Cromossomos Sexuais - X e Y
Determinação e Diferenciação Sexual
Genética II
Profa. Dra. Ana Elizabete Silva
Cromossomo X
Ross et al. (Nature, 2005)
Estrutura funcional:
• 5% genoma nuclear (160 Mb),
• SUBMETACÊNTRICO
• 99,3% da sequência eucromática do X
•1098 genes codificantes  699 genes
conhecidos
• baixa densidade gênica: 7,1genes/Mb
• genes funcionais em ambos os sexos.
ESTRUTURA FUNCIONAL DO CROMOSSOMO X
CROMOSSOMO X: dividido em regiões funcionais →
refletindo fenômenos de inativação-ativação.
a-SEGMENTO TERMINAL Xp: região pseudoautossômica (PAR)
-permanece sempre ativa
-duplica-se sincronicamente nos crs. X e Y
b-REGIÃO Xcen-p11:
-permanece sempre ativa
-duplicação precoce
c-REGIÃO Xcen-q13:
-presente sempre no X normal (XIC)
-localização do gene XIST → sempre
ativo apenas no X inativo
Evolução dos cromossomos
sexuais
Ohno (1967): cromossomos
sexuais de mamíferos 
evoluiram de um par de
autossomos (300 milhões anos)
•Isolamento da região
determinante do sexo no Y
•barreira para recombinação
entre X e Y: divergência 
acúmulo de mutações no Y e
degeneração  deleções
XCR: região conservada do X
(descendente do autossomo)
•XAR: região adicional do X
(adição de outro autossomo)
Consequência da Falta de
Recombinação X-Y
• Aquisição de genes específicos a masculinidade →
envolvidos apenas na espermatogênese
• Perda gradual de genes homólogos ligados ao X
• Redução do Y → remoção de sequências redundantes
• Mecanismo de conversão gênica → compensar a falta
de recombinação X-Y
• Infertilidade masculina → deleção esporádica
ocasional de genes essênciais envolvidos na
espermatogênese
Anomalias estruturais do cromossomo X
Deleções
Região Xcen-q13
Isocromossomos
Isodicêntricos
Isocromossomos Xp
Região Crítica ausente.
Telocêntricos Xp
Centro de Inativação do X (Xic), sem a
Região Crítica
qual o cromossomo não pode formar o
corpúsculo de Barr e permanece ativo.
Inativação do X
Fêmeas (46,XX)  2 cópias de cada gene ligado ao X
Machos (46,XY)  apenas 1 cópia  desvantagem?
Hipótese Lyon (1960)
1 cromossomo X em cada célula somática da mulher
é inativado
Compensação de Dose
- estágio de blastocisto
- contagem dos cromossomos X  células 46,XY e 45,X 
nenhum X inativado.
- células 46,XX e 47,XXY  1 X inativado.
Corpúsculo de Barr ou Cromatina Sexual  Cromossomo X
inativo no núcleo interfásico.
Cromatina Sexual - corpúsculo de Barr
- machos  hemizigotos e fêmeas  funcional/e hemizigotas.
- escolha é ALEATÓRIA (exceto células das membranas extraembrionárias) é FIXADA.
Desvio da Inativação:
Manifestação clínica
variável em mulheres
heterozigotas para
doenças ligadas ao X 
desde absolutamente
normal até totalmente
afetada
 Fêmea adulta: mosaico de clones derivados de diferentes
células embrionárias.
Machos e fêmeas
homozigotas →
pelagem preta ou
laranja
Fêmeas
heterozigotas →
pelagem malhada
Mecanismos de inativação do X
- XIC (centro de inativação do X) em Xq13  locus
controla a iniciação e a propagação (contagem e escolha)  evento
epigenético  silenciamento transcricional de um dos cromossomos
X em células somáticas
- X sem o XIC  não são inativados
- XIST (Xist)  X-Inactivation-Specific Transcript  RNA de
17 kb  codificado pelo X inativo  atua sobre o
cromossomo X inativado.
- X anormal com dois XIC  corpúsculo de Barr bipartido.
- t(X;aut) contendo XIC  espalhamento parcial da inativação do X.
t(X,aut) contendo XIC: mostra espalhamento
parcial de inativação do X no segmento
autossômico
STRACHAM, 2002
A INATIVAÇÃO DO X REQUER ALGUMAS ETAPAS:
1. Iniciação: locus XIST sobre cada cromossomo X é expressado,
de modo que a transcrição é interrompida em um dos crs. X,
mas é mantida no outro  X inativado (cromatina sexual).
Regulação de XIST no X ativo  regulado em cis por um gene
antisense Tsix  bloqueia o acúmulo e espalhamento de XIST no Xa
Hipermetilação do DNA do Xi nas ilhas CpG (silenciamento)
Metilação
 Genes housekeeping (constitutivos): regiões 5´ promotoras 
dinucleotídeos C-G  Ilhas CpG.
 Metilação extensa (enzima: DNA-metiltransferase)
inativa a transcrição.
2. Espalhamento bidirecional  passagem de alguns sinais a longa
distância de uma maneira cis, sem afetar o outro cromossomo.
3. Manutenção da inativação
-modificações na conformação da cromatina.
-hipoacetilação e metilação de histonas do nucleossomo do Xi:
heterocromatina (cromatina compactada transcricionalmente
inativa)  replicação tardia
a) antes da inativação: XIST é expresso em uma
forma instável, fatores bloqueadores impedem
a
sua regulação (gene antisense Tsix)
b) RNA XIST se estabiliza, há regulação
transcricional ou ocorre liberação dos fatores
b
bloqueadores.
c) espalhamento RNA XIST sobre o X antes da
sua inativação.
c
d) modificações da cromatina: hipoacetilação e
metilação das histonas, metilação dos
promotores dos genes ligados ao X  X inativo.
d
e) silenciamento transcricional dos genes devido
ao espalhamento do RNA XIST
e
Obs.: no futuro Xa  persistência de Tsix
prevenindo a formação da cobertura de XIST sobre
o Xa
MECANISMOS DE ESTABELECIMENTO E
MANUTENÇÃO DO ESTADO INATIVO
A- Xist associa-se c/ X em cis →
recruta complexos proteínas para
silenciamento inicial
(hipoacetilação de histonas) →
reversível
B- Xist recruta outros complexos
de proteínas (metilação de
histonas) → manutenção do estado
inativo → reversível
C- Recrutamento de fatores p/
manutenção das modificações das
histonas e induzir outras mudanças
epigenéticas (metilação região
promotora do DNA) → ESTADO
INATIVO IRREVERSÍVEL
REATIVAÇÃO DO CROMOSSOMO X
- Cromossomo X inativo é reativado nos ovócitos pouco antes da
meiose.
Genes que escapam da inativação:
principalmente em Xp (PAR)
MIC2
STS
ZFX
STS - enzima esteróide sulfatase (ictiose).
MIC 2
A1S9T
ZFX
RPS4X
A1S9T
RPS4X
Primeiro foram submetidos ao
processo de inativação e
posteriormente sofreram reativação
VARIABILIDADE NA EXPRESSÃO
DE GENES DO CROMOSSOMO X
• Mulheres expressam diferentes genes do Xi:
heterogeneidade do nível de expressão entre as
mulheres
• Explicação para algumas diferenças
comportamental e biológica entre mulheres e
entre homens e mulheres
• Carrel & Willard (2005): estudo de 95% de
genes do X em fibroblastos de 40 mulheres:
75% genes: submetidos a inativação
15% genes (94) do Xi
escapam da inativação
(todas mulheres): diferindo
nas regiões do X
10% genes: padrão variável
de inativação entre as
mulheres e expressados
diferentemente em alguns Xi
Distribuição não casual de genes que escapam da
inativação ao longo do cromossomo X:
principalmente Xp distal → aneuploidias de Xp
mais severa que Xq
Doenças ligadas ao X: reconhecidas pelo padrão de herança
Associado com grande número de doenças: 10% das doenças mendelianas
www.nature.com/news/2005
Cromossomo Y
• acrocêntrico (70 Mb)
•Gene ancestral Sox3
heterocromatina constitutiva
(maior parte)
• DNA não codificador, alta e
moderada/e repetitivo →
conversão gênica → recombinação
com o próprio Y
• pobre em genes (~251 genes)
• maioria dos genes controlam a
função sexual.
• desaparecimento em 5-10
milhões de anos???
ESTRUTURA DO CROMOSSOMO Y
1- Região pseudo-autossômica maior (PAR1)  mantém-se
ativa no X inativo.
- extremidade dos braços curtos do X e do Y
- homologia de 2,7 Mb; - contém cerca de 12 genes não submetidos a
inativação
-frequência alta de recombinação
na meiose masculina
-sítio de crossing-over
obrigatório
Deleções dos fatores de azoospermia(Yq11):
AZFa, AZFb e AZFc: infertilidade
2- Região pseudo-autossômica menor (PAR2):
- 330 kb na extremidade dos braços longos do X e do Y (recombinação
não obrigatória)
- Alguns genes submetidos a inativação
•Região eucromática do X:
6 x maior que do Y
•Outras regiões de
homologia
Xp21.3 e Yq proximal
região Yp-Xq
região Yq-Xq
Regiões homólogas de X e Y.
Cromossomo Y
determinação sexual em
humanos
- Eventos que evidenciam que o Y é responsável pela
determinação do sexo masculino:
a- indivíduos 45,X  mulheres
b- indivíduos 47,XXY  homens
Y
garante o fenótipo masculino, independente/e
do número de crs. X.
c- indivíduos 46,X,iso(Yq) ou del(Yp)  mulheres com fenótipo
de S. Turner.
Yp  fatores determinantes do sexo masculino
3- Região Yp
- TDF (próximo à PAR1)
- ZFY proteína zinc-finger
- SRY  região do Y determinante do sexo
 outros genes do Y
- Yp - fator STS (esteróide sulfatase)
- fator Xg
-Yq
- gene para o tamanho da coroa dentária, gene da estatura
- AZF  previne a azoospermia
ANTIGOS CANDIDATOS A TDF - FATOR DETERMINANTE DO
TESTÍCULO
Pesquisa sobre TDF no Y humano
a- gene ZFY  proteína zinc-fingers  atua como fator de
transcrição (TF).
 homens XX, porém negativos para ZFY  excluiu-o como
candidato.
 ZFY: homologia em Xp com ZFX  escapa da inativação nas
fêmeas.
b- gene SRY  novo candidato a TDF
 diferentes análises genéticas:
- gene determinante do sexo
- presente e conservado em diferentes organismos
SRY
- proteína sry: apenas em testículos 
fator de transcrição  regula
expressão de outros genes
SRY
Mapa do cromossomo Y
Factor Determining Testis - TDF
Estudos em camundongos transgênicos  transferência
do SRY clonado para um oócito fertilizado XX
macho XX
33.17
33.13
33.17
XY-m
33.09
XX-F
33.13
XX- m
SRY
controle
ZFY
Animais transgênicos para o gene SRY:
33.17 macho XY e 33.13  macho XX
Estudos em Homens 46,XX – Sexo Reverso
mutações em SRY
- cariótipo 46,XY
- fenótipo feminino
avaliação cromossômica em homens 46,XX
X com o gene SRY
crossing defeituoso.
cromossomo
Crossing durante a meiose
• Região pseudoautossômica
• Região crossing
raro
Avaliação cromossômica em
homens 46,XX
SRY: DETERMINAÇÃO DO SEXO MASCULINO
SEXO REVERSO
HOMENS XX: possuem antígeno H-Y positivo;
Fenotipicamente homens;
apresentam o gene SRY;
são estéreis;
aspecto fenotípico da S. Klinefelter, mas com estatura
mais baixa;
maioria dos casos parte de Yp foi permutado em Xp
MULHERES XY: ausência de SRY no cromossomo Y;
mecanismo genético: recombinação desigual
durante a espermatogênese, entre os
cromossomos X e Y;.
FREQUÊNCIA= 1:20.000
DETERMINAÇÃO E DIFERENCIAÇÃO
SEXUAL
• Determinação Sexual:
• relacionada com o desenvolvimento das gônadas
(testículo ou ovário)
• processo que inicia-se com a gametogênese dos
progenitores até a diferenciação gonadal
específica de cada sexo
• Diferenciação Sexual:
• Resulta no desenvolvimento das genitálias até o
desenvolvimento das características sexuais
secundárias
É MENINO OU MENINA?
1 em 3000 crianças nasce com intersexo
CLASSIFICAÇÃO DOS NÍVEIS SEXUAIS
• Sexo genético: 46,XX ou 46,XY
• Sexo gonadal: testículos e ovários
• Sexo genital interno:
-ovário: trompas de Falópio, útero e metade ou 2/3 superiores da
vagina
-testículos: epidídimo, vasos deferentes, vesículas seminais e ducto
ejaculatório
• Sexo genital externo:
-ovário: permanecem sem indução (fêmeas)
-testículos: próstata, pênis e uretra peniana, escroto e testículos
• Sexo psicológico e social: identidade e desempenho pessoal
• Caracteres sexuais secundários e alterações pubertárias:
-mulheres: pêlos axilares e púbicos, seios, menstruação, etc
-homens: pêlos axilares e púbicos, barba, alteração da voz, etc
DETERMINAÇÃO E DIFERENCIAÇÃO SEXUAL
•Embrião (6a. - 7a. Semana):
gônadas bissexuais
•Genes reguladores:a partir da 7a. s
-SRY (Yp)
-WT1 (11p13) Tumor de Wilms
-SOX9 (17q)
-DSS (Xp21) diferenciação ovariana
-DAX-1 (X) hipoplasia adrenal
congênita
Diferenciação sexual: completa ~1214 semanas
GENES ENVOLVIDOS NA DETERMINAÇÃO SEXUAL
SRY: não é o único responsável pela determinação sexual
Fetos XY SRY+ → desenvolvido como fêmea
-SOX9 (17q24): expressado cedo no desenvolvimento fetal → (duas cópias) essencial
p/ desenvolvimento dos testículos e outros órgãos reprodutores masculinos. Fêmeas
camundongos transgênicas (cópia adicional Sox9 →sexo reverso fêmea → macho)
-SOX3 (Xq26-q27): pode reprimir ou interferir com o promotor de testículo SOX9
-DMRT1 (9p24.3): duas cópias → desenvolvimento dos testículos → deleção leva
→ sexo reverso (homem → fêmea XY)
-DAX1 (Xp21.3): gene anti-testículo (efeito feminilizante)→ cópia adicional
(duplicação Xp) → sexo reverso (homem → fêmea XY)
-WT1 (11p13) e SF1 (9q34): diferenciação da crista urogenital
•Células de Leydig(8a. s.: testosterona)
Ductos de Wolff (condutos
deferentes, epidídimo, vesícula
seminal e próstata)
•Células de Sertoli (7-9a.sem:HAM)
regressão dos Ductos de Muller
trompas, útero, porção superior da vagina
CLASSIFICAÇÃO DAS ANORMALIDADES
DA DIFERENCIAÇÃO SEXUAL
1-Disgenesia gonadal (erros no sexo gonadal)
•
S. Turner e S. Klinefelter
•
Disgenesia gonadal pura (S. Swyer)
•
Disgenesia gonadal mista
•
Hermafroditismo verdadeiro
•
Sexo reverso ou homem XX
HERMAFRODITISMO
• Presença de tecido ovariano e testicular,
genitália ambígua
• maioria dos casos: ovotestis (uni ou
bilateral)
• cariótipo típico: 46,XX (SRY-)
• pequena porcentagem: quimeras
(células XX e XY de diferentes zigotos)
• 2/3 casos: genitália externa masculina
• rara presença de espermatozóides
• Presença de útero e menstruação
HERMAFRODITISMO
• Características:
• frequentemente presença de
útero
• condutos genitais conforme
gônadas presentes
• genitália externa ambígua ou
masculinizada, hipospadia,
criptorquidia
• hérnia inguinal (ovotestis ou
testículo)
• ginecomastia na puberdade
• menstruação em alguns casos
• caracteres sexuais secundários
femininos incompletos
CLASSIFICAÇÃO DAS ANORMALIDADES
DA DIFERENCIAÇÃO SEXUAL
2- Pseudo-hermafroditismo feminino
• Hiperplasia congênita da adrenal (AR)
-deficiência da 21-hidroxilase
-deficiência da 21-hidroxilase com perda de sal
3- Pseudo-hermafroditismo masculino
• Deficiência de produção de testosterona
• Defeito do metabolismo dos andrógenos
Ex. S. de insensibilidade completa aos andrógenos (S.
feminização testicular)
PSEUDO-HERMAFRODITISMO
FEMININO
•
•
•
•
Incidência: 1:5000 nascimentos
Gônadas: ovários
cariótipo feminino: 46,XX
genitália interna feminina: ovários, útero e
trompas de Falópio
• genitália externa masculinizada em grau
variável (ou ambígua)  virilização da
genitália na vida fetal
• Ex. Hiperplasia congênita da adrenal (AR)
-biossíntese do cortisol: superprodução de
esteróides com atividade androgênica
(deficiência da 21--hidroxilase)
PSEUDO-HERMAFRODITISMO MASCULINO
•
•
•
•
•
•
•
•
Incidência: 1:65.000 sexo masculino
Gônadas: testículos (testosterona normal)
cariótipo masculino: 46,XY
fenotipicamente mulheres (mamas,
amenorréia primária, ausência dos derivados
de Müller)
anomalias das gônadas e condutos genitais
genitália externa alterada: feminilizada ou
ambígua (vagina em fundo cego)
Ex. S. da insensibilidade androgênica
completa (S. de feminização testicular)
herança recessiva ligada ao X: ausência ou
defeito da função de receptores andrôgenicos
nos órgãos alvo