Un atlas de las diferencias de expresión en machos y hembras en los diferentes tejidos del organismo

Amparo Tolosa, Genotipia

Múltiples características humanas, tanto morfológicas como funcionales, muestran diferencias entre ambos sexos biológicos. La actividad de los cromosomas sexuales tiene un peso importante en algunas de ellas, pero no es suficiente para explicar toda la variación existente. Esto apunta a que la expresión diferencial de otros genes podría tener un papel relevante. Sin embargo, hasta el momento no se había analizado en profundidad cómo se expresan los genes en los tejidos de ambos sexos o si los posibles patrones de expresión están conservados en diferentes especies.

Con el objetivo de arrojar un poco de luz en esta cuestión, un equipo de investigadores del Instituto de Tecnología de Massachusetts y el Instituto Whitehead ha analizado en detalle la expresión génica en  múltiples tejidos de machos y hembras de diversas especies de mamífero. Los investigadores se plantearon que existen diferencias moleculares entre ambos sexos biológicos, que pueden afectar funcionalmente a los individuos y traducirse en diferentes manifestaciones de algunos caracteres, entre ellos, enfermedades.

El primer paso del equipo fue analizar el ARN, que refleja  la expresión de los genes, en 12 tejidos diferentes en 5 especies de mamíferos (humanos, macaco, ratón, rata y perro). Mediante este análisis los investigadores pretendían evaluar tanto la extensión de las diferencias de expresión entre ambos sexos en diferentes tejidos, como su grado de conservación en el linaje de los mamíferos.

El último ancestro común de las cinco especies analizadas se remonta a hace 80-100 millones de años, por lo que los investigadores estimaron que eran una buena representación de la evolución de los mamíferos y permitirían determinar si las diferencias entre ambos sexos son recientes (en tiempo evolutivo) o se produjeron en todos los mamíferos.

 

diferencias expresion sexo
Nuestro genoma contiene las instrucciones para crear un individuo. Sin embargo, es la expresión o actividad de los genes, en el momento y los niveles adecuados lo que hace que la manifestación de las características morfológicas y funcionales sea diferente en cada persona.

 

El primer resultado de la investigación fue encontrar que aproximadamente 3000 genes mostraban diferencias de expresión según el sexo biológico, la mayoría específicas de tejidos. Algunas de estas diferencias se encuentran conservadas en las especies estudiadas. No obstante, la mayor parte se produjeron en diferentes conjuntos o subconjuntos de especies, especialmente  en los linajes más recientes.

El siguiente paso del equipo fue determinar si las diferencias entre sexos tienen una relevancia real. Para determinar esta cuestión, los investigadores utilizaron una característica ampliamente analizada que refleja de forma inequívoca las diferencias entre sexos: la altura. En la mayoría de especies de mamíferos el macho es más alto que la hembra. En el caso de la especie humana, por ejemplo, de media, los hombres, definidos biológicamente como aquellos portadores de la combinación cromosómica XY, superan en una media de 10 a 15 centímetros la altura de las mujeres, portadoras de dos cromosomas X.

En la altura intervienen tanto factores ambientales como múltiples factores genéticos, muchos de ellos ya identificados.  Los investigadores se preguntaron cuántos de los genes conocidos por su participación en la altura muestran diferencias de expresión entre ambos sexos y encontraron que cerca de un 12% de las diferencias en altura entre hombres y mujeres se debe a la expresión diferencial de genes localizados en los cromosomas no sexuales.

¿A qué se deben las diferencias de expresión entre sexos identificadas en las especies estudiadas? El equipo  de investigadores plantea que los genes que muestran diferencias entre ambos sexos de forma conservada contribuyen a aquellos rasgos que muestran también diferencias en múltiples especies de mamíferos como es el caso de la altura. Por otra parte, los investigadores han estimado que los cambios específicos de los diferentes linajes de especies explicarse en parte debido a la ganancia o pérdida de sitios de unión a factores de transcripción que muestran diferencias de expresión en cada sexo.

Nuestro genoma contiene las instrucciones para crear un individuo. Sin embargo, es la expresión o actividad de los genes, en el momento y los niveles adecuados lo que hace que la manifestación de las características morfológicas y funcionales sea diferente en cada persona. Los resultados del trabajo proporcionan el primer atlas de expresión génica con información sobre la actividad génica en diferentes tejidos en ambos sexos para diferentes especies de mamíferos y demuestran que las diferencias de expresión se traducen en diferencias funcionales.  Esta información resultará relevante para entender no sólo las características morfológicas y funcionales que difieren entre ambos sexos, sino también la distinta susceptibilidad o manifestación de algunas enfermedades.

Además, el equipo ha planteado un mecanismo por el que pueden generarse diferencias de expresión entre sexos, como por ejemplo la participación de proteínas factores de transcripción cuya expresión difiere entre machos y hembras. Al regular de forma simultánea la actividad de otros genes, las diferencias de expresión de estos factores de transcripción pueden tener una repercusión a nivel global.

“Estamos empezando a construir la infraestructura para una comprensión sistemática de las diferencias sexuales en el organismo”, señala David Page, director del Instituto Whitehead de la Universidad de Harvard y director del trabajo. “Esperamos que estos conjuntos de datos sean utilizados para investigación futura y esperamos que este trabajo de a la gente una mejor apreciación de la necesidad y el valor de investigar las diferencias moleculares en la biología de machos y hembras”.

Los investigadores recomiendan tener en cuenta las diferencias observadas entre las especies a la hora de decidir el modelo animal más adecuado para estudiar una enfermedad humana. Si existen diferencias en la expresión entre ambos sexos en humanos y no en la especie seleccionada,  los resultados observados podrían no ser una representación veraz de la enfermedad.

“No estamos diciendo que se eviten los modelos animales en investigación de las diferencias entre sexos, sino que no se tenga por seguro que la expresión influenciada por el sexo detrás de un rasgo o enfermedad que se observa en un animal será la misma que en humanos”, indica Sahin Naqvi, investigador del Instituto Whitehead y primer autor del trabajo. “Ahora que los investigadores tienen datos de especies y tejidos disponibles esperamos que serán utilizados para proporcionar información en la interpretación de los resultados de animales modelo”.

Investigación original: Naqvi S, et al. Conservation, acquisition, and functional impact of sex-biased gene expression in mammals. Science. 2019. Doi: http://dx.doi.org/10.1126/science.aaw7317

Fuente: Genetic study takes research on sex differences to new heights. http://news.mit.edu/2019/genetic-study-takes-sex-differences-research-to-new-heights-0718

 

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