Genetica e Determinação do Sexo - Sistemas Cromossomicos e Balanço Genico

18052023 1 Determinação do sexo Assexuada não há reorganização de genes Sexuada há reorganização de genes de dois indivíduos Reprodução Biológica Chlamydomonas 1 2 18052023 2 Porque a reprodução sexuada é tão comum permite maior taxa de evolução sob certas condições Conjugação 3 4 Balanço Gênico nº cromossomos X nº conjuntos cromossomos autossômicos Razões X Autossomos em diferentes fenótipos sexuais de Drosophila melanogaster X A X A Sexo 3 2 150 Metafêmea 4 3 133 Metafêmea 4 4 100 Fêmea normal 3 3 100 Fêmea normal 2 2 100 Fêmea normal 2 3 066 Intersexo 1 2 050 Macho normal 1 3 033 Metamacho Determinação do Sexo Sistema XXXY XX XY Mamíferos algumas plantas insectos dípteros e répteis Sistema XXX0 XX X0 Nemátodes vermes e insectos do tipo hemípteros percevejos ortópteros baratas e gafanhotos e coleópteros besouros Sistema ZZZW ZZ ZW Aves lepidópteros borboletas mariposas isópodes crustáceos alguns anfíbios e alguns peixes Haplodiploidia sexo depende do grau de ploidia 2n n Himenópteros abelhas vespas e formigas 18052023 4 Sistema X0 espécies que não tem cromossomo Y apenas o X espécies de insetos como gafanhotos percevejos Sistema ZW aves borboletas peixes répteis Abelhas e a partenogênese óvulos fecundados originam fêmeas e não fecundados machos 7 8 Hereditariedade Ligada ao Sexo ZW Second cross reciprocal of first cross ZᵇZᵇ X ZᵇW Nonbarred males Barred females ZᵇZᵇ and ZᵇW Barred males Nonbarred females Plumagem pedresa versus uniforme 18052023 6 SISTEMAS DE DETERMINAÇÃO SEXUAL Tipo XY Ocorre no homem nos demais mamíferos e nos insetos dípteros As fêmeas são caracterizados por XX e os machos por XY SISTEMAS DE DETERMINAÇÃO SEXUAL Tipo XO Ocorre em algumas espécies de insetos e vermes As células do macho apresentam um cromossomo a menos que a fêmea porque falta o Y Assim falase em fêmea XX e macho XO Tipo ZW No sistema ZW os cromossomos sexuais são invertidos o macho apresenta dois cromossomos sexuais iguais ZZ enquanto a fêmea apresent dois diferentes um Z e outro W Este sistema aparece em lepidópteros borboletas mariposas peixes e aves 11 12 18052023 7 Determinação do Sexo por Haploploidismo Nos himenópteros abelhas vespas e formigas a determinação sexual não envolve cromossomos sexuais A rainha é uma fêmea fértil cujos óvulos fecundados produzem fêmeas diplóides enquanto os óvulos não fecundados evoluem por partenogênese até machos haplóides As fêmeas férteis rainhas ou estéreis obreiras são determinadas pelo tipo de alimentação que as larvas recebem durante o seu desenvolvimento Determinação do Sexo por Haploploidismo Enquanto as larvas das futuras operárias recebem apenas mel e pólen as larvas que evoluirão para rainhas recebem ainda a geléia real uma secreção glandular das operárias adultas 13 14 18052023 8 Um loco multialélico A1 A1 A2 A1 A1 Macho Fêmea Macho A1 B1 A1A1 B1B1 Macho A1A2 B1B2 A1A1 B1B2 Fêmea Macho Multiloco multialélico Balanço gênico Macho n mM fF MF Fêmea 2n mmM ff2F 2FM Imprinting genômico Determinação de castas Abelhas 15 16 18052023 9 Determinação de castas Abelhas 17 18 Table 23 Chromosomal Determination of Sex in Drosophila and Humans Sex chromosomes Species XX XY XXY XO Drosophila Human Note O indicates absence of a chromosome Síndrome de Klinefelter nos humanos Síndrome de Turner nos humanos Gene white w de Drosophila melanogaster 1º gene localizado num cromossoma sexual Thomas Morgan 1910 Compensação de Dose Inactivação de um cromossomaX nas fêmeas de mamífero Mary Lyon 1966 Heterocromatinação de um dos cromossomasX Compensação de Dose Inactivação de um cromossomaX nas fêmeas de mamífero Corpo de Barr Corpo de Barr Corpo de Barr XX XY XXX Núcleos de a uma mulher normal XX com um corpo de Barr b um homem normal XY sem corpos de Barr e c uma mulher XXX com dois corpos de Barr 18052023 13 Evolução do cromossomo Y de mamíferos 25 26 Cromossomo Y gene SRY Sexdetermining region of the Y chromosome desenvolvimento de características masculinas SRY Sox9 hormônio antiduto Mülleriano AMH SF1 enzimas da via de síntese da testosterona Fatores de transcrição Bonato 2003 Efeitos de deleção ou translocação do gene SRY Segundo Snustad Simmons 2003 CROMOSSOMO Y Região homóloga ou região pseudoautossômica 5 tamanho Y pareamento com X região de recombinação entre X e Y região mais rica em genes do que o restante do Y muitos genes desta região do Y tem homólogos no X genes gametólogos estes genes refletem a origem evolutiva comum do X e do Y CROMOSSOMO Y Região não homóloga do Y genes sem homologia no X sem pareamento com o X sem recombinação entre X e Y genes para fertilidade masculina CROMOSSOMO Y Genes específicos do cromossomo Y gene SRY sex determinig region Y braço curto do Y próximo à região pseudoautossômica região determinante do sexo do cromossomo Y é o fator de determinação testicular é um fator de transcrição desencadeia cascata que resultará na formação testículos produção hormônios masculinos testosterona e dihidrotestosterona genitália interna e externa masculinas Somatic cell Testosteron pathway genes Genes for secondary sexual characteristics Receptor At Southampton Germ cell Genes for secondary sexual characteristics Testosteron pathway genes Testisdetermining genes Gónada indiferente Duto de Wolff Duto de Müller Mesonefro Seio urogenital Ovário Tuba Vagina Testículo Vesícula seminal Próstata Ovário Testículo 18052023 18 Síndrome de Turner Síndrome de Klinefelter 35 36 18052023 19 Determinação do sexo nas plantas 37 38 incubação dos ovos 30ºC fêmeas 33ºC machos 2 Determinação gênica Asparagus officinalis aspargo genes para masculinidade genes para feminilidade Mm planta masculina mm planta feminina Mm flores masculinas e hermafroditas Autopolinização flores hermafroditas MM planta supermacho 18052023 21 Determinação do sexo nas plantas 41 42 Figura 4 Mutantes florais de Arabidopsis quanto à determinação do sexo A A flor do tipo selvagem é hermafrodita B Mutante agamous Há apenas a formação de sépalas e pétalas C Mutante apetala3 Essa flor é funcionalmente feminina D Mutante superman Essa flor é funcionalmente masculina 18052023 23 Diferenciação sexual Diferenciação sexual Até 7ª8ª semanas de vida Sexo gonádico indiferenciado sexo gonádico sexo fenotípico sexo cromossômico XY XX 8ª semana Gene SRYTDF Diferenciação das gônadas no macho SRY região determinante do sexo no cromossomo Y TDF fator determinante testicular 46 47 18052023 24 A complex series of steps must occur in gonadal differentiation A number of genes are critical to appropriate male genital development SRY sex determining region of the Y chromosome a gene on the short arm of the Y chromosome is a testis determining factor The SOX9 gene is also important in male sexual differentiation DAX1 an orphan member of a nuclear hormone receptor family located on the X chromosome interacts with steroidogenic factor 1 SF1 Other genes involved in male gonadal differentiation include the tumorsuppressor gene WT1 Wilms tumor 1 and the Müllerian inhibiting substance gene MIS and its receptor MISR httpwwwcarolguzecomtext4426sexualdifferentiationshtml A diferenciação sexual é determinada geneticamente XY httpwwwmhhecomsocsciencesexcommonibankset3htm Genes ligados à diferenciação sexual XX XY 48 49 18052023 25 SRY região determinante do sexo no cromossomo Y TDF fator determinante testicular determinação do sexo gonádico sexo genotípico XY Involução do Ducto de Müller Cél de Leydig fetais Testosterona Virilização da crista urogenital e da genitália externa Evolução do Ducto de Wolff orgãos sexuais internos DHT túb seminíferos Cél de Sertoli fetais 8ª 9ªsem XY Diferenciação das gônadas do macho testículos AMH Hormônio AntiMülleriano Gene SRYTDF sexo fenotípico XY 51 52 18052023 26 Normal sexual differentiation A Internal urogenital tract B External genitalia Source Harrisons Principles of Internal Medicine 14th Edition httpwwwgfmerchBooksReproductivehealthHumansexualdifferentiationhtml sexo fenotípico sexo gonádico sexo genotípico XY sexo gonádico sexo genotípicoXY sexo fenotípico 54 55 18052023 27 sexo fenotípico sexo gonádico sexo genotípico XY An XY individual with androgen insensitivity syndrome httpwwwdlsymedutwlesson3sexhtm Newborn genetic male 46XY with complete androgen insensitivity syndrome and female external genitalia The gonads are bilateral intraabdominal testes The vagina is a short blindending pouch and the cervix uterus and fallopian tubes are absent due to testicular production of müllerian inhibitory substance Nature Clinical Practice Urology 2004 1 3843 Current views on evaluation management and gender assignment of the intersex infant Caleb P Nelson and John P Gearhart httpwwwnaturecomncpurojournalv1n1fullncpuro0028html ausência da testosterona de seus receptores ou mutações no AR parcial ou total The clinical findings that permit a presumptive diagnosis of AIS include the following absence of extragenital abnormalities two nondysplastic testes absent or rudimentary müllerian structures ie no fallopian tubes uterus or cervix and the presence of a short vagina undermasculinization of the external genitalia at birth and impaired spermatogenesis andor somatic virilization at puberty Veja mais em httpwwwgeneclinicsorgprofilesandrogendetailshtml 56 57 18052023 28 Involução do Ducto de Müller Cél de Leydig fetais Testosterona Cél de Sertoli fetais 8ª 9ªsem XY Diferenciação das gônadas do macho testículos Gene SRY TDF XX Gônadas permanecem indiferenciadas 11ª12ª semanas ausência de fatores genéticos masculinizantes SRY e presença de DAX1 Diferenciação em ovários Evolução do Ducto de Müller involui Wolff Desenvolvimento das genitálias internas e externas Evolução do Ducto de Wolff orgãos sexuais internos Virilização da crista urogenital e da genitália externa DHT AMH Hormônio AntiMülleriano 58 59 18052023 29 sexo fenotípico sexo gonádico sexo genotípico XX sexo fenotípico sexo gonádico sexo genotípico XX sexo genotípico XY 61 62 18052023 30 Normal sexual differentiation A Internal urogenital tract B External genitalia Source Harrisons Principles of Internal Medicine 14th Edition sexo fenotípico sexo fenotípico sexo gonádico sexo genotípico sexo gonádico sexo genotípico XX XY 63 64 18052023 31 Müller duct differentiation 65 66 18052023 32 LH Caracteres sexuais secundários crescimento linear pelos axilares e púbicos etc surgimento da libido GnRH PUBERDADE Ações das gonadotrofinas FSH Crescimento testicular 914 anos Ciclos ovulatórios 1014 anos mas após surgimento dos caracteres sexuais 2ºs Crescimento ovariano secreção de Estradiol 812 anos Secreção de Testosterona 1017 anos 67 68 18052023 33 Fig 4619 Plasma testosterone profile during the lifespan of a normal male Data from Griffin JE et al In Bondy PK Rosenberg LE editors Metabolic control and disease Philadelphia 1980 WB Saunders and Winter JSD et al J Clin Endocrinol Metab 42679 1976 Padrão de secreção de TESTOSTERONA durante a vida do homem 69 70 18052023 34 Fig 4623 Average chronological sequence of hormonal and biological events in normal male puberty Berne et al 2004 Sequência cronológica das alterações hormonais e somáticas durante a puberdade no homem The spectrum of testosterone T effects Note that some effects result from the action of T itself whereas others are mediated by dihydrotestosterone DHT and estradiol E2 after they are produced from testosterone VLDL LDL HDL Verylowdensity lowdensity and highdensity lipoproteins respectively Berne et al 2004 Ações diretas e indiretas da Testosterona 71 72 Figura 5 Flores de amoreira Morus sp vistas em microscopia eletrônica de varredura As partes masculina vermelho e masculina azul de cada flor foram coloridas por computador A Flor feminina os órgãos masculinos são reprimidos e não se desenvolvem B Flor masculina os órgãos femininos são abortados durante as fases iniciais de seu desenvolvimento Barras A 300μm B 200μm 18052023 36 Pattern of gonadotropin secretion during different stages of life in women Source Harrisons Principles of Internal Medicine 14th Edition Padrões de secreção de gonadotrofinas durante a vida da mulher 75 76 18052023 37 Fig 4632 Average chronological sequence of hormonal and biological events in normal female puberty Note that the peak velocity of growth precedes the onset of menses and the growth spurt ends shortly after menarche Sequência cronológica das alterações hormonais e somáticas durante a puberdade na mulher Cérebro EST Estimulam a libido ESTPG regulam a secreção de GnRH regulando o ciclo menstrualovariano Fígado e Coração EST regulam a produção de colesterol e previne a formação de placas nas artérias coronarianas Ovários EST estimulam a maturação dos ovários Mamas EST estimulam o crescimento e desenvolvimento na puberdade e na gravidez para futura produção de leite Útero EST estimulam a maturação do útero ESTPG estimulam o crescimento da mucosa uterina endométrio durante o ciclo menstrual preparandoa para a implantação de um futuro embrião Ossos EST estimulam o crescimento ósseo na puberdade e auxiliam na manutenção da fisiologia óssea Menopausa a falta de estrógenos pode levar à osteoporose Vagina EST estimulam a maturação da vagina Altera a secreção vaginal durante o ciclo menstrual Antes da ovulação aumenta a lubrificação facilitando a cópula Cérebro EST Estimulam a libido ESTPG regulam a secreção de GnRH regulando o ciclo menstrualovariano Fígado e Coração EST regulam a produção de colesterol e previne a formação de placas nas artérias coronarianas Ovários EST estimulam a maturação dos ovários Mamas EST estimulam o crescimento e desenvolvimento na puberdade e na gravidez para futura produção de leite Útero EST estimulam a maturação do útero ESTPG estimulam o crescimento da mucosa uterina endométrio durante o ciclo menstrual preparandoa para a implantação de um futuro embrião Ossos EST estimulam o crescimento ósseo na puberdade e auxiliam na manutenção da fisiologia óssea Menopausa a falta de estrógenos pode levar à osteoporose Vagina EST estimulam a maturação da vagina Altera a secreção vaginal durante o ciclo menstrual Antes da ovulação aumenta a lubrificação facilitando a cópula 77 78 Nível Eventos Período Celular cromossômicoGgênico XX feminino XY masculino Fertilização Gonadal sem SRY ovário com SRY testículo A partir da 6ª semana de vida prénatal Genital genitália interna e externa com testosterona genitália interna masculina com 5 α dihidrotestosterona genitália externa masculina Após a 7ª semana de vida prénatal Criação Dependente da genitália externa menino ou menina Ao nascimento Psicológico ou comportamental Desenvolvimento da identidade de gênero fatores biológicos socioculturais psicológicos homem ou mulher Desde a infância Modificado de BorgesOsório Robinson 2001