Determinación y diferenciación del sexo en peces Fisio 2010 DV

Determinación y diferenciación del sexo
en peces
Denise Vizziano
Laboratorio de Fisiología de la Reproducción y Ecología de Peces
Fisiología General
2010
¿Qué es la determinación del sexo?
Puede ser vista como una compleja serie de
procesos bioquímicos que actúan entre sí para
conducir a la determinación sexual de las
células y su diferenciación sexual.
Determinación sexual genética en
mamíferos
Sitio de inicio
de la
diferenciación
del sexo:
Células
somáticas
Brenan & Capel
Determinismo genético
(XX/XY)
+Y
(+SRY)
Receptores
Andrógenos
AMH, SF1, S0X9, DMRT1
y otros
Testículo
Testosterona
5α-dihidrotestosterona
-Y
(-SRY)
Ovario
Swain & Lovell-Badge 1997
Capel 1998
Koopman 1999
Caracteres sexuales secundarios
FOXL2,
Follistatina
Mamíferos
Determinación sexual genética
Implica un mecanismo genético autónomo en la célula
Un sólo nivel inicial de control de la determinación
gonadal: expresión del SRY
Se inicia en células somáticas
Es muy estable
El control del "Determinismo" gonadal en
peces puede estar a diferentes niveles
Determinismo genético (no SRY)
No sabemos
en que nivel:
Bioquímico
Celular
Fisiológico
queda determinado
el sexo
Mecanismos
endócrinosparácrinos
Factores externos
(social, temperatura)
Mecanismos fisiológicos
(esteroides?)
Testículos u ovarios
(esteroides)
Caracteres secundarios
No sabemos si la
determinación del
sexo se inicia en
las células
somáticas o en las
germinales o en
ambas a la vez
Evolución de la determinación del sexo
• Se sospecha un inicio POLIGENICO
• Se evoluciona hacia un solo locus y se desarrollan
cromosomas sexuales
• Sistemas genéticos en peces pueden ir desde
– Control poligénico
– Control por factores determinantes del sexo dominantes + efecto de
los autosomas
– Altamente evolucionados con cromosomas
sexuales HETEROMORFICOS
Heteromorfía cromosómica
= Diferentes tamaño de los cromosomas sexuales
Ej: cromosomas sexuales humanos
Heteromorfía cromosómica en peces
Sólo el 10% de las 1700 sp de peces
estudiadas tiene cromosomas sexuales
distinguibles o heterocromosomas
Como se establece la heteromorfía
a.- evidencias citogenéticas
b.- pruebas formales
Heteromorfía cromosómica en peces
• 2/3 de especies tienen heteromorfía
masculina
XX / XY
• 1/3 de especies presentan heteromorfía
femenina
ZZ / ZW
Heteromorfía cromosómica en peces
Evidencias citogenéticas
– Ej: Leporinus
Hembra ZW
Macho ZZ
Leporinus elongatus
2n = 54
Genet. Mol. Biol. vol.22 n.1 São Paulo Mar. 1999
Heterochromatin analysis in the fish species Liposarcus anisitsi (siluriformes) and Leporinus elongatus (characiformes)
Roberto Ferreira Artoni, Wagner Franco Molina, Luis Antonio Carlos Bertollo and Pedro Manoel Galetti Junior
Heteromorfía cromosómica en peces
• En otras especies el análisis formal condujo a
la caracterización de varios sistemas genéticos
– XX/XY, ZZ/ZW, polifactorial …
Chourrout. Bulletin de la sociétét Zoologique de France. 1989 113(2):123-144.
Revue sur le déterminisme génétique du sexe des poissons téléostéens.
Análisis formal del determinismo genético por pruebas
de progenie luego de inversión hormonal
(ej: hembra homogamética)
Población normal
50% machos (XY?) + 50% hembras (XX?)
Sistema
monofactorial
de
determinación
del sexo
Masculinización
(andrógenos)
100% machos
XX, XY
Población normal
XX x XY
50% machos + 50% hembras
X Hembras normales (XX?)
XX x XX
100% hembras
= hembras homogaméticas
Análisis formal del determinismo genético por pruebas
de progenie luego de inversión hormonal
(ej: macho homogamético)
Población normal
50% machos (ZZ?) + 50% hembras(ZW?)
Sistema
monofactorial
de
determinación
del sexo
masculinización
(andrógenos)
100% machos X hembras normales (ZW)
ZZ, ZW
ZZ x ZW
Población normal
50% machos + 50% hembras
50% ZZ, 50 ZW
ZW x ZW
75% hembras + 25% machos
= Hembra heterogamética
50% ZW, 25% ZZ, 25% WW
Evidencias genéticas y moleculares de la
existencia de cromosomas sexuales
• Marcadores fenotípicos sexo específicos
• Proteínas marcadoras
• Marcadores de ADN
Los loci de estos marcadores están ligados al locus de
determinación sexual.
Marcadores fenotípicos sexo específicos
• Medaka, Oryzias latipes (sistema XY)
– La cepa H rR
– Machos son anaranjado-rojo
– Hembra es blanca
Marcadores fenotípicos sexo
específicos
• Guppy (Poecila reticulata)
• Cola roja = es un marcador del sexo masculino ligado al Y
Hembra
Macho
Otros tipos de marcadores del sexo
• Marcadores ligados al sexo
• Gene de resistencia a bajas temperaturas (P. reticulata)
• Gene de precocidad en la maduración sexual (X. maculatus)
• Proteinas marcadoras
• Varias isoenzimas (bagre, trucha, ...)
• ADN marcador
•
•
•
•
Muchos estudios y pocos marcadores
Siempre especie-específicos
Ej: 5s rADN en algunas cepas de truchas
Ej: Y específico gen de GH en salmón del Atlántico
Determinación del sexo ambiental
El sexo de los peces es inestable y puede
ser afectado por factores ambientales
temperatura
pH
sociales
ESD / TSD en vertebrados
La TSD o determinación del sexo por temperatura
es la más común de las diferenciaciones del sexo
dependientes del ambiente (ESD)
TSD muy común en reptiles
No ocurre en aves y mamíferos
Algunos anfibios
TSD en peces
El sexo es determinado por el genotipo en la mayoría
de los peces en circunstancias normales.
Sin embargo, el determinismo sexual está altamente
influido por la temperatura.
TSD = por lo menos en 54 especies (7 órdenes).
TSD en peces
O
O
O
50
120
40
30
100
C
20
10
0
10
20
30
40
50
F
80
60
40
20
0
20
40
60
Machos
Menidia menidia
Sex ratio normal
O
O
O
O
50
120
40
30
100
20
10
60
C
0
10
20
30
40
50
F
80
40
20
0
20
40
60
Hembras
T°
Determinación del sexo ambiental
Apistogramma sp
pH
Machos (%)
100
80
60
40
20
0
4,5
pH
6,5
Determinación del sexo ambiental
Macropodus opercularis
Densidad
Hembras (%)
100
66%
80
60
40
25%
20
0
11%
baja
media
Densidad
alta
Sex determining Factor
Medaka DMY,
Oryzias latipes
Matsuda M, Nagahama Y, Shinomiya A, Sato T, Matsuda C, Kobayashi T, Morrey CE, Shibata N, Asakawa S,
Shimizu N, Hori H, Hamaguchi S,
Sakaizumi M. (2002).
DMY is a YY-specific DMDM-domain gene required for male development in the medaka fish.
Nature. 2002 May 30;417(6888):559-63.
Caracterización del DMY
• Expresión del DMY
– Sólo en XY
– Sólo en testículo embrionario
– Expresión alrededor de las gonias
• Gen DMY
– Homología con proteinas con «dominios DM»
– DMY es un parálogo « Y chromosome specific » del DMRT1
DMY = gen DM en el cromosoma Y
Expresión del gen DMRT1 « Doublesex and Mab3 Related
Testis 1 » durante la diferenciación gonadal en truchas
DMY - DMRT1 no es el gen determinante del
sexo de todos los peces
Diversidad del « Factor determinante del sexo»
Género Oryzias (sistema XY)
Sólo dos sp poseen un gen determinante del sexo
bien identificado y localizado en el cromosoma Y
que se expresa en células somáticas de la gónada
en forma temprana.
Peces
Determinación sexual genética:
-ausencia de cromosomas heteromórficos en la mayoría
-identificación por pruebas formales
-fenotipos distintos
-genes/proteinas
No se sabe cuándo se inicia el control de la determinación
gonadal: no hay SRY
No se sabe en qué tipos celulares se inicia
(germinales o somáticas?)
Es muy inestable o lábil = depende en muchos casos del
ambiente