Pleiotropía
| ||||
Pleiotropía. Del griego pleios= muchos; tropo= cambios), es un tipo de interacción entre genes no alelos que ocurre cuando cambios en un solo gen provocan la aparición de muchos fenotipos distintos; comúnmente se considera el gen afecta varias características distintas y no relacionadas.
A veces sucede que, producto de la interacción génica, se produce un fenómeno que provoca la aparición de varios fenotipos distintos de una misma característica. Puede ocurrir que cuando una característica es afectada por dos o más genes diferentes, aparezca un fenotipo completamente distinto. La anemia falciforme y la fenilcetonuria constituyen dos ejemplos clásicos de este fenómeno.
La razón de que esto suceda es que varios (sino es que la mayoría) de las rutas bioquímicas enlos organismos están interconectadas y a menudo son interdependientes. Los productos intermedios de una ruta pueden ser utilizados para varios escenarios metabólicos que afectan a más de un rasgo (fenotipo). Ejemplo: Fenilcetonuria (retraso mental, problemas en la pigmentación de la piel, emanación de olor desagradable, etc…)
Sumario
Antecedentes
Durante los primeros años después del redescubrimiento de las leyes de Mendel se efectuaron algunos experimentos con resultados que a primera vista no coincidían con aquellos esperados por las leyes. En 1904 el genetista Lucien Cuénot estudiaba la herencia del gen que codifica para color de pelaje en los ratones. De la cruza entre ratones heterocigotos él esperaba una proporción de 3 amarillos: 1 silvestres, pero sólo observaba 2 amarillos: 1 silvestre. Sin embargo, nunca obtuvo ratones amarillos homocigotos.
William Ernest Castle y C. C. Little demostraron que un ¼ de la progenie de las cruzas entre ratones heterocigotos morían durante el desarrollo embrionario. Ese ¼ de ratones que morían eran ratones amarillos homocigotos. Se efectuó un cruzamiento entre ratones de pelaje amarillo con ratones de pelaje gris, un experimento del genetista Lucien Cuenot que estudiaba la herencia del gen que codifica para color de pelaje en los ratones.
Por alguna razón el genotipo YY (homocigoto dominante) está ausente, probablemente porque es letal. (http://uvigen.fcien.edu.uy/utem/genmen/07pleitrop.htm). La proporción 2:1 es típica de un gen letal.
Pleiotropía y genes letales
Después del redescubrimiento de las leyes de Mendel, los genetistas creían que una mutación sólo cambiaba la apariencia de un organismo, pero algunos alelos mutantes ocasionaban la muerte. Esos alelos se definen como alelos letales y los genes involucrados se definen como genes esenciales. Es decir, son genes necesarios para el funcionamiento del organismo.
Gen letal: es un gen que produce la muerte de un individuo (se les llama genes esenciales) y pueden ser dominantes o recesivos. Los genes deletéreos son los que reducen la viabilidad o la fertilidad de un individuo. No conducen a la muerte biológica o genética, pero rebajan tu valor adaptativo.
Si una mutación es causada por un alelo letal dominante, tanto individuos homocigotos como heterocigotos presentan el fenotipo letal (y por tanto mueren en etapas iniciales del desarrollo). Pero se trata de un alelo letal recesivo, sólo los homocigotos para dicho alelo mueren.
Una pregunta que surge del ejemplo del pelaje de los ratones es la siguiente ¿Cómo un gen que controla el color del pelaje puede causar la muerte de un organismo? Posiblemente en una sola dosis el alelo produce el amarillo del pelaje pero cuando se encuentra en doble dosis causa la muerte del animal. Este gen tiene su efecto en más de una característica, en más de un fenotipo.
Los alelos letales dominantes ocasionan la muerte tanto de individuos homocigotos como heterocigotos. Son raramente detectados debido a su rápida eliminación de las poblaciones. Sin embargo, si se transmiten a la descendencia pues hay casos en que se activan poco a poco, por ejemplo: la enfermedad de Huntington (llamada también corea de Huntington) en humanos.
Es importante recordar que un alelo puede ser o no letal dependiendo del entorno en el que se desarrolla. Aunque los alelos letales ejercen su efecto en cualquier entorno, algunos son viables en un ambiente o bajo ciertas condiciones mientras que en otras diferentes son letales. Ejemplos, en humanos: Anemia falsiforme y la fibrosis quística (hay tratamientos para los mismos). En plantas y animales: selección de rasgos por los agricultores y criadores (variedades enanas de granos).
Alelismo múltiple y pleiotropía
Cuando solo existen dos alelos para un gen, si hay dominancia total solo hay dos posibles fenotipos. Si hay semidominancia o codominancia solo hay tres posibles fenotipos. Pero a medida que el número de alelos aumenta, también aumenta el número de fenotipos posibles, con lo cual aumenta la variabilidad y mejor será la respuesta adaptativa.
Lo inverso de la poligenia es la pleiotropía, en la cual un gen afecta varias características. Muchos genes exhiben pleiotropía. Las características codificadas por genes ubicados en muchos loci se denominan características poligénicas.
El alelismo múltiple genera también un sistema de incompatibilidad llamado complejo principal de histocompatibilidad (MHC). Este complejo es el responsable de que haya rechazo en los organismos cuando se hacen trasplantes de órganos. En humanos se llama HLA, esta en el cromosoma 6 y esta formado por cuatro genes (A, 23 alelos; B, 47 alelos; C, 28 alelos; D, 23 alelos). Se genera para la protección frente a sustancias del exterior y que no pertenezcan al organismo.
Algunos ejemplos de pleiotropía
La anemia drepanocítica es una enfermedad humana de las áreas tropicales donde la malaria es común. Los individuos que la sufren tienen un sinnúmero de problemas debido al efecto pleiotrópico del alelo de la anemia drepanocítica. La anemia falciforme humana, causada por el alelo letal recesivo Hbs, es otro ejemplo de pleiotropía.
El ejemplo más típico de pleiotropía es el del tipo de cresta de gallo o de gallina, que esta determinada por dos genes R-r y P-p.
RR o Rr determinan la cresta en roseta
PP o Pp originan la cresta en guisante
Pero cuando P y R aparecen juntos en el mismo individuo el resultado es una cresta en nuez (fenotipo nuevo).
Otro ejemplo es la mutación de ojos blancos en Drosophila que no sólo resulta una carencia de pigmentación en los ojos compuestos, sino también en los ocelos (ojos simples), en las capas de tejido que rodean las gónadas masculinas y en los túbulos de Malpigio (los riñones de la mosca). En todos estos tejidos, la formación del pigmento requiere la incorporación al interior de la célula de moléculas precursoras del pigmento. El alelo “blanco” provoca un defecto en dicha incorporación, quedando bloqueada por consiguiente la formación del pigmento en todos estos tejidos. La realidad es que una mutación puede ser dominante y recesiva a la vez dependiendo de qué aspectos de su fenotipo pleiotrópico se consideren.
Como consecuencia de la presencia de genes pleiotrópicos (cuando un par de alelos producen efectos sobre varios rasgos no relacionados), por ejemplo, los gatos de pelaje albino tienden a ser sordos y de ojos azules; los ratones albinos tienden a ser sensibles y de ojos rosados.
La pigmentación de muchos animales está relacionada con la producción de testosterona de los machos.
Otro ejemplo de pleiotropía es el Síndrome de Bardet-Bield en humanos que causa hipogonadismo, polidactilia, sordera, obesidad, retinopatía pigmentaria y retraso mental.
En los gatos Manx (sin cola), la presencia del alelo ML resulta letal en condición homocigota. Este alelo interfiere con el desarrollo normal de la columna, ocasionando gatos Manx con ausencia de cola en individuos heterocigotos (ML/M). Pero en los individuos homocigotos (ML/ML), la doble dosis de dicho gen produce una anormalidad extrema en el desarrollo de la columna ocasionando que los embriones no sobrevivan.
Fuentes
- Pierce B. A. 2009. Genética: Un enfoque conceptual. Tomos I y II. Ed. Médica Panamericana, 3ra. Edición, 832 p.*Jorge S. Raisman y Ana María González. 2000. Interacción genética. En: genet2
- Genética básica: Interacciones génicas. En: genetica-basica-interacciones
- Oliva R., F. Ballesta, J. Oriola y J. Clària. 2004. Genética Médica. 3a Ed. Edditorial de la Universidad de Barcelona. España. 346 p.
