SRY

miniatura|En humanos, o xene SRY está localizado no brazo curto (p) do cromosoma Y na posición 11.2, polo que é un xene tipicamente masculino. O xene SRY (siglas do inglés sex-determining region Y, rexión determinante do sexo Y) é o xene responsable da iniciación da determinación sexual masculina nos humanos. Codifica a proteína SRY, tamén chamada factor determinante dos testículos (TDF), que é unha proteína que se une ao ADN (tamén chamadas proteínas/factores de transcrición reguladores de xenes). O SRY é un xene sen intróns que determina o sexo, situado no cromosoma Y dos animais terios (mamíferos placentarios e marsupiais). As mutacións neste xene orixinan diversos trastornos do desenvolvemento sexual con diversos efectos sobre o fenotipo e xenotipo do individuo.

O TDF é un membro da familia do xene SOX (de caixa similar á do SRY) de proteínas que se unen ao ADN. Cando este factor forma un complexo coa proteína SF1, actúa como factor de transcrición que pode regular á alza outros factores de transcrición, principalmente o SOX9. A súa expresión causa o desenvolvemento dos cordóns sexuais primarios, que despois dan lugar aos túbulos seminíferos. Estes cordóns fórmanse na etapa embrionaria na parte central da gónada aínda indiferenciada, converténdoa nun testículo. Entón indúcese a formación das células de Leydig testiculares que empezan a segregar testosterona, mentres que outras células testiculares, as células de Sertoli, producen a hormona antimülleriana. Os efectos do xene SRY normalmente teñen lugar de 6 a 8 semanas despois da formación do feto e inhiben o crecemento das estruturas anatómicas femininas nos machos, á vez que favorecen o desenvolvemento das características de macho dominantes.

Evolución e regulación do xene

Evolución

O SRY puido orixinarse por duplicación xénica do xene do cromosoma X SOX3, un membro da familia Sox. Esta duplicación aconteceu despois da separación eentre os monotremos (que non teñen este xene) e os terios (que o teñen). Os monotremos, ademais de careceren do xene SRY, teñen algúns cromosomas sexuais que comparten homoloxía cos cromosomas sexuais das aves. O SRY é un xene que evoluciona rapidamente e a súa regulación foi difícil de estudar porque o tipo de determinación do sexo non é unha característica altamente conservada dentro do reino animal.

Regulación

O xene SRY ten pouco en común cos xenes de determinación do sexo doutros organismos modelo, e os ratos son o principal organismo modelo que pode utilizarse para o seu estudo. Comprender a súa regulación é complicado incluso entre especies de mamíferos, xa que hai pouca conservación na secuencia desta proteína. O único grupo conservado entre os ratos e outros animais é a rexión da caixa HMG do grupo de alta mobilidade responsable da unión ao ADN. As mutacións nesta rexión teñen como resultado a inversión do sexo, orixinando un individo do sexo oposto. Como hai pouca conservación, o promotor do SRY, os elementos reguladores e a regulación non se coñecen ben. Dentro de grupos de mamíferos relacionados hai homoloxías nos primeiros 400-600 pares de bases augas arriba do sitio de inicio da tradución. Os estudos in vitro do promotor do xene SRY humano mostraron que unha rexión de polo menos 310 pares de bases augas arriba do sitio de inicio da tradución son necesarios para a función promotora do SRY. Descubriuse que a unión de tres factores de transcrición á secuencia promotora humana, que son o factor esteroidoxénico 1 (SF1), a proteína de especificidade 1 (factor de transcrición Sp1) e a proteína do tumor de Wilms 1 (WT1), inflúen na expresión do SRY.

A rexión promotora ten dous sitios de unión para Sp1, en -150 e -13, que funcionan como sitios reguladores. O Sp1 é un factor de transcrición que se une a secuencias consenso ricas en GC, e a mutación dos sitios de unión do SRY orixina unha redución do 90% na transcrición xenética. Os estudos sobre o SF1 deron resultados menos definidos. As mutacións no SF1 poden orixinar a inversión sexual e a súa deleción causa un incompleto desenvolvemento gonadal. Porén, non está claro como o factor esteroidoxénico 1 (SF1) interacciona directamente co promotor do SR1. A rexión promotora tamén ten dous sitios de unión a WT1 en -78 e -87 pares de bases desde o codón ATG. O factor de transcrición WT1 ten catro dedos de zinc C-terminais e unha rexión rica en Pro/Glu e funciona principalmente como un activador. A mutación dos dedos de zinc ou a inactivación do WT1 teñen como resultado a redución do tamaño da gónada masculina. A deleción do xene causa unha completa inversión do sexo. Non está claro como funciona o WT1 para regular á alza o SRY, pero algunhas investigacións suxiren que axuda a estabilizar o procesamento de mensaxes. Porén, esta hipótese ten varias complicacións, porque o WT1 tamén é responsable da expresión dun antagonista do desenvolvemento masculino, DAX1, do cromosoma X. Unha copia adicional de DAX1 nos ratos orixina a inversión de sexo. Non está claro como funciona DAX1 e suxeríronse moitas vías diferentes, como a desestabilización transcricional do SRY e a unión ao ARN. Hai probas obtidas en traballos sobre a supresión do desenvolvemento masculino de que DAX1 pode interferir coa función do SF1, e á súa vez a transcrición do SRY ao recrutar correpresores.

Hai tamén probas de que a proteína de unión a GATA 4 (GATA4) e a FOG2 contribúen á activación do SRY ao asociarse co seu promotor. Non está claro como estas proteínas regulan a transcrición de SRY, pero os mutantes en FOG2 e GATA4 teñen niveis significativamente inferiores de transcrición de SRY. As FOGs teñen motivos de dedo de zinc que se poden unir ao ADN, pero non hai evidencias de que FOG2 interaccione con SRY. Os estudos realizados suxiren que FOG2 e GATA4 se asocian coas proteínas remodeladoras do nucleosoma que poderían causar a súa activación.

Función

Durante a xestación as células da gónada primordial situadas na crista uroxenital están en estado bipotencial, o que significa que posúen a capacidade de converterse en células masculinas (células de Sertoli e de Leydig) ou femininas (células foliculares e da teca). A proteína SRY ou factor determinante dos testículos (TDF) inicia a diferenciación testicular ao activar factores de taranscrición específicos do macho, o que permite que estas células bipotenciais se diferencien e proliferen. O TDF realiza isto regulando á alza o factor de transcrición SOX9, que ten un sitio de unión ao ADN moi similar ao do TDF. O SOX9 causa a regulación á alza do factor de crecemento de fibroblastos 9 (Fgf9), que á súa vez orixina unha maior regulación á alza de SOX9 . Unha vez que se acadan os niveis adecuados de SOX9, as células bipotenciais da gónada empezan a diferenciarse en células de Sertoli. Ademais, as células que expresan o TDF continúan proliferando para formar o testículo primordial. Aínda que isto constitúe a serie básica de eventos que ocorren, este breve resumo debería tomarse con certas reservas porque hai moitos máis factores que inflúen na complexa diferenciación sexual.

Acción no núcleo

A proteína SRY ou TDF consta de tres rexións principais. A rexión central comprende o dominio HMG (grupo de alta mobilidade), que contén secuencias de localización nuclear e actúa como dominio para a unión co ADN. O dominio C-terminal non ten unha estrutura conservada, e o dominio N-terminal pode ser fosforilado para potenciar a unión ao ADN. O proceso empeza coa localización nuclear do TDF por acetilación das rexión do sinal de localización nuclear, o que permite a unión da importina β e a calmodulina ao TDF, facilitando a súa importación ao núcleo. Unha vez no núcleo, o TDF e o SF1 (outro regulador transcricional) acompléxanse e únense a TESCO (do inglés testis-specific enhancer of Sox9 core), o elemento amplificador específico do testículo do xene Sox9, en precursores de célula de Sertoli, localizado augas arriba do sitio de inicio da transcrición do xene Sox9. Especificamente, é a rexión HMG do TDF a que se une ao suco menor da secuencia diana do ADN, causando que o ADN se dobre e desenrosque. O establecemento desta particular “arquitectura” do ADN facilita a transcrición do xene Sox9. A proteína SOX9 inicia despois un bucle de retroalimentación positiva, que implica que o SOX9 actúe como o seu propio factor de transcrición e ten como resultado a síntese de grandes cantidades de SOX9.

O SOX9 e a diferenciación dos testículos

A proteína SF1, por si soa, causa unha transcrición mínima do xene SOX9 tanto nas células gonadais bipotenciais XX coma XY ao longo da crista uroxenital. Porén, a unión do complexo TDF-SF1 ao amplificador específico do testículo (TESCO) no SOX9 orixina unha significtiva regulación á alza do xene só na gónada XY, mentres que a transcrición na gónada XX permanece insignificante. Parte desta regulación á alza é realizada pola propia SOX9 por medio dun bucle de retroalimentación positivo; igual que o TDF, a SOX9 forma complexos con SF1 e únese ao amplificadcor TESCO, causando unha maior expresión de SOX9 na gónada XY. Outras dúas proteínas, FGF9 (factor de crecemento de fibroblastos 9) e PDG2 (prostaglandina D2), tamén manteñen esta regulación á alza. Aínda que as súas vías exactas son se coñecen ben, sábese que son esenciais para a expresión continua de SOX9 aos niveis necesarios para o desenvolvemento dos testículos.

A SOX9 e o TDF crese que son responsables da diferenciación autónoma celular de precursores de células de soporte nas gónadas en células de Sertoli, o inicio do desenvolvemento testicular. Ests células de Sertoli iniciais, no centro da gónada, hipotetízase que son o punto de inicio dunha onda de FGF9 que se espalla pola gónada XY en desenvolvemento, causando unha maior diferenciación das células de Sertoli por regulación ná alza de SOX9. SOX9 e TDF crese tamén que son responsables de moitos dos procesos posteriores do desenvolvemento testicular (como a diferenciación das células de Leydig, formación do cordón sexual e formación da vasculatura específica do testículo), aínda que os mecanismos exactos seguen sen estar claros. Porén, SOX9 en presenza de PDG2 actúa directamente sobre o xene Amh (que codifica a hormona antimülleriana) e pode inducir a formación do testículo en gónadas XX de rato, o que indica que é esencial para o desenvolvemento do testículo.

Influencia no sexo

Os embrións son idénticos gonadalemnte, independentemente do sexo xenético que teñan, ata que se chega a certo punto do desenvolvemento no que o factor determinante dos testículos causa que se desenvolvan os órganos sexuais do macho. Por tanto, o SRY xoga un importante papel na determinación do sexo. O cariotipo típico de macho é XY. Os individuos que herdan un cromosoma Y normal e varios cromosomas X seguen sendo machos (como na síndrome de Klinefelter, cuxo cariotipo é XXY). Unha recombinación xenética atípica durante o sobrecruzamento cromosómico cando a célula espermática se está desenvolvendo pode ter como resultado cariotipos que non se corresponden coa súa expresión fenotípica.