viernes, octubre 17, 2014

¿COMO REPRODUCIRSE SIN MUJERES? TERCERA PARTE: LAS 4 PREGUNTAS


Para encontrar la llave maestra del imprinting debemos contestar varias preguntas, algunas ya tienen una respuesta parcial.
1 ¿Cuántos genes abarca el imprinting?
2 ¿Cómo se modifica un gen impreso?
3 ¿Cuándo se modifican los genes del imprinting?
4¿Cuál es la causa primera del imprinting?

PREGUNTA 1: ¿QUÉ GENES SON ESTOS?
Hay un epi-genoma del imprinting, unos 156 posibles nuevos genes, y el status de imprinting-gene puede ser predicho por su secuencia (Luedi, P.P. et al. (2007). Aquí una relación de algunos genes conocidos involucrados en el imprinting humano.

algunos genes
impresos

PREGUNTA 2 ¿CÓMO SE MODIFICA UN GEN IMPRESO?
El mecanismo clásico de impronta genética de un gen es la metilación pero no es el único y no necesariamente significa inactivación. Los genes a improntar generalmente son metilados en su promotor (la metilación es la incorporación de un grupo metil en un carbón del nucleótido) Los promotores son ricos en islas CpG.
La 5-Methylcytosine se produce al reaccionar la DNA methyltransferases (DNMT 1, 3a o 3b), que cataliza la transferencia de un grupo metilo (CH3) desde S-adenosylmethionine (SAM) al carbón 5 de la citosina
Estas islas metiladas son susceptibles de ligarse a proteínas ( por ejemplo MECP2 "methyl CpG-binding protein 2 )
Hay 3 metiltrasferasas

La Demethylation ocurre en ausencia de Dnmt1 with continued rounds of DNA replication (passive demethylation), as well as actively (without DNA replication). The nature of demethylases is unknown.
La metilación no siempre es silenciamiento. La metilación cambia estructura de cromatina (Paolini 2004)

PREGUNTA 3 ¿CUÁNDO OCURRE EL IMPRINTING?

Para encontrar la llave maestra del imprinting ayudara saber el momento en que ocurre

ESPERMATOGENESIS
Por lo que se sabe durante el desarrollo de células germinales primordiales el patrón de imprinting se borra. Probablemente al entrar a la gónada. En la espermatogenesis se completa el imprinting en la fase haploide (meiosis 1), tan pronto como cuando proliferan las espermatogonias, según algunos autores es intrinseca y cell-autonomous.

OVOGENESIS
En la ovogénesis el imprinting ocurre en ococitos alrededor del tiempo de la primera división meiotica, la metilacion en la mujer ocurre en el desarrollo post natal cuando los ooccitos están en diploteno prophase I.
El imprinting materno en continuamente establecido en la maduración del oocytes.
Pero la metilación puede ser en diferentes momentos para diferentes genes (Paolini 2004)

La cuarta pregunta es la más compleja y se abordará en el siguiente capítulo.

CUARTA PARTE: ¿CUÁL ES LA CAUSA PRIMERA DEL IMPRINTING?
Se ha comprobado que no se debe a la influencia de las células somáticas de la cresta genital o el ambiente de la gónada en las células primordiales. (Paolini 2004)

CASCADA ARRIBA
El mecanismo puede ser un gen se activa en un entorno digamos ovárico o espermático y este produce el imprinting en cascada en otro genes. Hay que ir poco a poco ascendiendo hasta niveles más altos de la cascada hasta llegar a la causa primera. Que acaso sea en el hombre el gen SRy y en la mujer su ausencia (dado que es el gen que determina el sexo)

PISTAS
Podemos averiguar cosas sobre nuestra investigación sobre la causa primera del imprinting de experimentos hechos con otros fines pero que indirectamente arrojan luz sobre nuestro tema.

PISTA 1: EXPERIMENTO DE UN RATON CON 2 MADRES Y SIN PADRE
El CIGOTO lo hicieron con un genoma maduro y otro inmaduro de raton (Tomohiro Kono 2004)
El oocito no desarrollado era de un raton mutante con una deleccion de 13-kilobases
El no desarrollado es (ng) y juega como espermatozoide
Y el desarrollado (fg) juega como ovulo.
Pero en el ng no se altero H19 y Igf2
Para bloquear H19 en ng se uso un ratón con una deleción en ese gen
Los embriones nacieron a los 17.5 dias
Se confirmo que estos embriones no pasan del día 17.5
Los 2 nacieron con crecimiento retardado tenían un hígado poco desarrollado
Igf2 y H19 Así como Dlk1 y Gtl2 son impresos (apagados) en la espermatogénesis.
Podemos concluir de este experimento que:
Hay 2 ramas de la cascada: una de 2 genes (H19 e ifg2) y otra de todos los demás genes impresos
Un ovulo inmaduro es como un espermatozoide excepto en los genes H19 y Igf2 (que en un espermatozoide están apagados)
Y de esto se infiere que para que un espermatozoides sea ovulo debe encenderse H19 y Igd2 independientemente de los demás, y que es posible que el imprinting paterno sea el estado basal.
Igf2 y H19 Así como Dlk1 y Gtl2 Son impresos en la espermatogénesis.
Si se logra la expresión correcta de igf2 y de ha19 un numero amplio de otros genes se pone bien (ósea de materno pasa a paterno)
-Se puede concluir que un ovocito inmaduro es como un espermatozoide excepto por 2 genes (igf2 y h19)
-Se anuló uno de ellos (h19) para conseguir el espermatozoide
-Un espermatozoide es como un ovocito inmaduro excepto por 2 genes, hay que hacerlo madurar.
-Si se agrega los factores de maduración del ovulo y se anula igf2 podría conseguir un ovulo completo empezando en espermatozoides ya diferenciados

PISTA 2: MODIFICACION ARTIFICIAL DEL IMPRINTING
synthetic estrogen, diethylstilbestrol (DES) can developmentally imprint genes by changing the pattern of DNA methylation.( John A. McLachlan, 2001) La expresión de los genes impresos y el desarrollo del feto es influenciada por la adición de suero fetal de ternera al medio de cultivo (Paolini 2004) No se sabe como este medio afecta el imprinting Quizas remueve los grupos metilos, llevando a incompletar o a borrar el patrón de imprinting. (Paolini 2004)
De esto se puede concluir que puede modificar el imprinting químicamente

PISTA 3: MUJER PRODUCTORA DE ESPERMATOZOIDES
Básicamente DE unas mujeres alemanas producen un espermatozoide (epigenéticamente hablando) cada mes. Por ello sus embarazos siempre producen molas hidatiformes (de dos espermatozoides).
Ella tienen un mutación para molas 19q13.4. Examinaron la metilación en las hijas y en la mola
La mutación se heredo del abuelo materno por lo que se concluye que el error no se debe a un borrada de las marcas de imprinting si no mas bien al reestablecimiento de marcas maternas en la ovogénesis o en su post-cigotic mantenimiento (El-Maarri O 2003)
estas mujeres carecen de un pedazo de cromosoma: 19q13.4
Ese gen sano feminizaría óvulos. Podría feminizar los espermatozoides
Si hay una mutación que convierte el genoma materno en paterno:
1.- Un elemento simple determina la paternidad o maternidad del genoma
2.-ese gen sano feminizaría los espermatozoides.
3.- la paterización del genoma requiere la no activación o la supresión de ese gen o factor.
El estado normal quizás es paterno
Primero hay que borrar y después imprimir
Podemos hipotetizar que el factor de desarrollo folicular además de un silenciamiento del gen igf2 puede cambiar el imprinting paterno de los espermatozoides a materno

EXPERIMENTOS E INVESTIGACIONES FUTURAS

Para finalizar esta investigación cuyo punto culminante sería lograr una fertilización humana exitosa usando solo espermatozoides, hace falta aún realizar un cronograma de investigaciones y experimentos, que a la vista del estado actual de cosas sería:

1.-Buscar animales sin imprinting y probar reproducción artificial entre machos.
2.- Crear una base de datos sobre causa y efectos del imprinting humano y los genes clave, administardios por bioinformática.
3.- Modificar el imprinting in vitro en ADN aislado de espermatozoides.
4.-Establecer técnica para verificar el estado de metilación en genes o de imprinting con PCR
5. Probar tesis sobre causa del imprinting materno y paterno, en particular la delección 19q13.4
6.- Reproduccir artificialmente animales con imprinting
7.- Reproduccir artificialmente humanos varones.

(*) Prueba de esta teoría la dan los experimentos de cruza ratones polígamos con cepas monógamas
Un macho polígamo cruzado con una hembra monógama da crías muy grandes, el exagerado desarrollo, placentario incluso afecta el sistema reproductor de la hembra. Al cruzar una hembra polígama con un macho monógamo da crías muy pequeñas.
De esto se puede concluir de paso que biológicamente hablando el ser humano es una especie polígama por naturaleza.


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