cromosoma

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Cromosomi sessuali

I cromosomi sessuali (CS) differiscono strutturalmente e funzionalmente dagli altri cromosomi, gli autosomi. Nella gran parte dei Mammiferi, incluso l’uomo, i maschi sono portatori di una coppia eteromorfica di CS (sesso eterogametico), chiamati X e Y per l’aspetto simile a una x e a una y che assumono in alcuni momenti del ciclo cellulare, in partic. durante la meiosi. Le femmine hanno due CS identici, XX. Negli Uccelli, in alcuni Rettili e in molti invertebrati (ma non nei Ditteri; ad es. mosca e drosofila), il sesso eterogametico è quello femminile. In questi gruppi i CS vengono indicati con le lettere Z e W, così che le femmine hanno cariotipo ZW e i maschi ZZ. I CS contengono, tra gli altri, i geni responsabili della determinazione genetica del sesso.

Genomica comparata dei cromosomi sessuali

La genomica comparata di Mammiferi (placentati, marsupiali e monotremi), Rettili e Uccelli porta a ritenere che i CS dei Mammiferi si siano evoluti da un paio di autosomi all’incirca tra 170 e 150 milioni di anni fa. Dall’insorgenza del proto-X e proto-Y si è poi verificata una soppressione della ricombinazione genetica tra i due cromosomi (cioè dell’appaiamento alla meiosi con lo scambio di cromatidi fratelli) se non in una piccolissima regione detta pseudoautosomale (PAR, Pseudo Autosomal Region). Nei Mammiferi il cromosoma X è altamente conservato, come dimostra il sequenziamento genico dell’uomo e del topo. Quello dell’uomo (165 Mb) porta circa 1.000 geni; mentre il cromosoma Y (60 Mb) porta pochi geni, quasi del tutto legati alla fertilità e alla determinazione del sesso.

Modelli di determinazione del sesso

Lo studio, nei diversi gruppi animali, di individui con CS in numero o struttura anomali, ha portato alla scoperta di due modelli di determinazione del sesso basati sull’esistenza di determinanti sessuali, M (maschile) e F (femminile). L’azione di M e F si esplica seguendo gli esempi paradigmatici dei Mammiferi e degli Insetti. Nei mammiferi il cromosoma Y porta un determinante M, di tipo dominante: il gene Sry (Sex-determining region on the Y) presente su una piccolissima regione del cromosoma Y. Sry produce una proteina, Tdy (Testis-determining factor on the Y), che indirizza lo sviluppo anatomico in senso maschile. Mutazioni nel gene Sry, o la perdita del frammento cromosomico che lo contiene, portano alla formazione di individui con fenotipo femminile ma costituzione cromosomica maschile (XY, sindrome di Swyer); al contrario, la traslocazione della parte del cromosoma Y contenente il gene Sry su di un cromosoma X porta alla formazione di individui con fenotipo maschile ma costituzione cromosomica femminile (XX). La mancanza del cromosoma Y (X0) porta allo sviluppo di caratteri sessuali femminili (sindrome di Turner), con una frequenza di circa 1:4.000 neonati e a una condizione di infertilità. Un corredo XXY (sindrome di Klinefelter), che si presenta in circa 1:1.000 neonati, determina un fenotipo maschile associato ad assenza di spermatozoi e di conseguente infertilità. In molti Insetti si ha un sistema simile a quello dei Mammiferi, con femmine XX e maschi XY: il meccanismo è però diverso. Ad es. nei Ditteri, come drosofila o mosca, il determinante M non è localizzato sul cromosoma Y ma su degli autosomi; pertanto in questi gruppi il cromosoma Y non ha rilevanza per la determinazione del sesso e individui X0 sono fenotipicamente maschi e non femmine come nei Mammiferi. Il determinante F è composto da diversi geni ed è localizzato sul cromosoma X. Nella drosofila, dunque, sia i maschi sia le femmine portano i determinanti per entrambi i sessi e il sesso dell’individuo risulta dal rapporto numerico tra cromosomi X (determinanti F) e autosomi (determinanti M): gli X0 sono maschi, gli XXY femmine e così via. Nei Mammiferi, nella interfase del ciclo cellulare di tutte le cellule, uno dei due cromosomi X si inattiva compattandosi in un corpicciolo, detto corpo di Barr, non in grado di trascrivere la produzione di alcun gene. È questo un meccanismo citologico di compensazione del diverso dosaggio genico tra il cromosoma X e quello Y: in tal modo tutte le cellule portano un numero equivalente di geni. Poiché l’inattivazione avviene su una base del tutto casuale in ciascuna del milione di miliardi di cellule che compongono l’organismo umano, ne consegue che tutte le femmine di mammifero sono chimere per quei geni presenti con diverse forme alleliche sui due cromosomi X. Ad es., il gene per la glucosio-6-fosfatodeidrogenasi (6GPD), un enzima coinvolto nel metabolismo di alcuni zuccheri la cui carenza o malfunzionamento porta al favismo, è collocato sul cromosoma X e può presentare diverse forme alleliche: tutte le donne risultano pertanto chimere per quanto riguarda la costituzione genetica di questo enzima.

Eredità legata al sesso

L’esempio del 6GPD aiuta a capire il fenomeno della eredità legata al sesso, che riguarda tutti i geni portati dai CS, con le manifestazioni patologiche ad esso legate. Valga per tutti l’esempio dei geni portati dal cromosoma X e legati alla visione dei colori e alla coagulazione del sangue. La cecità rosso-verde (daltonismo) e la emofilia sono patologie che affliggono fondamentalmente i maschi in quanto questi ultimi non possono che esprimere le varianti alleliche recessive della sola copia del gene presente sul loro singolo cromosoma X. Le femmine sono invece portatrici sane del carattere poiché l’effetto dell’allele recessivo su di un X viene mascherato dall’allele dominante situato sull’altro cromosoma X. La costituzione cromosomica nei Mammiferi è diagnosticabile in età prenatale mediante amniocentesi o villocentesi. Viene in tal modo preparato il cariotipo fetale dal quale è possibile stabilire il sesso del nascituro, oltre che eseguire indagini di tipo genetico tese a definirne lo stato di salute. I CS sono presenti anche nel mondo vegetale, ad es. in alghe, funghi, licheni, felci, equiseti.