Clase 3.2 Herencia materna

Herencia materna:
ADN extranuclear

Genética
PhD. Caroline Bacquet

Herencia extra nuclear

Los cromosomas eucarióticos, ubicados en el núcleo, están formados por ADN y proteínas histonas. Sin embargo, también existe ADN fuera del núcleo, en las mitocondrias y los cloroplastos, que tiene una organización y patrón de herencia distinto al del ADN nuclear. Estos organelos, rodeados por membranas, se encuentran en el citoplasma de las células eucarióticas.

¿Qué hace diferente al

ADN no nuclear?

Gran número de copias: Una mitocondria o
cloroplasto tiene múltiples copias de su ADN y
una célula típica tiene muchas mitocondrias. Por lo
que a menudo tienen miles de copias.

Segregación aleatoria: Las mitocondrias y los
cloroplastos se distribuyen de forma aleatoria a las
células hijas durante la mitosis y la meiosis.

Herencia no mendeliana: El ADN extra nuclear a
se hereda solamente de la madre

(Birky, 2001)

Herencia extra nuclear

La función de los mitocondrias y cloroplastos depende tanto del ADN nuclear como del ADN de los organelos, lo que complica la identificación de mutaciones. En casos de heteroplasmia, donde algunos organelos tienen un gen mutante, el fenotipo puede no manifestarse debido a que los organelos normales mantienen la función. Este tipo de análisis es más complejo que el de los caracteres mendelianos.

ADN cloroplástico

Material genético contenido en los
cloroplastos, también conocido
como ADN pltd. Se divide
semi-automáticamente cuando la
célula eucariota se divide.

Se estima que una planta posee entre
20 a 60 moléculas de ADN y en cada
una de estas existen alrededor de 150
genes contenidos.

Multiple Choice

¿Cuál es el tamaño del ADN de los cloroplastos?

• 12 kb - 15 kb

• 150 kb - 200 kb

• 1.200 kb -1.500 kb

• 1.2 Mb - 1.5 Mb

Multiple Choice

¿Cuántos genes contiene el ADN de los cloroplastos de las plantas terrestres?

• 30

• 100

• 500

• 1.000

Multiple Choice

El genoma mitocondrial es compacto y casi no posee ADN no codificante

• Verdadero

• Falso

​Un botánico alemán realizó una serie de experimentos genéticos utilizando cuatro plantas dondiego (Mirabilis jalapa). Las plantas con las que trabajó Correns vienen en tres tipos: color blanco puro, verde puro o variegadas (con puntos verdes y blancos).

Explicación de los experimentos de Correns

(Griffiths et al., 1999)

ADN mitocondrial

Material genético contenido en las
mitocondrias. También se denomina
como DNAmt. Se divide
semi-automáticamente cuando la
célula eucariota se divide.

Es una molécula circular, cerrada y
sin extremos que contiene 37 genes

Multiple Choice

Al igual que el genoma nuclear, el genoma mitocondrial es lineal

• Verdadero

• Falso

Multiple Choice

Existen aproximadamente diez copias del genoma mitocondrial en cada mitocondria

• Verdadero

• Falso

Espermatozoide y óvulo
contribuyen con ADN
nuclear al cigoto.

Únicamente el óvulo
contribuye con mitocondrias
(y ADN mitocondrial) al
cigoto.

(Miko, 2008).

Multiple Choice

¿Cuál es el tamaño del ADN de la mitocondria en humanos?

• 16 kb

• 160 kb

• 1.600 kb

• 1.6 Mb

Multiple Choice

¿Cuántos genes contiene el ADN de la mitocondria en humanos?

• 3

• 37

• 370

• 3.700

Multiple Choice

Presencia de tipos diferentes de mtDNA en la misma mitocondria

• Heteroplasmia

• Homoplasmia

• Homocigoto

• Heterocigoto

El ADNmt es especialmente vulnerable a las mutaciones por dos posibles razones:

1. La capacidad de reparar los daños del ADNmt es menos eficiente que la del ADN nuclear.

   
   

2. La alta concentración de radicales libres generados por la respiración celular eleva la tasa de mutación del ADNmt.

Multiple Choice

El reloj molecular es más rápido en los genomas mitocondriales que en los nucleares

• Verdadero

• Falso

Herencia mitocondrial en humanos

(Schwartz & Vissing, 2002)

​Sólo la descendencia de las madres afectadas hereda el rasgo, mientras que la descendencia de los padres afectados es normal.

Multiple Choice

La diversidad de haplogrupos mitocondriales permite determinar dónde surgió una especie

• Verdadero

• Falso

Herencia mitocondrial materna en humanos

• ​13 proteínas, necesarias para la respiración celular aeróbica

• 22 ARN de transferencia (ARNt), necesarios para la traducción

• 2 ARN ribosómicos (ARNr), necesarios para la traducción

Multiple Choice

El genoma mitocondrial no posee

• Intrones

• Exones

Multiple Choice

El genoma mitocondrial codifica la ARN polimerasa necesaria para transcribir todos los genes mitocondriales

• Verdadero

• Falso

Herencia de enfermedades mitocondriales

Multiple Choice

La gravedad de une enfermedad mitocondrial depende del porcentaje de mitocondrias mutadas en el paciente

• Verdadero

• Falso

Mutaciones mitocondriales

Las mutaciones en el ADN mitocondrial pueden
llevar a trastornos genéticos humanos.

Grandes deleciones en el ADN mitocondrial son
causantes del síndrome de Kearns-Sayre donde
se impide que las mitocondrias hagan su trabajo
de extraer energía.

Este síndrome puede causar síntomas tales como
debilidad de los músculos, incluso de los que
controlan el movimiento de los párpados y los
ojos, así como degeneración de la retina y
desarrollo de enfermedad cardíaca.

(National Organization for Rare Disorders, 2013)

Mutaciones mitocondriales

​Epilepsia mioclónica enfermedad de las fibras rojas rasgadas (MERRF) se caracteriza por causar ataxia (falta de coordinación muscular), sordera, demencia y ataques epilépticos.

Otras mutaciones mitocondriales se han relacionado con la aparición de anemia, ceguera, diabetes de tipo 2 (de aparición tardía), autismo, aterosclerosis, infertilidad, enfermedades neurodegenerativas como Parkinson, Alzheimer y Huntington, esquizofrenia y trastornos bipolares, así como diversos tipos de cáncer.

Mutaciones mitocondriales

​Se han identificado más de 400 mutaciones en el ADN mitocondrial (ADNmt) asociadas a más de 150 síndromes genéticos. Además, se sugiere que el declive de la función mitocondrial está relacionado con el envejecimiento, ya que la acumulación de mutaciones en el ADNmt puede aumentar la prevalencia de mitocondrias defectuosas. Estudios en ratones con altas tasas de mutaciones mitocondriales muestran características de envejecimiento prematuro, como pérdida de pigmentación, caída del pelo, disminución de densidad ósea y masa muscular, menor fertilidad, anemia y menor esperanza de vida.

Efecto materno

​En la herencia materna, el fenotipo de un rasgo está determinado por los productos genéticos nucleares de la madre presentes en el óvulo. Los genes del gameto femenino se transcriben y sus productos (proteínas o ARNm) se acumulan en el ooplasma. Tras la fecundación, estos productos influyen en los rasgos del embrión durante su desarrollo.

Efecto materno

Estudio de caso

​No todo está en los genes

Marcia vio un anuncio en televisión sobre pruebas de ADN de ascendencia y pensó: "¿Por qué no?". Ordenó un kit, se hizo un frotis de la mejilla interna y devolvió el kit para su análisis. Varias semanas después, se sorprendió al descubrir que tenía un 17% de ascendencia nativa americana. Una anciana tía abuela confirmó que la familia de su madre se mezcló con miembros de tribus nativas americanas a principios del siglo XX. Para investigar su herencia materna, Marcia ordenó una prueba de ADN mitocondrial (ADNmt), que confirmó su ascendencia nativa americana. Con base en estos resultados genéticos, solicitó la inscripción en varias tribus nativas americanas. Se sorprendió cuando le negaron la inscripción. En las conversaciones, los funcionarios de la tribu le dijeron que el ADN por sí solo no es suficiente para definir quién es nativo americano. Los estándares tribales para la inscripción varían, pero generalmente se consideran atributos culturales como el conocimiento del idioma, las costumbres y la historia de la tribu. Marcia no quedó satisfecha y sintió que tenía un fuerte caso basado únicamente en la biología. Esta serie de eventos plantea varias preguntas:

1. ¿Por qué Marcia eligió la prueba mitocondrial para determinar su herencia materna?

2. ¿Cuántas bisabuelas tiene cualquier individuo (como Marcia)? ¿Cuántas de ellas contribuyen al ADN mitocondrial que lleva un individuo (Marcia)?

3. ¿Cuánta importancia debemos dar a los resultados de las pruebas genéticas ancestrales, especialmente cuando estos resultados tienen implicaciones sociales, políticas y legales? ¿Es ético determinar la identidad de alguien principalmente o incluso parcialmente según consideraciones genéticas?