Poseer dos cromosomas X es un arma de doble filo, inmunológicamente hablando. Las mujeres son mejores para combatir las infecciones que los hombres, pero también son más susceptibles a muchas enfermedades autoinmunes, como el lupus.
Un nuevo estudio publicado en Actas de la Academia Nacional de Ciencias y dirigido por investigadores de la Universidad de Pennsylvania ahora ofrece la primera explicación mecanicista de por qué este es el caso.
El equipo de investigación, dirigido por Montserrat C. Anguera, profesora asistente en el Departamento de Estudios Biomédicos de la Facultad de Medicina Veterinaria de Penn, se centró en la inactivación de X, un mecanismo que sirve para equilibrar la dosificación de genes entre hombres y mujeres al inhibir la expresión de genesen uno de los dos cromosomas X de una mujer. Descubrieron que, en las mujeres, los linfocitos del sistema inmunitario, específicamente las células T y las células B, carecen de los patrones típicos de Xist, una molécula de ARN esencial para el proceso de inactivación, así como otros marcadores deInactivación del cromosoma X, lo que hace que la inactivación de X sea incompleta en estas células.
Esa activación incompleta estaba presente en los linfocitos en todas las mujeres, pero las pacientes con lupus también tenían patrones de expresión únicos de genes clave relacionados con la inmunidad y patrones inusuales de localización de ARN Xist, lo que sugiere una explicación subyacente para la enfermedad.
"Parece que hay algo acerca de los linfocitos", dijo Anguera. "El silenciamiento del cromosoma X no parece ser tan rígido en ellos como en otros tipos de células".
Los coautores de Anguera en el documento fueron la autora principal Jianle Wang, Camille Syrett y Michael Atchison, todos de Penn Vet; Marianne C. Kramer del Departamento de Bioquímica y Biofísica de la Facultad de Medicina Perelman de Penn; y Arindam Basu de la Universidad Estatal de Pensilvania,anteriormente de Penn Vet.
El estudio tuvo su origen en la investigación postdoctoral de Anguera, que se centró en la inactivación de X en células madre pluripotentes. En particular, examinó el papel de Xist, una larga molécula de ARN no codificante que se sabe que inicia la inactivación de X y la mantiene residiendocon el cromosoma X inactivado, que también adquiere etiquetas de moléculas pequeñas llamadas modificaciones heterocromáticas, reprimiendo aún más la expresión génica.
Los estudios de Anguera encontraron que, en algunos casos, las células madre pierden la expresión Xist y las modificaciones que normalmente residen en la X inactiva. Como resultado, las células comenzarían a reactivarse parcialmente, crecerían rápidamente y comenzarían a parecerse a las células cancerosas.
Comenzó a preguntarse si ciertas enfermedades podrían surgir del mantenimiento inadecuado de la inactivación de X, en particular afecciones autoinmunes como el lupus; el 85 por ciento de los pacientes con lupus son mujeres.
"Lo que me llamó la atención sobre la autoinmunidad y específicamente el lupus", dijo Anguera, "fue que había genes en el cromosoma X que estaban relacionados con la inmunidad y que se había demostrado que tenían niveles de expresión más altos en pacientes con lupus".
Para abordar esta pregunta, los investigadores de Penn examinaron linfocitos donados por hembras humanas sanas, así como células T y B "ingenuas" o no estimuladas de ratones hembras. Descubrieron que, a diferencia de otros tipos de células, Xist está estrechamente relacionado con elcromosoma X inactivo, los linfocitos femeninos carecían de esta "nube" de Xist, a pesar de que la célula todavía contenía los niveles esperados de Xist. Esto sugirió que Xist no estaba migrando adecuadamente a la X inactiva para silenciarla.
Cuando el equipo de investigación activó las células T y B humanas, simulando cómo responderían estas células cuando se presentaran con un patógeno, reaparecieron las nubes Xist. El equipo observó resultados similares en ratones. Sin embargo, los linfocitos ingenuos y estimulados tenían cantidades similares deXist.
"Lo que realmente nos llamó la atención fue que esto no se debió a una diferencia en la cantidad de Xist. Hay una tonelada de ARN Xist en estas células", dijo Anguera. "Simplemente no está llegando al cromosoma X inactivo"en los linfocitos ingenuos "
Exámenes posteriores de la X inactiva en linfocitos encontraron que carecía de las marcas heterocromáticas encontradas en la X inactiva en otros tipos de células.
Los hallazgos de que incluso las mujeres sanas tenían un mantenimiento tan inusual de la X inactiva en sus linfocitos fue completamente inesperado.
"Nuestra hipótesis era que las muestras de lupus iban a estar desreguladas y las hembras sanas estarían bien", dijo Montserrat. "Así que fue realmente impactante para nosotros que los linfocitos en las hembras normales carecieran también de estos marcadores de inactivación de X".
Para ver si esta falta de marcas heterocromáticas y Xist, que normalmente bloquean la expresión génica en la X inactiva, resultó en una mayor expresión génica, los investigadores analizaron los genes relacionados con la inmunidad en el cromosoma X para ver si había uno ose expresaron dos copias. Descubrieron que alrededor del 3 al 5 por ciento de los linfocitos hembras expresaron dos copias de estos genes, así como dos copias de un gen no relacionado con la inmunidad. Ningún linfocito masculino mostró esta misma expresión de dos copias.
De acuerdo con ese resultado, los investigadores encontraron que ciertas regiones del cromosoma X en las células B femeninas humanas, incluidas las regiones que contienen genes relacionados con la inmunidad, se expresaron a niveles más altos que las células masculinas.
Debido a que Xist en los linfocitos femeninos estaba presente pero simplemente no se estaba localizando en el lugar apropiado de la X inactiva, el equipo de investigación analizó más de cerca dos proteínas, YY1 y hnRNPU, que se sabe que se unen con Xist y posiblemente jueganun papel en moverlo de regreso a la X inactiva después de que se estimulan los linfocitos. Usando células T humanas en cultivo así como ratones que carecen de uno de estos genes, YY1, descubrieron que, de hecho, las dos proteínas ayudaron a que Xist volviera a la inactividadCromosoma X en linfocitos activados.
Aunque estaba claro que los linfocitos femeninos eran diferentes de los masculinos en sus patrones de localización Xist, el equipo quería saber si los pacientes con lupus tenían características inusuales adicionales de inactivación de X que podrían explicar su enfermedad. Utilizando muestras de linfocitos de ambos pacientes con lupus pediátricoy niños sanos de edades similares, el equipo encontró más localización errónea Xist en pacientes con lupus y algunas pruebas de que tenían más probabilidades que las personas sanas de tener dos copias de genes relacionados con la inmunidad. Los investigadores también observaron que la región del cromosoma Xque contiene Xist mostró las mayores diferencias de expresión al comparar el lupus con pacientes sanos.
Una posibilidad, dijo Anguera, es que todas las mujeres puedan tener una subpoblación de linfocitos con inactivación X incompleta; en individuos sanos, esos linfocitos permanecen en minoría, pero esa subpoblación puede hacerse cargo de pacientes con afecciones autoinmunes.
Para desarrollar el trabajo, el equipo de Anguera está realizando estudios adicionales utilizando muestras primarias de pacientes con lupus, así como muestras de un modelo de lupus en ratones. Si bien el estudio actual se realizó en células inmortalizadas de pacientes con lupus, Anguera tiene la esperanza de que los investigadores lo haganobtenga una imagen más clara de cómo difieren los patrones Xist usando celdas primarias.
El equipo también se está embarcando en un estudio de otra enfermedad autoinmune sesgada por la mujer, el síndrome de Sjogrens, que tiene un sesgo femenino aún más extremo que el lupus, para ver si existen patrones de inactivación X similares. Si los hallazgos se mantienen en diferentes autoinmunesenfermedades, es posible que los patrones característicos de la localización Xist puedan usarse como biomarcadores de enfermedades, permitiendo diagnósticos y tratamientos más tempranos.
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Materiales proporcionado por Universidad de Pennsylvania . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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