Neuroanatomia - Las Familias de Genes Del Desarrollo

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 SEC.ACADEMICA www.secakdemica.blogspot.com Prof. Alejandro Ostoic Rozzi, MA. Editor Consultor® Educación Motriz y Salud – Neuropsicología-Adulto Mayor NEUROANATOMIA: LAS FAMILIAS DE GENES DEL DESARROLLO Est udios recientes sug ieren que las pro teí nas codificadas por los pr otooncogenes desarrollan un número limi tado de funciones: algunas, como las pr oteínas ras, fes, fps, ab l, fgr, yes y src son tirosina-cinasas; otras son factores de crecimiento como el factor de crecimiento derivado de las plaquetas; y aun otras constituyen una parte impo rtante de rec ep tores a hormonas y a factores de crecimiento. Por ejemplo, el producto del protooncogen erb-B forma parte del receptor al factor de crecimiento epidérmico y el producto erb-A es homólogo con el receptor a la hormona tiroidea.  Varios protooncogenes codifican para proteínas que actúan en el núcleo celular, tal es el caso de myc, myb, fos, ski y B-lym. Se piensa que oncogenes de esta familia, al expresarse en forma no regulada, podrían alterar la transcripción de otros genes necesarios tanto para proliferación no regulada de las células cancerosas, como para que éstas desarrollen el proceso de metástasis. Así, una producción no regulada de myc hace de la replicación del DNA celular, un pr oceso continuo en las células tr ansf or madas. Recientemente, se encontró que la replicación eucariótica podía detenerse mediante anticuerpos contra la proteína myc. GENES HOMEÓTICOS (HOX) El término homeosis fue propuesto por Bateson (1894) para describir la transformación de una estructura del cuerpo en otra, pero en otro segmento corporal; por ejemplo, en Drosophila la antena de la c abeza puede transfo rmarse en un segundo par de antenas. La familia de genes HOX codifican para un grupo de factores de transcripción responsables de regular la morfogénesis y de conferir la identidad axial para el desarrollo del embrión. Los HOX tienen en común una secuencia de DNA conocida como caja homeótica, la cual está constituida po r 180 pa res de bases nitro genad as. Tal vez lo más interesante de la caja homeótica sea la homología que guarda con cajas homeóti cas de organismos superiores como vertebrados, mamíferos y de humanos. En vertebrados los 39 genes Hox están organizados en cuatro grupos cromosómicos: HoxA, HoxB, HoxC y HoxD. Este arreglo surgió evolutivamente por dupl icación y diverg encia de un gr upo Ho x ancestral, que conduj o a la generación de subgrupos de genes parálogos (afines), los cuales están altamente relacionados en base a secuencias similares y posición dentro del grupo. Por lo que los HoxA a HoxD se han subdividido en 13 subgrupos o familias de genes parálogos (Fig. 2). FIGURA 2.  Arreglo de los cuatro grupos de Hox en vertebrados. Las barras en negro indican los genes relacionados. Los trece parálogos se señalan abajo de cada bar ra negra. Se indica de 3' a 5' la

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en este articulo se describen los las caracteristicas y papel de los diferentes genes del desarrollo embrionario humano.

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Estudios recientes sugieren que las proteínas codificadas por losprotooncogenes desarrollan un número limitado de funciones:

algunas, como las proteínas ras, fes, fps, abl, fgr, yes y src sontirosina-cinasas; otras son factores de crecimiento como el factor decrecimiento derivado de las plaquetas; y aun otras constituyen unaparte importante de receptores a hormonas y a factores decrecimiento. Por ejemplo, el producto del protooncogen erb-B formaparte del receptor al factor de crecimiento epidérmico y el productoerb-A es homólogo con el receptor a la hormona tiroidea. 

Varios protooncogenes codifican para proteínas que actúan en elnúcleo celular, tal es el caso de myc, myb, fos, ski y B-lym. Se piensaque oncogenes de esta familia, al expresarse en forma no regulada,podrían alterar la transcripción de otros genes necesarios tanto paraproliferación no regulada de las células cancerosas, como para queéstas desarrollen el proceso de metástasis.Así, una producción no regulada de myc hace de la replicación del

DNA celular, un proceso continuo en las células transformadas.Recientemente, se encontró que la replicación eucariótica podíadetenerse mediante anticuerpos contra la proteína myc.

GENES HOMEÓTICOS (HOX)El término homeosis fue propuesto por Bateson (1894) para describir

la transformación de una estructura del cuerpo en otra, pero en otrosegmento corporal; por ejemplo, en Drosophila la antena de la cabezapuede transformarse en un segundo par de antenas.

La familia de genes HOX codifican para un grupo de factores detranscripción responsables de regular la morfogénesis y de conferir laidentidad axial para el desarrollo del embrión. Los HOX tienen en común una secuencia de DNA conocida como cajahomeótica, la cual está constituida por 180 pares de basesnitrogenadas. Tal vez lo más interesante de la caja homeótica sea lahomología que guarda con cajas homeóticas de organismossuperiores como vertebrados, mamíferos y de humanos.

En vertebrados los 39 genes Hox están organizados en cuatrogrupos cromosómicos: HoxA, HoxB, HoxC y HoxD. Este arreglo surgióevolutivamente por duplicación y divergencia de un grupo Hoxancestral, que condujo a la generación de subgrupos de genesparálogos (afines), los cuales están altamente relacionados en base asecuencias similares y posición dentro del grupo. Por lo que los HoxAa HoxD se han subdividido en 13 subgrupos o familias de genesparálogos (Fig. 2). 

FIGURA 2.  Arreglo de los cuatro grupos de Hox en vertebrados. Las

barras en negro indican los genes relacionados. Los trece parálogosse señalan abajo de cada barra negra. Se indica de 3' a 5' la

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expresión colinear en tiempo durante el desarrollo anteroposterior delembrión (adaptado de Maconochie, 1996

 

GENES PAXLos genes PAX codifican para factores de transcripción nuclear, que

regulan procesos del desarrollo, tanto en vertebrados como eninvertebrados. La diversidad de efectos que muestran estos genes serefleja en su estructura; todos codifican para proteínas que se unen alDNA por una región de dominio doble conocida como «paireddomain», de donde deriva su nombre, ya que dicha región constituyeuna homeocaja (paired domain homeobox).Los genes Pax murinos han mostrado ser proto-oncogenes. Los PAXhumanos han mostrado jugar un interesante papel en el desarrollo deneoplasias.

Los nueve miembros de la familia PAX se han agrupado en cuatroclases con base en similitudes estructurales, ya que todos conservanuna región de dominio de 128 aminoácidos ( paired domain). 

Clase I. PAX 1 y 9. No se expresan en el SNC. PAX 1 se expresa enla parte del esclerotomo de los somitas y contribuye al desarrollo delesqueleto, sobre todo de las vértebras. PAX 1 se localiza en 20p11 yPAX 9 en 14q12-13.

Clase II. PAX 3 y 7. Son los que se expresan más tempranamentedurante el desarrollo embrionario. PAX 3 juega un papel importanteen el desarrollo del tubo neural y de los músculos de las

extremidades. Se localiza en 2q35 y su mutación produce el síndrome

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de Waardenburg. PAX 7 localizado en 1p36.2, posiblemente estéinvolucrado en el desarrollo de rabdomiosarcoma.

Clase III. PAX 2, 5 y 8. PAX 5, localizado en 9p13, quizás sea el

mejor estudiado; es un importante regulador del desarrollo delinfocitos B. PAX 5 se expresa en meduloblastomas y en astrocitomas,su expresión se correlaciona con el progreso de la malignidad: enastrocitomas coincide con la expresión de los oncogenes myc, fos y  jun; pero correlaciona en forma inversa con la expresión del gentumor supresor p53. PAX 2, localizado en 20p11, se ha asociado a unsíndrome caracterizado por colobomas del nervio óptico, hipoplasiarenal, proteinuria y reflujo vesicoureteral. PAX 2 y PAX 8, este últimolocalizado en 2q12-14, se expresan en el mesénquima condensadoantes de su diferenciación; se han encontrado expresados en el tumorde Wilms. Se ha sugerido que PAX 8 regule la expresión de laadhesina N-CAM.

Clase IV. PAX 4 y 6. PAX 6, localizado en el cromosoma 11p13,se ha considerado como un gen clave en el desarrollo del ojo, ya quesu mutación causa aniridia. PAX 4 se ha localizado en el cromosoma7.

GENES TUMOR SUPRESOR (GTS)

La familia de genes tumor supresor, está compuesta de genes quecodifican proteínas que se localizan en diferentes compartimentossubcelulares, y que inhiben el crecimiento celular por diferentes víasmetabólicas. Los GTS están inactivos antes o durante la progresióndel tumor, por lo que se considera que codifican para reguladoresnegativos de la proliferación. La mayoría son recesivos; además, lapérdida de su función requiere la inactivación secuencial de ambascopias: una germinal y la otra somática, como fue sugerido porKnudson. La caracterización inicial de los fenotipos heterocigotos yhomocigotos, ha permitido conocer los mecanismos por los cuales losGTS participan en el desarrollo normal y cómo su pérdida contribuyea la tumorogénesis (Cuadro 4).

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CUADRO 4. Genes tumor supresor en humanos

 

Gen Función Padecimiento

RB Regulación

transcripcional

Retinoblastoma familiar

p53 Factor de transcripción Síndrome Li-Fraumeni

WT1 Regulacióntranscripcional;interactúa con factoresdeprocesamiento

 Tumor de Wilms

APC Se une a ß-catenina Poliposis adenomatosafamiliar

NF1 Actividad ras-GAP Neurofibromatosis I

NF2 Se une a membrana delcitoesqueleto

Neurofibromatosis II

INK4A/MTS1

Inhibe ciclina/cdk Melanoma familiar

DCC Homóloga a N-CAM ?

VHL Interactúa con factoresde elongación

von Hippel-Lindau

BRCA 1 Dominio en dedo de Zn Cáncer de mama familiarCáncer de ovario

 TSC 2 Actividad rap 1-GAP Esclerosis tuberosa

PTC Proteínatransmembranal

Síndrome de nevo decélulas basales

Adaptado de Jacks T, 1996.

 

  Tres GTS: RB, p53 y WT1 codifican proteínas nuclearesinvolucradas directamente en la regulación de la transcripción o en suprocesamiento. La proteína VHL puede influenciar la expresión génicapor medio de su asociación con la proteína elongina, y de esta formalograr elongación transcripcional. Al parecer la proteína DPC4 es larespuesta transcripcional al estímulo del factor de transformaciónß(TGF-ß). La proteína codificada por el gen INK4A/MTSI (p16 INK4A) estádirectamente involucrada en la regulación del ciclo celular al inhibir elcomplejo de cilinas D: CDK.

REFERENCIASPAC PEDIATRÍA-1 Tomo 5 2005 Dr. Scope. Educación Médica Contínua