no codifica proteínas, estando ocupado en gran parte por secuencias intergénicas, intrones y ADN repetitivo (disperso y en tándem). El método de Sanger utiliza ddNTPs que provocan la parada de la polimerización por carecer del grupo 3'-hidroxilo indispensable para el enlace fosfodiéster.

La secuenciación NGS procesa millones de lecturas en paralelo a partir de librerías ligadas a adaptadores, mientras que RNA-Seq convierte el ARN en ADNc para medir la expresión del transcriptoma. El Southern blot detecta cambios en el tamaño de fragmentos génicos y repeticiones mediante digestión enzimática, electroforesis, transferencia e hibridación con sondas marcadas. COMPRUEBA LO QUE HAS APRENDIDO 4. ¿En qué se diferencia fundamentalmente una fenocopia de una modificación epigenética? 5. ¿Por qué un ddNTP detiene la elongación de la cadena de ADN? 6. ¿Qué pasos convierten una muestra de ARN en material analizable por NGS durante el RNA- Seq? Test Rodea la respuesta correcta.

Las soluciones están al final. 7. ¿Qué característica química distingue a los ddNTPs empleados en la secuenciación de Sanger? 8. ¿Qué porcentaje del genoma humano no codifica para proteínas? 9. ¿Qué paso del procedimiento de Southern blot asegura que el ADN en el gel se vuelva monocatenario?

Están unidos a una molécula lipídica a) Presentan un grupo 2'-hidroxilo adicional b) Carecen del grupo 3'-hidroxilo c) Tienen dos enlaces fosfato adicionales d) Aproximadamente el 45% a) Menos del 10% b) Más del 95% c) Alrededor del 55% d) Incubación con solución alcalina a) Exposición a película de rayos X b) Hibridación con la sonda radiactiva c) Digestión con enzimas de restricción d) Genética Médica y Análisis Genético: Apuntes Completos 8 10. ¿Cuál es la función del ADNc en la metodología de RNA-Seq? 2 Biotecnología molecular y marcadores génicos AL ACABAR SABRÁS Diferenciar las estrategias de manipulación funcional knock-out, knock-in y versiones condicionales.

Definir el concepto de haplotipo y distinguirlo de un alelo individual. Explicar el principio y las aplicaciones de los RFLP frente a la PCR alelo-específica para variantes puntuales. PIÉNSALO ANTES DE LEER 11 ¿Cómo se puede determinar la presencia de una mutación puntual conocida sin secuenciar todo el genoma? Modificación del genoma y modelos animales: CRISPR/Cas9 La tecnología de CRISPR/Cas9 permite editar secuencias genómicas con alta precisión. En modelos animales, se utiliza para transferir secuencias humanas al genoma de células madre de ratón. De esta manera se logra desarrollar un ratón transgénico funcional.

Además de la adición convencional, el sistema hace posible la interrupción dirigida de regiones diana concretas. Según los objetivos del estudio, se aplican diversas estrategias de alteración genética: Knock-out (KO): Consiste en la supresión completa de la expresión génica. Se reemplaza el locus endógeno por una versión alterada a la que se le han quitado uno o varios exones. Como resultado, el organismo resultante carece de la proteína codificada por el gen nativo en todo el cuerpo o en un tejido determinado. Knock-in (KI): Implica la inserción dirigida de una secuencia de ADNc (ADN complementario) dentro de un locus cromosómico específico.

Modelos condicionales (KO o KI condicional): Restringen la modificación genética exclusivamente a un tipo celular o tejido específico, evitando la alteración en el resto del organismo. COMPRUEBA 12 ¿Qué diferencia funcional existe entre un modelo knock-out convencional y uno condicional? Permitir la secuenciación de ARN por polimerasas a) Reemplazar los cebadores fluorescentes b) Degradar las secuencias no codificantes c) Inactivar los adaptadores de la placa d) Genética Médica y Análisis Genético: Apuntes Completos 9 Organización genética: concepto de haplotipo Para interpretar las combinaciones de variantes dentro del genoma se define el término haplotipo.

Representa el genotipo haploide, es decir, el conjunto de variantes alélicas concretas situadas en un único cromosoma o transmitidas en bloque. ERROR FRECUENTE No confundas un haplotipo con un alelo individual. Un alelo es la forma variante de un único locus, mientras que un haplotipo reúne el grupo específico de marcadores o variantes que se localizan físicamente en la misma copia cromosómica heredada. Análisis por RFLP (Polimorfismos de longitud de fragmentos de restricción) Las secuencias diana reconocidas por las endonucleasas de restricción presentan variaciones de longitud, distancia y localización entre los distintos individuos de una población.

Estas variaciones se denominan RFLP y funcionan como marcadores moleculares basados en la digestión enzimática. Los RFLP se localizan en diversas regiones del ADN: Regiones codificantes o exones. Regiones no codificantes intercaladas o intrones. Secuencias intergénicas separadoras de genes. Para actuar como marcador genético útil, el único requisito imprescindible es ser polimórfico, poseyendo más de un alelo en la población estudiada. En el procedimiento analítico, el ADN se somete primero a la digestión con enzimas de restricción específicas. Estas enzimas cortan el ADN en secuencias concretas y generan fragmentos de tamaños característicos antes de su análisis y amplificación por PCR.

Área de aplicación Propósito principal del uso de RFLP Genética clínica Identificar individuos o familias con riesgo elevado de contraer determinadas patologías genéticas. Medicina legal y forense Estudios de identificación individual y resolución de pruebas biológicas de paternidad. Biología de poblaciones Evaluación de la biodiversidad y determinación del grado de parentesco en poblaciones animales. Detección por PCR alelo-específica La PCR alelo-específica es una metodología diseñada exclusivamente para identificar mutaciones puntuales conocidas.

Su funcionamiento requiere diseñar un cebador (primer) complementario a la variante nucleotídica sospechada: Diseño e hibridación: Se sintetiza un cebador específico que aparea de forma exacta con el alelo mutado.

1 Genética Médica y Análisis Genético: Apuntes Completos 10 PROCESO Selección de técnica diagnóstica molecular 1 Variante a evaluar Identificar si es muta ción puntual o poli morfismo de corte 2 PCR alelo- específica Sospecha de muta ción puntual conocida con cebador diana 3 Digestión RFLP Digestión enzimática para evaluar patrones polimórficos de restricción 4 Interpreta ción Lectura de amplico nes o bandas de res tricción resultantes COMPRUEBA 13 ¿Cuándo se debe elegir la PCR alelo-específica en lugar del análisis por RFLP?

Vehículos de clonación: tipos de vectores Los vectores de clonación son vehículos moleculares encargados de transportar fragmentos de ADN e introducirlos en células hospedadoras para su replicación y estudio. Destacan los siguientes sistemas: Plásmidos y bacteriófagos. Cósmidos. Cromosomas artificiales de bacterias (BAC). Cromosomas artificiales de levaduras (YAC). Cromosomas artificiales de humanos (HAC). IDEAS CLAVE CRISPR/Cas9 facilita la alteración dirigida en ratones, permitiendo generar knock-out (pérdida de función), knock-in (inserción de ADNc) y variantes condicionales restringidas a tejidos. El haplotipo se define estrictamente como el genotipo haploide de una región o cromosoma.

Los RFLP son marcadores polimórficos generados tras la digestión con endonucleasas de restricción, aplicables en diagnóstico, medicina forense y biodiversidad. La PCR alelo-específica confirma o descarta mutaciones puntuales conocidas según se produzca o no la amplificación con un cebador complementario. Los vectores de clonación transportan secuencias de ADN y abarcan desde plásmidos y bacteriófagos hasta cromosomas artificiales de bacterias, levaduras y humanos. Extensión y amplificación: Si la mutación puntual está presente en la muestra, la ADN polimerasa extiende la hebra y genera un producto visible.

2 Criterio de descarte: En caso de no producirse amplificación, se concluye la ausencia de dicha mutación concreta en el ADN problema. 3 Genética Médica y Análisis Genético: Apuntes Completos 11 COMPRUEBA LO QUE HAS APRENDIDO 14. ¿En qué regiones del genoma pueden ubicarse los marcadores polimórficos de tipo RFLP? 15. ¿Cómo se interpreta la ausencia de amplificación en un ensayo de PCR alelo-específica diseñado contra un alelo mutante? Test Rodea la respuesta correcta. Las soluciones están al final. 16. ¿Qué modificación concreta caracteriza a un modelo genético knock-in? 17. ¿Qué requisito debe cumplir un fragmento de restricción para actuar como marcador genético? 18.

¿Cuál es la función del cebador en una prueba de PCR alelo-específica? 19. ¿Qué elemento molecular define propiamente a un haplotipo?

Mutación al azar mediante radiación previa a) Pérdida no dirigida de promotores génicos b) Inserción dirigida de una secuencia de ADNc c) Eliminación selectiva de todos los exones d) Pertenecer únicamente a secuencias codificantes exónicas a) Requerir la adición obligatoria de cósmidos b) Ser polimórfico y presentar más de un alelo c) Tener un peso molecular superior a 10 kb d) Unirse de forma complementaria a la mutación puntual a) Inducir recombinación homóloga en células germinales b) Digerir las dianas mediante endonucleasas específicas c) Actuar como vehículo vector de clonación artificial d) Un vector artificial de levadura clonado a) El genotipo correspondiente a la dotación haploide b) Un fragmento de restricción sin polimorfismo alguno c) Una enzima nucleasa bacteriana modificada d) Genética Médica y Análisis Genético: Apuntes Completos 12 3 Mutaciones genéticas y mecanismos de reparación del ADN AL ACABAR SABRÁS Distinguir el impacto genético y clínico de las mutaciones germinales frente a las somáticas.

Clasificar las mutaciones puntuales y predecir su efecto sobre el marco de lectura de la proteína. Diferenciar los mecanismos de haploinsuficiencia y efecto dominante negativo. Comparar las etapas y enzimas de las vías de reparación REBA y REN, explicando la patogenia del xeroderma pigmentoso. PIÉNSALO ANTES DE LEER 20 ¿Por qué un daño en el ADN causado por el sol no se considera inmediatamente una mutación? Una mutación es una modificación permanente y transmisible en la secuencia de nucleótidos del ADN respecto a su estado precedente.

Estas variaciones constituyen la fuente primaria de la variabilidad genética entre individuos y representan la causa etiológica directa de las enfermedades monogénicas.

ESQUEMA Clasificación de mutaciones genéticas y sus mecanismos Mutaciones genéticas Alteraciones permanentes de la secuencia Puntuales Sustituciones sinónimas, missense y nonsense Indels Inserciones o deleciones con o sin frameshift No codificantes Promotores, enhancers y sitios de splicing Efectos funcionales Pérdida, ganancia, haploinsuficiencia y dominante negativo Vías de reparación REMA, REBA, REN y roturas de doble cadena Genética Médica y Análisis Genético: Apuntes Completos 13 Dinámica de la mutagénesis y linaje celular El impacto funcional y hereditario de una mutación depende estrechamente del tipo celular donde se origina.

Las mutaciones originadas en la línea germinal afectan a los gametos y pueden transmitirse a las generaciones sucesivas. Por el contrario, las mutaciones surgidas en células somáticas únicamente afectan al individuo portador y no pasan a la descendencia. No obstante, si una mutación somática ocurre durante las primeras divisiones del desarrollo embrionario temprano, su repercusión clínica puede ser considerable al distribuirse en múltiples tejidos derivados. La consolidación de una alteración sigue una secuencia obligada en tres fases: COMPRUEBA 21 ¿En qué momento exacto una lesión en el ADN se convierte formalmente en una mutación?

Clasificación de mutaciones puntuales y alteraciones de la pauta de lectura Las mutaciones monogénicas o puntuales involucran cambios a pequeña escala en la secuencia de nucleótidos y se subdividen según su repercusión directa en el código genético: Tipo de mutación Mecanismo molecular Impacto en el producto proteico Sustitución sinónima (silenciosa) Cambio de un par de bases por otro que genera un codón sinónimo. Mantiene el mismo aminoácido; no altera la secuencia del polipéptido. Sustitución de cambio de sentido (missense) Sustitución que transforma un codón en otro que especifica un aminoácido distinto. Sustituye un único residuo aminoacídico en la cadena proteica.

Sustitución sin sentido (nonsense) Sustitución que introduce prematuramente uno de los tres codones de terminación (o que altera un codón stop nativo). Ocasiona la terminación prematura de la traducción produciendo un polipéptido truncado anormalmente corto (o alargado si muta el codón stop). Inserción o deleción (indels) Ganancia o pérdida de pares de bases en la secuencia codificante. Si no es múltiplo de tres, genera un cambio del marco de lectura (frameshift), alterando los codones posteriores o generando codones de parada prematuros.

Lesión premutacional: daño inicial en la doble hélice originado de forma espontánea (como errores de replicación) o inducido por factores químicos o físicos. En este estadio todavía no existe una mutación fija, ya que la lesión es susceptible de ser corregida por la maquinaria celular. 1 Fallo de los sistemas de reparación: los mecanismos celulares presentan una eficacia finita; si están saturados o defectuosos, no consiguen revertir el daño antes del siguiente ciclo celular.

2 Fijación de la mutación: al replicarse la molécula de ADN con la lesión intacta, la base alterada o la deformación estructural se incorpora de forma irreversible en las nuevas cadenas de la siguiente generación celular. 3 Genética Médica y Análisis Genético: Apuntes Completos 14 Las inserciones o deleciones de nucleótidos representan un riesgo funcional extremo cuando el número de bases afectadas no es divisible entre tres, ya que desalinean toda la pauta de lectura de los tripletes subsiguientes. En contraposición, cuando la variación afecta a múltiplos exactos de tres, se produce la adición o pérdida neta de aminoácidos específicos sin desorganizar el resto de la pauta.

ERROR FRECUENTE Creer que toda inserción o deleción provoca necesariamente un cambio de la pauta de lectura (frameshift). Si la deleción o inserción involucra un múltiplo exacto de tres pares de bases (por ejemplo, tres o seis nucleótidos), se añaden o pierden residuos aminoacídicos discretos sin correr el marco de lectura de los codones posteriores. Mutaciones no codificantes y elementos móviles Las secuencias reguladoras que flanquean las regiones codificantes modulan cuantitativa y cualitativamente la síntesis proteica: Mutaciones en regiones promotoras: deterioran la afinidad de unión de la ARN polimerasa o alteran secuencias potenciadoras y factores de transcripción.

Tienen como consecuencia una disminución en la tasa de síntesis del ARNm. Mutaciones en sitios de procesamiento (splicing): ocurren en los límites de unión entre intrones y exones (sitios donante y aceptor). Al destruir las señales precisas de escisión intrónica, provocan un procesamiento aberrante donde se retienen fragmentos intrónicos en el transcrito maduro o se eliminan exones, desencadenando a menudo corrimientos de lectura. Elementos móviles: transposones que al insertarse en ubicaciones cromosómicas novedosas disrumpen la arquitectura génica e inducen mutaciones con corrimiento de la pauta de lectura.

Mutaciones dinámicas: consisten en expansiones inestables de secuencias cortas repetidas en tándem cuyo número tiende a incrementarse entre generaciones sucesivas (véase «Herencia no clásica: mitocondrial, impronta y expansiones»). COMPRUEBA 22 ¿Cómo puede una mutación puntual en una frontera intrón-exón alterar por completo la secuencia proteica si no está dentro de un exón?

Mecanismos patogénicos moleculares Las alteraciones estructurales en los genes se traducen en diferentes consecuencias funcionales sobre las proteínas codificadas: DEFINICIÓN La haploinsuficiencia es una condición en la cual la actividad funcional generada por un único alelo silvestre activo (aproximadamente el 50 % de la dotación normal) resulta cuantitativamente insuficiente para preservar la fisiología celular estándar, dando lugar a un patrón de herencia autosómica dominante.

Genética Médica y Análisis Genético: Apuntes Completos 15 Ganancia de función: el cambio mutacional engendra una nueva propiedad en el producto peptídico, una sobreexpresión cuantitativa o un patrón de expresión espaciotemporal aberrante (en tejidos o estadios del desarrollo inadecuados). Manifiestan comúnmente una herencia de tipo dominante. Pérdida de función: reduce o abole la función biológica de la proteína. Habitualmente se asocian a enfermedades de transmisión recesiva, donde la dotación al 50 % presente en un heterocigoto compensa el fenotipo normal. Sin embargo, surgen fenotipos dominantes cuando se presenta haploinsuficiencia.

Efecto dominante negativo: ocurre típicamente en proteínas multiméricas compuestas por dos o más subunidades. El producto anómalo derivado del alelo mutado se ensambla en el complejo e inhibe funcionalmente a la proteína normal producida por el alelo silvestre en el heterocigoto. Agentes mutágenos, susceptibilidad y vías de reparación La tasa basal de mutación se incrementa ante la exposición a agentes ambientales exógenos: Radiación ultravioleta (UV): induce enlaces covalentes entre pares de bases pirimidínicas adyacentes, formando dímeros de timina y citosina. Estas distorsiones impiden el apareamiento normal con las purinas y deforman la doble hélice.

Si la ADN polimerasa no puede sortear el dímero, se sintetiza una cadena con deleción de dos nucleótidos. Sustancias químicas: análogos estructurales de bases que compiten incorporándose durante la replicación celular para generar desemparejamientos, o moléculas intercalantes que deforman físicamente la geometría helicoidal. Puntos calientes (hotspots): motivos concretos de dobletes o tripletes de nucleótidos que presentan una probabilidad de mutación intrínsecamente superior al resto del genoma. La probabilidad mutacional global se eleva adicionalmente a mayor tamaño del gen y a mayor densidad o número de intrones.

Para contrarrestar estas lesiones, la célula dispone de vías de reparación post-replicativas y por escisión coordinadas enzimáticamente: Sistema de reparación Lesión diana Mecanismo y enzimas principales REMA (Reparación de Mal Apareamiento) Desajustes de pocos pares de bases que eluden la corrección de pruebas. Actuación temprana dependiente de un complejo proteico de reconocimiento, endonucleasas de corte y restauración por ADN polimerasa. Genética Médica y Análisis Genético: Apuntes Completos 16 Sistema de reparación Lesión diana Mecanismo y enzimas principales REBA (Reparación por Escisión de Bases) Bases individuales químicamente dañadas.

Vía tardía: una ADN glucosidasa rompe el enlace glucosídico liberando la base, una endonucleasa corta el esqueleto azúcar- fosfato y la ADN polimerasa junto con una ligasa reconstituyen la cadena usando el molde intacto. REN (Reparación por Escisión de Nucleótidos) Lesiones voluminosas (2 a múltiples bases) que distorsionan severamente la hélice, como dímeros de timina por radiación UV. Escisión del oligonucleótido mediante endonucleasas, resíntesis por ADN polimerasa y sellado final por ligasa. EJEMPLO El fallo congénito en las enzimas que integran la vía REN desencadena la patología xeroderma pigmentoso.

La incapacidad para remover dímeros de pirimidina inducidos por radiación UV se manifiesta clínicamente con fotofobia y fotosensibilidad extrema, sequedad cutánea pronunciada, efélides precoces, atrofia epidérmica, hiperpigmentación y una elevadísima predisposición al desarrollo de neoplasias malignas cutáneas. Adicionalmente, las rupturas de doble cadena que ponen en riesgo la continuidad del cromosoma se reparan mediante mecanismos estrechamente asociados con la recombinación meiótica celular.

PROCESO Ruta de fijación de una mutación no reparada 1 Lesión pre mutacional Daño inducido por mutágenos o error replicativo 2 Fallo de reparación Sistemas celulares saturan o fracasan 3 Replica ción celular Paso de la horquilla replicativa sobre la lesión 4 Fijación definitiva Incorporación irrever sible en la nueva generación COMPRUEBA 23 ¿Qué paso enzimático diferencial inicia la vía REBA respecto a la vía REN?

Fuerzas evolutivas y frecuencias alélicas en poblaciones La distribución y prevalencia de las variantes mutagénicas y las enfermedades genéticas en una población no son estáticas, sino que están gobernadas por el equilibrio entre la tasa de mutación y tres fuerzas evolutivas principales: Genética Médica y Análisis Genético: Apuntes Completos 17 Selección natural: fenómeno evolutivo en el cual aquellos alelos que confieren ventajas de supervivencia o eficacia biológica reproductiva en un contexto ambiental dado incrementan progresivamente su frecuencia alélica, mientras que los alelos deletéreos son seleccionados negativamente, disminuyendo su presencia poblacional.

Deriva genética: fluctuación puramente aleatoria de las frecuencias génicas a lo largo de las generaciones. Su impacto es especialmente pronunciado en poblaciones de tamaño reducido, donde el azar puede fijar o extinguir alelos con independencia de su valor adaptativo. Flujo génico: transferencia de alelos secundaria a la migración e intercambio reproductor entre poblaciones dispares. Con el tiempo, este mestizaje continuado tiende a homogeneizar genéticamente las poblaciones involucradas. IDEAS CLAVE Las mutaciones en la línea germinal se transmiten a la descendencia, mientras que las mutaciones somáticas afectan exclusivamente al individuo.

La mutagénesis transcurre desde una lesión premutacional reparable hasta su fijación permanente al completarse un ciclo de replicación celular. Las mutaciones de corrimiento de marco (frameshift) son causadas por inserciones o deleciones cuyo número de nucleótidos no es múltiplo de tres. La haploinsuficiencia y el efecto dominante negativo permiten que mutaciones de pérdida de función se manifiesten con patrones dominantes. El sistema REN repara dímeros de pirimidina provocados por rayos UV; su alteración provoca xeroderma pigmentoso. Las frecuencias alélicas poblacionales son modeladas por la interacción entre selección natural, deriva genética y flujo génico.

COMPRUEBA LO QUE HAS APRENDIDO 24. ¿En qué se diferencia una mutación de cambio de sentido (missense) de una sin sentido (nonsense)? 25. ¿Por qué un efecto dominante negativo se observa típicamente en proteínas multiméricas? 26. ¿Qué distingue la deriva genética del flujo génico en cuanto a su efecto poblacional? Test Rodea la respuesta correcta. Las soluciones están al final. 27. ¿Qué consecuencia provoca una deleción de 4 pares de bases en un exón? Corrimiento de la pauta de lectura a) Pérdida de un solo aminoácido b) Silenciamiento transcripcional del promotor c) Conservación íntegra de la proteína d) Genética Médica y Análisis Genético: Apuntes Completos 18 28.

¿Qué patología surge por defectos en la reparación por escisión de nucleótidos (REN)? 29. ¿Qué fenómeno define que el 50 % de producto normal sea insuficiente para evitar la enfermedad? 30. ¿Qué enzima inicia la vía de reparación por escisión de bases (REBA)? 4 Herencia clásica mendeliana y genealogías AL ACABAR SABRÁS Construir e interpretar árboles genealógicos clínicos aplicando la simbología médica estandarizada. Calcular los riesgos de recurrencia en cruces con patrones autosómicos dominantes y recesivos. Diferenciar penetrancia, expresividad variable, pleiotropismo y los dos tipos de heterogeneidad genética.

PIÉNSALO ANTES DE LEER 31 ¿Por qué dos hermanos que heredan exactamente la misma variante patógena dominante pueden presentar cuadros clínicos con gravedades totalmente distintas? Principios de la herencia mendeliana y genealogías El estudio clínico de la transmisión de caracteres monogénicos se apoya en los principios descritos por Gregor Mendel. Durante la formación de gametos ocurre el principio de segregación, según el cual los dos alelos de un mismo locus se separan equitativamente en la meiosis.

Por su parte, el principio de transmisión independiente establece que los alelos situados en distintos loci se segregan hacia la descendencia de forma no correlacionada, siempre que no exista ligamiento genético. Para plasmar los antecedentes familiares y el patrón de transmisión de un rasgo se construye una genealogía o árbol genealógico. La persona índice que motiva la consulta médica y el inicio del estudio recibe el nombre de probando o propósito, y se señala formalmente con una flecha.

Anemia falciforme clásica a) Xeroderma pigmentoso b) Hipercolesterolemia pura c) Distrofia muscular miotónica d) Ganancia de función a) Efecto dominante negativo b) Haploinsuficiencia c) Penetrancia incompleta d) Endonucleasa de corte a) ADN glucosidasa b) ADN ligasa c) ADN polimerasa d) Genética Médica y Análisis Genético: Apuntes Completos 19 Esquema de símbolos universales empleados en la confección de árboles genealógicos. El parentesco biológico define la proporción compartida de material genético entre individuos: Familiares de primer grado: padres, hijos y hermanos. Comparten en promedio el 50 % de sus alelos.

Familiares de segundo grado: abuelos, nietos, tíos y sobrinos (separados por dos pasos generacionales). Comparten el 25 % de los alelos. Familiares de tercer grado: primos hermanos y bisnietos. Comparten en promedio un 12,5 % de sus genes. COMPRUEBA 32 ¿En qué proporción comparten alelos un individuo y su tío materno según los grados de parentesco? Patrones de herencia autosómica clásica El riesgo de recurrencia es la probabilidad estadística de que un nuevo descendiente nazca con la condición clínica analizada. Este cálculo se fundamenta en la segregación independiente de cada fecundación.

Parámetro Herencia autosómica dominante Herencia autosómica recesiva Patrón genealógico Transmisión vertical continua (sin saltos entre generaciones consecutivas). Transmisión horizontal (afecta predominantemente a hermanos; ausente en progenitores). Distribución por sexo Hombres y mujeres afectados en idéntica proporción. Afectación comparable entre varones y mujeres. Cruce reproductivo habitual Individuo heterocigoto con individuo sano homocigoto. Dos progenitores portadores heterocigotos asintomáticos. Genética Médica y Análisis Genético: Apuntes Completos 20 Parámetro Herencia autosómica dominante Herencia autosómica recesiva Riesgo de recurrencia por hijo 50 % (1/2) en cada gestación.

25 % (1/4) homocigotos afectados; 50 % portadores sanos. Naturaleza funcional típica Mutaciones con ganancia de función. Mutaciones con pérdida de función. Factor predisponente Frecuente aparición por mutaciones de novo. Frecuencia elevada ante consanguinidad. La consanguinidad es la unión reproductiva entre individuos emparentados genéticamente. Este lazo aumenta drásticamente la probabilidad de que ambos progenitores hereden de un antecesor común el mismo alelo deletéreo autosómico recesivo y lo transmitan en homocigosis a sus hijos.

ESQUEMA Patrones de transmisión y factores modificadores Genética mendeliana Herencia monogénica clásica Autosómica dominante Transmisión vertical continua (50 % riesgo) Autosómica recesiva Transmisión horizontal (25 % riesgo) Variabilidad de expresión Moduladores del fenotipo Penetrancia y expresividad Frecuencia de manifestación y gradación Pleiotropismo Afectación de múltiples órganos Heterogeneidad genética Alélica (mismo gen) y de locus (distintos genes) Genética Médica y Análisis Genético: Apuntes Completos 21 ERROR FRECUENTE Un error reiterado consiste en suponer que si una pareja heterocigota para un rasgo autosómico recesivo ya tuvo un hijo afectado (probabilidad de ), sus tres próximos descendientes nacerán necesariamente sanos.

Cada embarazo constituye un evento biológico independiente: la probabilidad en cada concepción sucesiva continúa siendo estrictamente de (25 %), sin importar los fenotipos de los nacidos con anterioridad. COMPRUEBA 33 ¿Por qué la consanguinidad incrementa la incidencia de patologías autosómicas recesivas pero apenas altera la de dominantes? Factores modificadores y fenómenos de complejidad fenotípica La relación directa entre genotipo y fenotipo puede alterarse por mecanismos biológicos específicos que complican el asesoramiento clínico.

Mosaicismo germinal y mutaciones espontáneas Cuando un trastorno dominante aparece sin antecedentes en la familia, puede deberse a una mutación de novo en el gameto parental. No obstante, si dos o más hermanos resultan afectados por una condición dominante a partir de progenitores fenotípicamente sanos, el fenómeno causal suele ser el mosaicismo de la línea germinal. Este ocurre por una alteración mutacional durante la embriogénesis de uno de los padres que coloniza exclusiva o parcialmente las células precursoras de los gametos, sin comprometer el tejido somático del progenitor.

Retraso en la edad de manifestación Ciertas patologías no expresan signos al nacimiento ni en etapas tempranas de la vida, sino en edades maduras. La corea de Huntington constituye el ejemplo paradigmático: es una enfermedad por expansión de tripletes en región codificante que se hereda con patrón autosómico dominante y penetrancia completa, pero sus manifestaciones motoras y cognitivas surgen tardíamente (generalmente en la etapa adulta), postergando el diagnóstico hasta después del periodo reproductivo activo. Penetrancia y expresividad La penetrancia mide el porcentaje o proporción de portadores de un genotipo patológico que llegan a manifestar algún signo detectable de la enfermedad.

Es completa (100 %) si la totalidad de los individuos genotípicamente mutados expresan el fenotipo, o incompleta si una fracción permanece fenotípicamente normal a pesar de portar el alelo causante. En contraste, la expresividad variable evalúa el grado de gravedad o la diversidad de manifestaciones clínicas que exhiben distintos individuos con el mismo genotipo alterado dentro de una misma familia o población. 1/4 1/4 Genética Médica y Análisis Genético: Apuntes Completos 22 Pleiotropismo El pleiotropismo es la propiedad biológica en la que una única mutación en un gen ocasiona efectos fenotípicos diversos y concurrentes en múltiples órganos o tejidos independientes.

Se observa de manera característica en: Síndrome de Marfan: defectos simultáneos en los sistemas esquelético, cardiovascular y ocular. Osteogénesis imperfecta: fragilidad ósea patológica, escleras oculares azuladas y alteraciones dentales. Heterogeneidad genética e interacciones génicas La heterogeneidad genética define la situación clínica donde fenotipos muy semejantes o indistinguibles derivan de causas mutacionales distintas: Heterogeneidad alélica (intraalélica): diferentes mutaciones localizadas en el mismo gen dan origen al mismo cuadro patológico, tal como ocurre en la fibrosis quística.

Heterogeneidad de locus (interalélica): mutaciones situadas en genes distintos producen el mismo cuadro clínico, fenómeno evidente en la retinitis pigmentaria. Por último, la epistasis describe la interacción no alélica entre diferentes loci en una ruta metabólica: la actividad de un gen epistático enmascara la expresión de otro denominado gen hipostático, situándose habitualmente en un punto previo del proceso funcional. COMPRUEBA 34 ¿En qué difieren conceptualmente la heterogeneidad alélica y la de locus? IDEAS CLAVE El probando o propósito marca el paciente índice a partir del cual se elabora y analiza el pedigrí clínico.

La herencia autosómica dominante muestra transmisión vertical y confiere un riesgo de recurrencia del 50 % por gestación. La herencia autosómica recesiva exhibe un patrón horizontal con un 25 % de riesgo entre progenitores heterocigotos, viéndose favorecida por la consanguinidad. El mosaicismo de la línea germinal explica la recurrencia de mutaciones dominantes en hermanos con progenitores asintomáticos. La penetrancia cuantifica la presencia o ausencia de manifestación fenotípica (todo o nada), mientras que la expresividad describe la intensidad y espectro de los signos clínicos.

El pleiotropismo refleja el impacto multiorgánico de un solo locus mutado, observable en el síndrome de Marfan y la osteogénesis imperfecta. Genética Médica y Análisis Genético: Apuntes Completos 23 COMPRUEBA LO QUE HAS APRENDIDO 35. ¿Qué riesgo tiene un hijo de manifestar la enfermedad si uno de sus progenitores es heterocigoto para un trastorno autosómico dominante y el otro es sano? 36. ¿Cómo se distingue clínicamente una penetrancia reducida de una expresividad variable? Test Rodea la respuesta correcta. Las soluciones están al final. 37. ¿Qué describe el concepto de probando en un árbol genealógico? 38.

¿Cuál es la probabilidad de tener un hijo afectado entre dos portadores heterocigotos autosómicos recesivos? 39. ¿Qué fenómeno explica que mutaciones en distintos genes causen retinitis pigmentaria? 40. ¿Qué caracteriza a una enfermedad genética con pleiotropismo?

El portador asintomático inicial a) El primer individuo afectado diagnosticado b) El ancestro común de la familia c) El familiar con mayor consanguinidad d) 50 % a) 100 % b) 25 % c) 75 % d) Epistasis hipostática a) Heterogeneidad de locus b) Heterogeneidad alélica c) Pleiotropismo clínico d) Compromiso simultáneo de múltiples órganos a) Manifestación en la edad senil b) Aparición exclusiva en varones c) Falta de penetrancia completa d) Genética Médica y Análisis Genético: Apuntes Completos 24 5 Herencia ligada al sexo e inactivación del cromosoma X AL ACABAR SABRÁS Diferenciar la organización cromosómica de los heterocromosomas X e Y identificando el papel de las regiones seudoautosómicas y del gen SRY.

Describir el proceso molecular de la lyonización mediado por el lncRNA XIST y la formación del corpúsculo de Barr. Explicar el origen genético de las heterocigotas manifiestas y los riesgos de recurrencia en genealogías ligadas al sexo. PIÉNSALO ANTES DE LEER 41 ¿Por qué las mujeres no producen el doble de proteínas que los hombres a partir de los genes del cromosoma X? Los seres humanos poseen 22 pares de autosomas y un par de gonosomas o cromosomas sexuales.

A diferencia de las parejas de autosomas, los heterocromosomas X e Y presentan una gran disparidad morfométrica y funcional, lo que exige mecanismos fisiológicos específicos de ajuste génico y determina patrones de transmisión hereditaria característicos.

ESQUEMA Mapa de la diferenciación y herencia gonosómica Gonosomas X e Y Bases cromosómicas sexuales Diferenciación sexual Cascada desde SRY a fenotipo Regiones seudoautosómicas Homología meiótica y recombinación Inactivación del X Lyonización y corpúsculo de Barr Gen XIST y epigenética ARN lnc, metilación y desacetilación Sesgo e incompletitud Heterocigotas manifiestas y escape Patrones de herencia Transmisión recesiva, dominante e Y Genética Médica y Análisis Genético: Apuntes Completos 25 Organización gonosómica y diferenciación sexual El cromosoma X es de gran tamaño y representa cerca del 5 % del total del ADN genómico nuclear humano.

En cambio, el cromosoma Y es significativamente más pequeño y posee una baja densidad génica. A pesar de estas divergencias, ambos cromosomas contienen regiones seudoautosómicas, secuencias homólogas situadas en los extremos que permiten el apareamiento meiótico y la recombinación genética entre machos y hembras. La diferenciación sexual humana opera de manera jerárquica a lo largo de varios niveles sucesivos: Nivel cromosómico: establecido en la fecundación por la presencia de un par XX o XY. Nivel génico: marcado principalmente por el gen SRY, ubicado en el brazo corto del cromosoma Y, próximo a la región seudoautosómica.

Actúa como conmutador de la vía testicular; si ocurre un sobrecruzamiento anómalo en la meiosis masculina, este gen puede translocarse al cromosoma X. Nivel gonadal: desarrollo de ovarios o testículos guiado por las señales génicas iniciales. Nivel ductal y fenotípico: formación de los conductos internos y caracteres sexuales secundarios impulsados por la síntesis hormonal gonadal. Nivel del sistema nervioso central: pautas de maduración dependientes de la impregnación endocrina. Nivel legal: asignación civil del sexo tras el nacimiento. COMPRUEBA 42 ¿Por qué se denominan «seudoautosómicas» a ciertas áreas terminales de los heterocromosomas?

Hipótesis de Lyon y compensación de dosis génica Dado que las mujeres poseen dos copias de cada gen ligado al cromosoma X y los varones son hemicigotos (cuentan únicamente con un cromosoma X), la naturaleza recurre a la compensación de dosis. Mediante este proceso, descrito por Mary Lyon, se silencia transcripcionalmente uno de los dos cromosomas X en cada célula somática femenina, igualando la expresión génica basal con la del varón.

DEFINICIÓN La lyonización o inactivación del cromosoma X es el proceso epigenético (véase «Bases del genoma humano y secuenciación del ADN») por el cual se silencia al azar una de las copias del cromosoma X en las células somáticas femeninas, dando lugar a una masa condensada de heterocromatina denominada corpúsculo de Barr. El silenciamiento presenta tres particularidades esenciales: Aleatoriedad: en el embrión temprano, cada célula silencia indistintamente el X materno o el X paterno, originando un mosaico somático celular funcional. 1 Estabilidad clonal: una vez inactivado un X, todos los descendientes mitóticos de esa célula preservan intacta dicha elección.

2 Genética Médica y Análisis Genético: Apuntes Completos 26 PARA RECORDARLO El número de corpúsculos de Barr en el núcleo interfásico equivale a , siendo la cantidad total de cromosomas X presentes en el cariotipo celular. ERROR FRECUENTE Un fallo común es asumir que el cromosoma X inactivado carece absolutamente de actividad transcripcional. Alrededor del 15 % de sus genes escapan a la inactivación, particularmente los situados en las regiones seudoautosómicas.

Por esta razón, la haploinsuficiencia (véase «Mutaciones genéticas y mecanismos de reparación del ADN») del gen SHOX en el cariotipo 45,X del síndrome de Turner (véase «Anomalías cromosómicas numéricas y estructurales») produce baja estatura, ya que se precisan dos copias activas. Mecanismo molecular de la lyonización y corpúsculo de Barr La inactivación se instaura precozmente: ocurre entre 7 y 10 días posteriores a la fertilización, en la fase de blastocisto. El fenómeno arranca en el centro de inactivación del cromosoma X (CIX), localizado en el brazo largo de dicho gonosoma.

Dentro de este centro reside el gen XIST, el cual únicamente se transcribe a partir del cromosoma X destinado a ser silenciado. El producto de transcripción de XIST es un ARN largo no codificante (lncRNA). Esta molécula no se traduce a proteína; en cambio, reviste en cis el cromosoma del que emerge. Dicha cobertura desencadena una cascada epigenética de reclutamiento que produce: Desacetilación y modificaciones represivas de histonas. Metilación del ADN por ADN metiltransferasas en pares de citosinas y guaninas para fijar el estado inactivo. Replicación tardía del ADN durante la fase S del ciclo celular. Heterocromatinización extrema visible al microscopio como corpúsculo de Barr.

En las células destinadas a tejidos extraembrionarios (como la placenta), este proceso no es aleatorio sino que sufre impronta genómica (véase «Herencia no clásica: mitocondrial, impronta y expansiones»), inactivando de forma sistemática el cromosoma X de procedencia paterna. Por otro lado, al madurar la línea germinal femenina, el cromosoma X previamente condensado debe reactivarse para que cada ovocito reciba una copia transcripcionalmente activa. COMPRUEBA 43 ¿Qué papel cumple la transcriptasa inversa o la traducción proteica en la acción de XIST?

Incompletitud: el silenciamiento no afecta a la totalidad del cromosoma; diversas zonas permanecen activas, especialmente las regiones seudoautosómicas. 3 N 1 N Genética Médica y Análisis Genético: Apuntes Completos 27 Heterocigotas manifiestas y patrones de transmisión ligados al sexo Al ser aleatoria la inactivación en las células embrionarias, la proporción de cromosomas maternos o paternos silenciados se sitúa habitualmente en torno al 50:50. No obstante, por azar o selección celular puede producirse una inactivación sesgada hacia el alelo normal.

Cuando esto sucede en una mujer portadora de una mutación recesiva ligada al X, la preponderancia de expresión del alelo mutado provoca la aparición de sintomatología clínica en diversos grados: este fenómeno se conoce como heterocigota manifiesta. Esquema de Punnett para herencia recesiva ligada al X con madre portadora. Genética Médica y Análisis Genético: Apuntes Completos 28 Esquema de Punnett para cruzamiento entre madre portadora y varón afectado ligado al X.

Los cuadros clínicos transmitidos por los gonosomas siguen reglas genealógicas muy particulares: Patrón de herencia Transmisión varón a varón Afectación por sexos Descendencia típica de varón afectado Recesiva ligada al X (hemofilia A, Duchenne, daltonismo) Nunca Varones marcadamente predominantes 100 % hijas portadoras obligadas; 0 % hijos varones enfermos Dominante ligada al X (síndrome de Rett, raquitismo hipofosfatémico) Nunca Aproximadamente el doble de mujeres afectadas 100 % hijas enfermas; 0 % hijos varones sanos Holándrica ligada al Y Siempre (estricta) 100 % varones 100 % hijos varones afectados; 0 % mujeres En los rasgos dominantes ligados al X, el cuadro suele manifestarse de forma más atenuada en las mujeres heterocigotas debido a la lyonización.

Asimismo, estos trastornos pueden mostrar penetrancia incompleta o requerir diferenciación rigurosa en el árbol genealógico. COMPRUEBA 44 ¿Puede un hombre con un rasgo patológico dominante ligado al X tener un hijo varón enfermo por esa misma vía? Genética Médica y Análisis Genético: Apuntes Completos 29 IDEAS CLAVE Las regiones seudoautosómicas permiten el emparejamiento meiótico y la recombinación entre los heterocromosomas X e Y. El gen SRY del cromosoma Y desencadena la cascada primaria hacia la diferenciación testicular y el fenotipo masculino. La compensación de dosis génica se logra inactivando aleatoriamente un cromosoma X en cada célula somática femenina.

El gen XIST sintetiza un lncRNA que recubre en cis el cromosoma a silenciar y cataliza modificaciones de cromatina hasta condensarlo en el corpúsculo de Barr. El escape a la inactivación en regiones seudoautosómicas y el sesgo de lyonización explican las patologías numéricas del gonosoma y la existencia de heterocigotas manifiestas. Los varones afectados por patologías ligadas al X no transmiten la enfermedad a sus hijos varones pero sí el alelo a todas sus hijas. COMPRUEBA LO QUE HAS APRENDIDO 45. ¿Por qué las personas con síndrome de Turner (cariotipo 45,X) muestran anomalías fenotípicas si las mujeres sanas inactivan un cromosoma X somático? 46.

¿Cómo se explica biológicamente que una mujer portadora de hemofilia A pueda presentar manifestaciones hemorrágicas moderadas? Test Rodea la respuesta correcta. Las soluciones están al final. 47. ¿Qué molécula desencadena directamente el silenciamiento del cromosoma X revistiéndolo físicamente? 48. ¿En qué momento del desarrollo embrionario humano se inicia la lyonización somática?

El factor de transcripción SRY a) El ARN largo no codificante XIST b) La proteína histona desacetilasa 1 c) Un microARN de degradación citoplasmática d) En la tercera semana de gastrulación a) En la fecundación del cigoto b) Al completarse el cierre del tubo neural c) Entre 7 y 10 días tras fertilización d) Genética Médica y Análisis Genético: Apuntes Completos 30 49. ¿Qué segregación fenotípica genera un varón afectado por una mutación dominante ligada al X con una mujer sana? 50. ¿Cuál es la causa de que los varones sean hemicigotos para la mayoría de los genes del cromosoma X?

6 Herencia no clásica: mitocondrial, impronta y expansiones AL ACABAR SABRÁS Diferenciar los mecanismos moleculares de la herencia mitocondrial, la impronta y las expansiones de tripletes Explicar el papel de la heteroplasmia y el efecto umbral en la variabilidad clínica del ADNmt Relacionar la inestabilidad de las mutaciones dinámicas con la anticipación genética en genealogías Identificar los principios de diagnóstico molecular por PCR y Southern blot en patologías por microsatélites PIÉNSALO ANTES DE LEER 51 ¿Por qué un trastorno hereditario severo puede agravarse y aparecer a edades cada vez más tempranas al transmitirse a los hijos?

Los patrones de transmisión no clásicos engloban aquellos mecanismos que rompen las reglas de la herencia mendeliana. En estos cuadros, el fenotipo final no depende exclusivamente de la presencia de alelos dominantes o recesivos en cromosomas nucleares biparentales, sino de factores citoplasmáticos, marcas epigenéticas parentales o variaciones en la longitud de secuencias repetidas a lo largo de las generaciones. Mecanismo Modo de transmisión Causa molecular Fenotipo típico Herencia mitocondrial Materna exclusiva Mutaciones en ADNmt circular bicatenario Afección…