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BASES GENÉTICO MOLECULARES
DEL DESARROLLO DEL SISTEMA
UROGENITAL
Blga. MARÍA LETICIA AMESQUITA CARDENAS
AREA DE GENETICA Y BIOLOGIA CELULAR
DPTO. DE MORFOLOGIA HUMANA
FAC DE MEDICINA UNT
GENES DEL DESARROLLO DE LA
NEFRONA
Nefrogenesis = vida prenatal
Genes= Pax-2, WT-1, Wnt-4
F .T. y moléculas señal regulan
c/evento forman riñón
GEN PAX-2
10q11.2qter
Estructura del gen
(Figure 2). A paired domain has two subdomains (PAI domain and RED domain) which consists of three a-helixes each
In addition to the paired domain some Pax proteins comprise a paired type homeo domain and a conserved octapeptide.
DNA binding of Pax
(Figure 3). The DNA binding is mainly confirmed by helix 3 of the PAI domain in the major groove whereas helix 1+2 are
antiparallel Additionally the homeo and RED domain can be involved so various combinations of DNA binding are possible
(Jun et al. 1996).
A. Desarrollo del sistema nefrítico se da en tres fases: pronéfros, mesonéfros y metanéfros. Este
último se conserva en el adulto mientras que las dos formas transitorias se transforman en
componentes del sistema genital. Cada fase se forma a partir de su precedente, el desarrollo
renal comienza con la inducción del pronéfros.
B. Factores de transcripción Pax2 y Pax8 son necesarios y suficientes para inducir el destino
nefrítico a partir de las células intermedias del mesodermo que formarán al pronefros.
GEN WT1
Gen = 11p13 = 10 exones
FIG. Organización del locus (WT1) Wilms’ tumor .
El gen WT1 gene de ~50 kb . Consiste de 10 exones. Presenta dos
eventos de splicing alternativos:
Splicing alternativo en el exón 5 que codifica 17 aa
Splicing alternativo en el exón 9, conducen a la inserción/deleción de 3
aminoácidos—lisina, treonina and serina (KTS)—entre los dedos de zinc
3 y 4 de la proteìna WT1.
Deleción =defectos en riñón y reversión sexual de masculino a femenino
ESTRUCTURA BASICA DE LA PROTEINA WT1
Proteína en dominio carboxilo terminal = dedos de zinc = FT
La proteína WT-1 = Papel critico nefrogénesis
Condensación mesenquima metanefrico  proliferación y diferenciación

células epiteliales nefrona.
Activa embrionario  CC últimas fases desarrollo riñón, 
Adulto en podocitos
ROL DE WT1 DURANTE EL DESARROLLO DEL
RIÑON
FIGURA 2. El papel de WT1 durante la Formación de desarrollo del riñón es inducido por la
interacción recíproca del mesénquima metanéfrico que invade el brote uretral (A). WT1 una vez
sobre expresada en el mesénquima empieza a formar epitelios condensados alrededor del
brote uretral (B). En la ausencia de WT1 el mesénquima se vuelve apoptótico y la
invasión del brote uretral no ocurre, se sugiere que WT1 actúa como un factor de
supervivencia para las poblaciones de células embrionarias del riñón. Durante las fases
más tardías de desarrollo renal, WT1 pueden inhibir proliferación de células de
mesénquima y permitir la formación de cuerpos S- (C) cuerpos S se alargarán y en el
futuro conectarán con el conducto colector para dar lugar a la nefrona madura (D).
ROL DE WT-1 EN RIÑON ADULTO
Expresa solo podocitos y células epiteliales cápsula de Bowman.
Induce  gen PODOCALIXINA 7q32, proteína cubre a podocitos. Experimentalmente
déficit gen podocalixina conduce a anuria y defecto en el desarrollo y diferenciación de
los podocitos
Parte de la Cápsula de Bowman
1 Capillary lumen
2 Bowman’s space
3 Endothelium with pores
4 Glomerular basal membrane
5 Podocyte
6 Golgi apparatus
7 Primary podocyte process
8 Secondary podocyte processes and
filtration slits
9 Parietal lamina of Bowman’s capsule,
single-layered squamous epithelium
10 Subepithelial connective tissue fibers
11 Erythrocyte
Electron microscopy; magnification: ×
7200
GEN
Wnt-4
Producto génico:
•Desarrollo órganos urogenitales
Sexo femenino
•Expresa brote uretral:
mesenquima

nefrona
Figure 6.12. (A) Mediante hibridización in situ de
expresión Wnt4 en el rudimento embrionario
urogenital de ratón de 14 días macho. (manchando
azul oscuro) se ve que el mesénquima se condensa
para formar la nefrona del riñón.
(B) El rudimento urogenital de un tipo salvaje de
ratón hembra recién nacido.
(C) El rudimento del urogenital de un ratón knockout
blanco de genes Wnt4 en ratón hembra se ve que el
riñón no desarrolla.
REGULACIÓN MOLECULAR DEL
DESARROLLO DEL RIÑÓN
La formación de sistema de túbulos renales está regulado por interacciones
entre :
- células epiteliales :brote uretral
- Células mesenquimatosas
WT1
GDNF / HGF
Receptor RET
/MET
FGF-2 ; BMP7
GDNF= factor neurotópico derivado de
glía
HGF= Factor de crecimiento Hepatocitos
FGF-2= factor de crecimiento de
fibriblastos
BMP-7= Proteína morfogenética del
hueso
Wnt-4 PAX-2
Mecanismo de inducción del mesénquima sobre
el brote uretral
GDNF=factor neurotrofico
derivado de la glia
Inducción del crecimiento y
ramificación del brote uretral, que a
su vez emite señales para procesos
recíprocos en el mesenquima.
DIFERENCIACION SEXUAL
Diferenciación sexual normal: 3 componentes
Cromosómico o Genética
Gonadal
Fenotipo
Anormalidades en cualquier etapa puede resultar en
desordenes del desarrollo sexual
DIFERENCIACION GENETICA
Se inicia con el proceso de la fecundación
Cariotipo : 46 cromosomas
22 pares de cromosomas autosomales
1 par de cromosomas sexuales XX o XY
Progenitores :
Padre XY
Madre XX
Meiosis :
Gametos :
Esp. (X)
XX ( mujer)
50%
Esp (Y)
Ovulos (X)
XY ( varón)
50%
/ PHOG = ESTATURA BAJA
DISTROFIA MUSCULAR DE
DUCHEME
ALFA TALASEMIA
Retraso mental y macroorquidia
GPD
Deutran
Protan
Hemofilia A
RECEPTOR DE INTERLECUCINA 9
Presencia del cromosoma Y normal determina desarrollo de testículos
(46,XY, 47XXY y 48XXXY)
La diferenciación testicular es complejo, implica participación de genes
presente en:

Cromosoma Y, Cromosoma X y Cromosomas autosómicos
Cromosoma Y
SRY Gen testículo determinante
 Localización :Yp11.3
1kb, no contiene
intrones
 Marco de lectura abierto de 614 pb



Codifica una proteína HMG con 240 aa y
tres regiones
 dominio central de unión al DNA
Reconoce secuencia AACAAAG
Dianas:
 Gen HAM (hormona antimulleriana)
 Gen aromatasa p450
MECANISMOS DE DIFERENCIACIÓN
SEXUAL
Acción directa del SRY
Unión ADN dobla en 80 grados
Doblez dejaría exponer ciertas secuencias
facilita
 interacción proteínas
SRY se expresa en cresta genital e induce a las
células a secretar un factor quimiotáctico que
permite la migración de las células mesonefrica a la
gonada, éstas células mesonefrica inducen al
epitelio gonadal a convertirse en
células de sertoli con patrones de
expresión génica masculina
Existe una estricta correlación entre
-presencia de SRY,
-la migración de células mesonefrica y
- la formación de cordones testiculares
-Las células mesonefrica son criticas para
la formación de cordones testiculares
Gen DAX 1
 Localización: Xp21.3
 Kb, con 2 exones
 Promotor contiene un lugar de unión
para SF-1, que enlaza a los Factores de
transcripción
Región seudoautosómica
Síndrome Kallman
Proteína dedos de Zinc
DAX -1
Dosis sexual reversa
Hiperplasia adrenal congénita
Distrofia muscular de Duchume
 Codifica un miembro de la familia de
receptores hormonales nucleares de
470 aa
 Extremo NH2: Dominio de unión al
ADN
 Dominio de unión al ligando
 Acción: antagonista al SRY
 Permite el desarrollo del ovario
 Mutaciones :
 Hipogonadismo
 Hipoplasia renal
Centro inactivación X
Gen Proteína ribosómica S4
GEN DAX-1
Fenotipo sexual reverso en humanos cuando existen dos copias de DAX1
• DAX1 (en el cromosoma X) + SRY (en el cromosma Y) produce testiculos
• DAX1 sin SRY (otro DAX1 está inactivoen el cromosoma X) produces ovarios.
• Dos copias activas de DAX1 (en un cromosma X activo) + SRY (en el
cromosoma Y) conduce a la pobre formación de la gonada.
Dado que la gónada no contribuye ni AMH ni la testosterona, el fenotipo es
femenino.
Genes autosómicos
necesarios para el desarrollo del testículos
WT1: 11p13
Gen tumor supresor involucrado en desarrollo renal y gonadal
codifica a una proteína que actúa como regulador transcripcional
Se expresa en etapa temprana en la cresta urogenital
En adulto se expresa en células de Sertoli y células foliculares
Mutaciones: Insuficiencia renal, anomalías gonadales y genitales
SF-1: 9p33 ( factor esteroidógeno- 1)
Se expresa en testículos y ovarios
Codifica una proteína receptora nuclear esteroidogénicas
Involucrado en desarrollo adrenal y gonadal: regulación de genes involucrados
en esteroidogenesis en síntesis de testosterona (en la célula Leydig)
En células de sertoli Regula la expresión de HAM
Deficiencia: no desarrollo de gonadas,
SOX9: 17q24-25
 Codifica proteína semejantes a SRY de 509 aa, con dominio de unión al DNA
 Expresión en gónada bipotencial: expresión persiste en las células Sertoli
 Mutaciones: malformaciones esquelética, hipogonadismo
Mecanismo:
 La sinergia de Sox9 y Sf1
para activar la expresión del
gen de la AMH. (A) La unión
de Sox9 al promotor AMH
inicia la transcripción del
gen de la AMH en las
células de Sertoli.
 (B) Después de la unión de
Sox9, la expresión de la
AMH es estimulada por la
unión de SF1 y WT-1. AMH
se crea las posición de SF1
en su sitio de unión del
ADN, y WT-1 se une a la
proteína Sf1.
 (C) Gata (un factor de
transcripción comunes a
muchos tipos de células)
regula la sobreexpresión
AMH.
Ni Sf1 ni Gata puede funcionar si Sox9 está
ausente
Wnt4:
Es un gen que puede ser critico para la determinación del ovario
Se expresa en la cresta genital en etapa bipotencial
Se expresa en gonadas XX, y no en gonadas XY
En ratones transgénicos sin Wnt4 no se desarrollan los ovarios
Modelo posible.
SRY compite con DAX1 para activar
o reprimir al gen SF1.
Si el cromosoma X e Y está presente, el SRY
es favorecido, y activa SF1
Si hay 2 copias de DAX1 en el cromosoma X (o si
está en el cromosoma Y ), el gen SF1 no se activaría.
La proteína SF1 activa al gen SOX9 , e induce el desarrollo de los cordones
sexuales en células de Sertoli de los testiculos, y también puede reprimir aWNT4.
WNT4 por lo contrario causa la diferenciaqción de la gonada en ovario
La mayoría de los genes activados por WNT4 y SOX9 no han sido identificados, y
los mecanismos por los que el SRY y DAX1 funcionan aún no se conocen.
Cascada principal de la formación del
fenotipo sexual en mamíferos
Experimentan
apoptosis
AMH
Gen en cromosoma 19p13.3
Codifica proteína de 560 aas cuyo dominio
carboxilo muestra homología con factor
transformador del crecimiento β
Secretada por células de sertoli fetales y
posnatales hasta los 8- 10 años de edad
Receptor de AMH cromosoma 12q13
DIFERENCIACION GONADAL
LHX9 SF-1 y Wt1 5 S a 51/2S
Gónada no muestra
particularidad en uno u otro sexo
Coexistencia: cond. Wolff
Müller
SRY
8va.S: XY= SRY cresta
diferencian testículos
XX= Indiferenciadas más
tiempo 13 ava S.
Moléculas involucradas en la
determinación y diferenciación sexual
DIFERENCIACION GONADAL
Células germinales
primordiales
migran
Primordio gonadal
Foliculogénesis:
Fragmentación de
cordones epiteliales
Ovocito cubierto por
epitelio y lamina delgada
Formación de tecas
18-22 S max ovocitos: 2
mll
Las CGP son rodeadas
por células de Sertoli
Células mioides
peritubulares
TIPOS CELULARES y DIFERENCIACIÓN
GONADAL
Cuatro tipos celulares participan en la diferenciación gonadal
1: . Células soporte que derivan epitelio celómico cresta
gonadal
Sertoli = ♂
Granulosa = ♀
2. Células productoras esteroides: Leydig = ♂
Teca = ♀
3. Células de tejido conjuntivo: mioides y endoteliales vasos
4. Células germinales primordiales: no esenciales
esenciales
= ovario
DIFERENCIACIÓN FENOTIPICA MASCULINA
19p13.3
12q13: Recep.
AMH
REGULACIÓN DE ACTIVIDAD DE CÉLULAS
LEYDIG PARA FORMACIÓN DE TESTOSTERONA
Testosterona
GONADA FETAL: DOS POBLACIONES
CELULARES CON FUNCIÓN ENDOCRINA
Regresión
Viriliza C. de Wolff
Masculiniza
MECANISMO DE ACCION DE TESTOSTERONA
DIFERNCIACIÓN Y
CRECIMIENTO DE CELULAS
GEN RECEPTOR DE ADROGENOS
Cascada de genes implicados en la diferenciación gonadal y genital masculina
durante la vida fetal.
En el cromosoma 2 se localiza el gen del receptor de la LH, en el cromosoma 15 el gen de CYP11A
(P450scc), en el cromosoma 8 el gen de StAR, en el cromosoma 1 el gen de la 3-HSD tipo II, en el
cromosoma 10 el gen CYP17, en el cromosoma 9 el gen de la 17-HSD tipo III, en el cromosoma 19 el gen
de MIF, en el cromosoma 12 el gen del receptor de MIF, en el cromosoma 2 el gen de 5-reductasa tipo 2 y
en el cromosoma X el gen del receptor de andrógenos
DIFERENCIACIÓN FENOTIPICA FEMENINA
ANOMALIAS DE LA DIFERENCIACION
SEXUAL
Ocurren en las diferentes etapas del proceso
• Anomalías cromosómicas
• Anomalías gonadales
• Anomalías fenotipicas
ANOMALIAS CROMOSOMICAS
1. Síndrome de Klinefelter
2. Síndrome de Turner (disgenesis gonadal)
Síndrome de Klinefelter
 47XXY
 “Non disjunction”
Incidencia
1:1000 hombres
Manifestaciones clínicas:
Testículos pequeños
(<3cm y firmes)
Infertilidad (hipogonadismo primario),
Ginecomastia
Eunucoidismo
Desordenes de personalidad o dificultades de
aprendizaje, venas varicosas
Azoospermia
>LH y FSH
Síndrome de Turner
• 1 : 5000 mujeres
• Cariotipo
50% 45X
25% 45XX/45X
25% anormalidades estructurales;
isocromosomos, fragmentos del X, anillos
• 99% de fetos 45X no sobreviven a partir de 28 semanas, 15% de abortos
en el primer trimestre tienen 45X
•
Características
fenotipo femenino- infantilismo sexual
estrías gonadales bilaterales
amenorrea primaria
estatura baja
anormalidades congénitas
DESORDENES DE DIFERENCIACIÓN GONADAL
1.
Disgenesis gonadal 46XY (estrías gonadales bilaterales, fenotipo
femenino, no estigma de Turner, infantilismo sexual, estatura normal o
alta, eunucoidismo)
Causa: mutacion del SRY
2.
Síndrome de ausencia gonadal
Cariotipo 46,XY
Ausencia de tejido testicular
Causa factores: mecánicos , inmunológicos, vasculares
3.
Disgenesia gonadal XX
Fenotipo femenino
Infantilismo sexual
Estrías gonadales bilaterales, genitales internos femeninos
Causa: mutación en 2p21 gen del receptor de FSH
Heterogeneidad genética
4. Síndrome de varón XX.
Fenotipo masculino
Genitales externos normales
Problemas
Testículos pequeños
Azoospermia
Ausencia de derivados mullerianos
Ginecomastia
Desarrollo sexual secundario deficiente
infertilidad
Causa : 90%: Cromosoma X presenta SRY
10% no presenta SRY, puede deberse a mutaciones en genes
represores que inducen el desarrollo testicular en ausencia
de SRY
TRANSLOCACION DE SRY
Regiones determinantes del fenotipo masculino SRY en cromosoma Y
Varones XX= Producto de error en meiosis padre en mayor %
Otro varones XX gen Z inhibidor de SRY mutado
Mujeres XY= Características = turner, mayor mortalidad
ENFERMEDADES DE LA DETERMINACIÓN
DEL SEXO
Inversión de sexo 46,XY
•Cariotipos 46,XY con ovarios o
gónadas.
•Mutaciones de SRY, SOX9, DAX-1,
WT1.
•Conocida= disgenesia gonadal poco
frecuente 1 de c/100,000
Inversión de sexo
46,XX
•
•
•
Cariotipo 46,XX
Con testículos.
Translocación de SRY
Mutación en regulador del
desarrollo de testículos.
Hermafroditos verdaderos (tienen tejido
ovárico y testicular- ovotestis)
Coexistencia de tejido testicular y ovárico en un
mismo individuo
Existe ambigüedad en genitales externos
Ginecomastia en la pubertad
Causa:
60% cariotipo XX
40% quimeras 46,XY/46,XX
Mosaico del Y normal o anormal o 46,XY
ALTERACIONES FENOTIPICAS
Pseudohermafroditismo
46,XY
Pseudohermafroditismo
•Testículos y genitales femeninos
•Alteración en testosterona
Defecto receptor
Defecto síntesis de testosterona
•Alteraciones de respuesta
androgénica
Déficit en 5-reductasa
•Síndrome de inestabilidad de
andrógenos
•Ovario y genitales masculinos
o interno o externos
•Exceso andrógenos fetales
Hiperplasia suprarenal
congénita
Déficit aromatasa =
andrógenos  estrógenos
46,XX
Pseudohermafrodismo masculino
CAUSAS
Hipoplasia/ agenesis de las células Leydig –
Mutación en el receptor de LH
No respuesta a hCG y LH- deficiencia en la producción de
testosterona y DHT- no virilización de los genitales internos y
externos
Fenotipo típico - genitales externos femeninos + vagina corta
Anomalías de las hormonas inhibidoras de estructuras
mullerianas
Presencia de trompas , utero, tercio superior de la vagina
Causa: mutaciones puntual del gen HIM 19p13.3
Deleción parcial del gen HIM
Mutaciones en el receptor de HIM situado en 12q13
Pseudohermafrodismo masculino
Desordenes del síntesis de testosterona:
Alteraciones simples hasta ambigüedad genital
Conductos de wolff hipoplasicos
Defectos de las enzimas afectando síntesis de corticosteroides +
testosterona (Hiperplasia adrenal congénita)
Mutaciones de
Deficiente StAR 8p11.2
3-beta hidroxisteroide dehidrogenasa 1p13.1
17-beta hidroxisteroide dehidrogenasa 9q22
17-alfa hidroxilasa
10q24-25
17,20 liasa
Pseudohermafrodismo masculino
•
Desordenes del acción de los andrógenos:
1.
Síndrome de resistencia a los andrógenos (completo o
incompleto)
Defectos en el metabolismo del testosterona en el tejido (5alfa reductase deficiency)
T---DHT
Genitales externos ambiguos (vagina corta, microphallus/
hipospadias), diferenciación de genitales internos normales,
testículos ubicados en labia o canal inguinal. Durante
pubertad, hay virilización de hombres. Dx. >>T/DHT
2.
Síndrome de resistencia a los
andrógenos: Testicular feminización




46XY
Testículos bilaterales (canal inguinal)
Ausencia de conductos Wolffianos
Genitales externos ambiguosapariencia femenino + vagina corta
 Durante pubertad desarrollan
características sexuales secundarias
femeninas- no menarca
Mutación en el receptor de andrógenos
resulta en resistencia a los andrógenos
Mutaciones en receptores androgénicos
PSEUDOHERMAFRODISMO FEMENINO
CAUSAS
• Hiperplasia adrenal congénita virilizante
Causa: mutaciones en
21 hidroxilasa
11-beta hidroxilasa
Aromatasa P450
17 b-hidroxilasa
Star
GIF. 1. – Esquema de la diferenciación sexual genética, gonadal y genital en
el feto humano.
SF-1 = Steroidogenic Factor 1; WT-1 = Wilm’s tumor factor 1; SRY = Sex
determining-Region
Referencias
Guizar –Vasquez. Genética Clínica
Lodish: Biología celular y molecular
González Buitrago. Patología molecular
Gilbert Scott F.: Developmental biology. Disponible en:
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/bookshelf/br.fcgi?book=dbio
http://www.scielo.cl/scielo.php?pid=S071698682001000100012&script=sci_arttext
Gocenspan F y Gardner D. Endocrinología básica y Clínica 2005