UNIDAD 18_Explicada

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VII.‐ GENETICA DE LA DIFERENCIACIÓN Y DESARROLLO
UNIDAD 18.‐ Desarrollo: concepto. Componentes del desarrollo. Diferenciación celular. 
Papel del citoplasma en el desarrollo. Morfogénesis. Desarrollo de la Inmunidad. 
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El desarrollo, podría definirse como un proceso regulado de crecimiento y 
diferenciación, resultante de la interacción núcleo‐citoplasma, del ambiente celular 
interno del individuo y del medio externo, mediante el cual se produce la formación del 
individuo adulto, a partir de una célula inicial única: el cigoto. 
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El proceso de desarrollo constituye pues, una secuencia programada de cambios 
fenotípicos controlados espacial y temporalmente, que constituyen el ciclo vital del 
organismo. El objetivo de la biología del desarrollo, es desenmarañar los misteriosos y 
fascinantes procesos, que llevan a la transfiguración de un huevo en un organismo 
adulto. 
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Los diferentes tipos celulares del cuerpo se distinguen por la variedad y cantidad de 
proteínas que expresan: el perfil o patrón de proteínas de cada célula. El perfil de 
proteínas de un organismo multicelular, es el resultado final de una serie de decisiones 
reguladoras genéticas que determinan cuando, donde y cuanta expresión génica se 
produce. El genoma contiene la lista de todos los productos génicos (ARN y proteínas) 
que pueden ser producidos y el manual de instrucción sobre cuando, donde y en qué 
cantidad debe fabricarse esos productos. Por lo tanto la genética del desarrollo, es la 
comprensión de cómo opera ese manual de instrucción para dirigir a las células hacia 
distintas rutas del desarrollo. 
El plan corporal básico, es común a todos los miembros de una especie y asimismo 
común a muchas especies distintas. Es cierto que los mamíferos tienen 4 extremidades y 
los insectos 6, pero a lo largo de su desarrollo, ambos deben diferenciar una parte 
anterior y una posterior y un lado dorsal y otro ventral.
Durante la generación del plan corporal, las células quedan comprometidas a seguir 
destinos celulares específicos, o sea adquirir la capacidad de diferenciarse  en tipos 
celulares concretos. Es decir, debe identificarse de alguna forma la posición de las 
células y las asignaciones de destino (territorio o área de desarrollo), deben repartirse 
entre un grupo de células colaboradoras. 
La información posicional, se origina por señales proteicas que emanan del cigoto o de 
un área de desarrollo. Mediante procesos adicionales de división celular y toma de 
decisiones, se establecerá una población de células con la diversidad final de destinos.
En el embrión temprano se toman una variedad de decisiones de desarrollo para dar a 
las células sus identidades propias y para generar el plan corporal.
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Algunas de ellas son simples decisiones:
Separación de las células formadoras de gametos de las somáticas.
Establecimiento del sexo del organismo.
Estas decisiones de destino son irreversibles.
Otras decisiones principales, implican múltiples opciones de destino y rutas de toma de 
decisión más complejas. La mayoría de estas decisiones corresponden a especificaciones 
tomadas por poblaciones celulares locales.
Establecimiento de la información posicional, necesaria para orientar los dos ejes 
corporales del embrión: antero‐ posterior y dorso‐ventral.
Subdivisión del eje antero posterior en unidades distintas, denominadas segmentos o 
metámeros
Subdivisión del eje dorso – ventral en las capas celulares externa, media e interna, 
llamadas capas germinales 
Generación de órganos, tejidos, sistemas y apéndices del cuerpo mediante la acción 
coordinada y cooperativa de grupos de células localizadas, de origen segmental y 
germinal.
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En Drosophila los genes que controlan el desarrollo embrionario son de dos clases: 
genes de efecto materno y genes zigóticos. Los productos de los genes de efecto 
materno se depositan en el óvulo en desarrollo durante la oogénesis. Se distribuyen en 
un gradiente o se concentran en regiones específicas del citoplasma del óvulo. Los genes 
zigóticos se expresan en el embrión en desarrollo y por lo tanto se transcriben después 
de la fecundación. Ellos se agruparon en tres clases: genes gap, genes de la regla par y 
genes de la polaridad de los segmentos. 
El proceso comienza con los productos de genes de efecto materno, responsables de la 
formación de estructuras anteriores y posteriores. Los gradientes de estos productos 
génicos activan la transcripción de los genes gap, que dividen al embrión en amplias 
regiones. Las proteínas gap, son factores de transcripción que activan los genes de la 
regla par, cuyos productos dividen al embrión en regiones más pequeñas. A su vez, los 
genes de la regla par, activan a los genes de la polaridad de los segmentos, que dividen a 
los segmentos en compartimientos anterior y posterior. Los genes de la regla par y los 
de polaridad de los segmentos, definen la acción de los genes homeóticos
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La base cromosómica de la determinación del sexo en Drosophila, está dada por la razón 
entre el número de cromosomas X y la dotación de autosomas. Así la relación XX: AA 
(1:1) determina hembra, mientras que en el macho hay un X y la relación es X: 2A (0.5). 
En el embrión temprano la razón X: A determina si una mosca será macho o hembra. La 
orden del fenotipo sexual se establece por un “interruptor” maestro y genes específicos 
que actúan aguas abajo. La desconexión del interruptor determina fenotipo masculino, 
mientras que la condición conectada determina hembra. Al interruptor lo genera el gen 
Sxl, cuando la proteína SXL se sintetiza, la mosca es hembra, pero cuando la proteína SXL 
no se produce, la mosca se desarrolla macho.
Hay genes adicionales que participan en la determinación del sexo, llamados 
numeradores, los que se ubican en el cromosoma sexual X y denominadores, los que 
se ubican en los autosomas. Los productos de estos genes son factores de transcripción 
a los que llamaremos NUM, a las proteínas de los genes numeradores y DEM a las 
proteínas de los denominadores. Estas proteínas actúan como factores de transcripción 
sólo cuando dos monómeros se asocian en una proteína dimérica.  
Estos factores de transcripción tienen la única función, la de encender o no, el 
interruptor Sxl a 2 o 3 horas después de la fecundación en Drosophila. Para activar el 
interruptor  SXL, el nivel de los factores de transcripción NUM debe ser alto (cuando la 
razón X: A es = 1). A niveles altos, los factores de transcripción en el embrión temprano 
X: A, se unen intensificadores del gen Sxl, activando su transcripción.
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Por el contrario cuando los niveles de los factores NUM son bajos, para el caso de  la 
razón X: A = 0,5, no hay suficiente factor de transcripción para activar Sxl.
Aunque no se sabe con exactitud cómo funciona el mecanismo, se supone el siguiente 
modelo: 
Los monómeros NUM poseen sitios de unión en el ADN. DEM no los tiene.
NUM reconoce una secuencia intensificadora en el ADN, que regula la actividad del gen 
Sxl
Los polipéptidos NUM y DEM, se sintetizan a niveles proporcionales al número de copias 
de cada gen celular. Los embriones X: A =1 tienen dos veces más polipéptidos NUM, que 
los embriones cuya razón X: A=0. Pero ambos tipos celulares poseen los mismos niveles 
de DEM, con independencia de la razón X: A.
Se pueden formar dímeros en cualquier combinación, de acuerdo con las 
concentraciones relativas de los monómeros: homodímero NUM: NUM; heterodímeros
NUM: DEM y homodímeros DEM: DEM.
Para que el factor de transcripción sea activo, es necesario que ambos monómeros 
posean sitios de unión al ADN como los NUM: NUM.
Así un embrión temprano con razón X: A=1 acumula más factores de transcripción 
activos, que un embrión cuya razón X: A= 0.5.
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El gen Sxl tiene dos promotores, el promotor temprano (PE) es el único activado por los 
factores de transcripción NUM: NUM. Niveles altos de dímeros del factor de 
transcripción NUM: NUM, activan la transcripción del interruptor SXL desde el promotor 
PE. Hacia la mitadde la embriogénesis, PE es inactivado y SXL es transcripto, desde el 
promotor PL durante el resto de la vida del organismo. El transcripto primario desde el 
promotor tardío, es más largo que el producido por el promotor temprano. Este 
transcripto es sometido a un procesamiento alternativo de ARN, que depende de la 
presencia previa o ausencia en la célula, de proteína SXL activa. El procesamiento ocurre 
cuando el ARNm está unido a la proteína SXL produciendo a partir de él, nueva proteína 
SXL. Así se mantiene la actividad de SXL, a lo largo del desarrollo de las moscas cuya 
razón X: A=1. 
Por el contrario si la razón X: A= 0.5 el interruptor está desconectado. El promotor 
temprano no resulta activado en la fase inicial de la embriogénesis, por lo tanto, carece 
de proteína Sxl. Como consecuencia, el promotor tardío no es funcional ya que contiene 
un codón STOP (UGA), poco después del inicio de la traducción. 
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SXL no tan solo debe ejercer la función autorreguladora de mantenimiento, sino que 
debe ser capaz de activar una nueva ruta, que conducirá a la expresión génica de 
hembra.
La proteína SXL se une al transcripto del gen tra (transformer) para producir un ARNm
que determina una proteína TRA activa. La proteína TRA es una proteína de unión a 
ARN, que provoca un procesamiento específico de hembra, del ARN naciente del gen dsx
(doublesex). Este ARNm generado produce la proteína DSX‐F, un factor de transcripción 
que reprime a aquellos genes específicos de macho.
En ausencia de SXL activa, el gen tra no produce la proteína TRA funcional, por lo tanto 
en ausencia de TRA activa, el procesamiento del transcripto del gen dsx lleva a la 
producción de DSX‐M, un factor de transcripción que reprime la expresión de los genes 
específicos de hembra. 
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Contrariamente a lo que ocurre en las moscas, cada célula individual humana no toma 
una decisión independiente sobre su sexo. Los fenotipos característicos del sexo, están 
dirigidos por la presencia o ausencia de testículos.
La gónada humana se forma en los dos primeros meses de gestación. Las células 
germinales primordiales, migran a la cresta genital formada por una médula rodeada por 
el córtex, situada sobre el riñón rudimentario. Los cromosomas sexuales de las células 
germinales, determinan si emigran superficial o profundamente en la cresta gonadal y se 
organizan como testículos u ovarios. Las células germinales femeninas emigran al córtex 
y desarrolla ovario. Las células germinales masculinas emigran a la médula y forman 
testículo. En la estructura inicial, en la fase de gónada indiferenciada, están presentes los 
precursores de los conductos masculinos (conductos de Wolff), como femeninos 
(Müller). Si se diferencian testículos, las células de Leydig segregan testosterona, 
hormona esteroide androgénica, generadora de varón y una hormona polipeptídica
conocida como “sustancia inhibidora Mülleriana”. Esta hormona, se une a receptores de 
andrógenos y este complejo obra sobre los intensificadores, que conducen a la 
activación de la expresión génica específica de varón. Asimismo la “sustancia inhibidora 
Mülleriana”, hace que los conductos de Müller degeneren y que los conductos de Wolff, 
se desarrollen como conductores reproductores del macho. En embriones que no son 
genotípicamente hembras, no se forman las células de Leydig, por lo tanto no hay 
testosterona, el receptor de andrógeno no está activo y el embrión toma la ruta del 
desarrollo de una hembra. Por lo tanto aparecen ovarios, los conductos de Wolff 
degeneran y los de Müller se desarrollan como conductos reproductores femeninos. 
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El gen denominado factor determinante de testículo del cromosoma Y, TDF en humanos 
y Tdy en ratones, se trata del gen SRY (humanos) y Sry (ratones). La proteína SRY y Sry es 
un factor de transcripción y se expresa en el primordio gonadal masculino. No se sabe 
como inicia la proteína SRY o Sry la formación de testículos pero con ella se abren 
muchas vías, para responder a ésta.
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En el desarrollo animal, la decisión más temprana es separar la línea germinal de la 
somática. Decisión irreversible. Las células germinales no contribuyen a la formación de 
estructuras somáticas, tampoco las células somáticas pueden formar gametas. Para esta 
decisión, el embrión utiliza el citoesqueleto para localizar un determinante de línea 
germinal, en un subgrupo de células embrionarias tempranas. El citoesqueleto está 
formado por una serie de subunidades proteicas y de proteínas que promueven su 
formación y desensamblaje.
La polaridad de los microfilamentos y microtúbulos, favorecen a su función como 
autopistas celulares. En la mayoría de los tipos celulares, los extremos menos (‐) de los 
microtúbulos se encuentran en el centro de la célula (llamado centro organizador de 
microtúbulos o MTOC), mientras que los más (+) se sitúan en la periferia. La quinesina es 
la proteína que lleva la carga (moléculas, orgánulos u otras partículas subcelulares) a lo 
largo del microtúbulo, desde – a +.
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En muchos organismos, unas partículas se distribuyen asimétricamente en las células 
que formarán la línea germinal. Estas partículas llamadas gránulos en Caenorhabditis
elegans, gránulos polares en Drosophila y nubes en ranas, son vehículos portadores que 
viaja por las vías citoesqueléticas, para descargar los determinantes de células 
germinales, en la célula apropiada.
El cigoto unicelular de Caenorhabditis elegans se denomina P0. Esta célula elipsoidal P0, 
se divide asimétricamente a lo largo del eje mayor, para producir una célula anterior 
grande AB y una posterior pequeña, P1. Los descendientes de AB, generarán la mayoría 
de las células de la piel del gusano (hipodermo) y la mayoría de las neuronas del sistema 
nervioso, mientras que la mayoría de las células musculares, todas las del sistema 
digestivo y las células germinales se formarán a partir de P1. 
Para el destino hacia línea germinal en la primera división de la célula P0, los gránulos se 
incorporan exclusivamente en la célula P1 y cuando ésta se divide también 
asimétricamente, los gránulos se distribuyen en las células descendientes P2, P3, etc. 
Sólo la célula Px que contiene los gránulos, se convertirá en la línea germinal del gusano.
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En el desarrollo temprano de Drosophila, unos 30 minutos después de la fecundación, 
experimenta divisiones nucleares cada 10 minutos, produciendo una célula 
plurinucleada. Después de la 9ª división se forman 512 núcleos, los que migran a la 
superficie exterior donde se producen más divisiones. 
La información posicional a lo largo del eje A‐P del embrión sincitial de Drosophila, se 
establece mediante la creación de gradientes de concentración de dos factores de 
transcripción: las proteínas BCD y HB‐M. La BCD la codifica el gen bicoid (bcd) y se 
distribuye con un gradiente más pronunciado, mientras que HB‐M la cifra el gen hunch‐
back (hb) y se distribuye en un gradiente más suave. Ambos gradientes tienen su punto 
más alto en el polo anterior.
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El origen del gradiente es simple para BCD, el ARNm depositado durante la oogénesis en 
el oocito en desarrollo, se asocia a los extremos – de los microtúbulos localizados en el 
extremo anterior. La traducción comienza hacia la mitad de las primeras divisiones del 
embrión sincitial. La proteína difunde por el citoplasma común del sincitio y como es un 
factor de transcripción contiene señales para alojarse en los núcleos más cercanos al 
polo anterior, por lo tanto estos núcleos incorporan la mayor cantidad de proteína BCD, 
lo que genera un gradiente pronunciado de BCD.
El origen del gradiente HB‐M es más complejo. El ARNm del hb‐m es transportado 
durante la oogénesis al oocito, de forma uniforme a lo largo de todo el oocito y el 
embrión sincitial. Sin embargo la traducción está bloqueada por una proteína NOS 
codificada por el gen nanos (nos). El mensajero de nos está situado en el polo posterior 
por su asociación a los extremos + de los microtúbulos. La producción de NOShacia la 
mitad de la fase inicial de la embriogénesis temprana, se distribuye por difusión, en un 
gradiente opuesto al de BCD. Por lo tanto el gradiente más alto de NOS está en el polo 
posterior y desciende hacia la mitad del eje A‐P.
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El eje dorso – ventral está definido por al menos, 12 genes y uno de los más importantes 
es el llamado dorsal. El gen dorsal se transcribe y traduce en el ovario materno y el 
ARNm y la proteína se transfieren al óvulo durante la oogénesis. En el huevo recién 
puesto se distribuye uniformemente en todo el citoplasma, pero una vez que los núcleos 
han migrado a la periferia del embrión, la proteína dorsal se redistribuye. En un lado del 
embrión, permanece en el citoplasma y ese lado se convertirá en el lado dorsal. En el 
otro lado, la proteína dorsal es captada por los núcleos y en este caso ese lado se 
transformará en ventral. Hay un suave gradiente de concentración de la proteína dorsal, 
en la parte dorsal que aumenta hacia el lado ventral. Se postula que la captación de la 
proteína en el citoplasma,  está dirigida por una proteína llamada Cactus que se une a la 
proteína dorsal. La presencia de otra proteína, llamada Toll, puede alterar a la Dorsal, lo 
que le permite disociarse de Cactus y moverse hacia los núcleos en la parte ventral. 
Juntas, Cactus y Toll regulan la distribución nuclear de la proteína Dorsal. Dorsal actúa en 
el núcleo como una factor de transcripción que actúan sobre otros genes, activando o 
reprimiendo la expresión de otros genes.
Las concentraciones elevadas de la proteína Dorsal activan un gen llamado twist que 
hace que se desarrollen los tejidos ventrales. Las concentraciones nucleares bajas de la 
proteína Dorsal, activan un gen llamado decapentaplegic que determina estructuras 
dorsales.
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Los gránulos polares, determinantes celulares de la línea germinal, se formarán durante 
la oogénesis, en  el ovario de la madre y terminan asociados al polo posterior del oocito
por su unión a uno de los extremos de los microtúbulos. El citoesqueleto es el vehículo 
encargado de localizar los gránulos polares en el lugar adecuado. Después de la 9ª 
división, la membrana plasmática del oocito sufre invaginaciones que rodean a cada 
núcleo y engloban parte de la masa citoplasmática en la que se incluye los gránulos 
polares. Estas son las primeras células mononucleadas que formarán en forma exclusiva, 
la línea germinal. 
Después de la fase embrionaria temprana sincitial, todos los núcleos somáticos emigran 
a la superficie del huevo y celularizan. Unas pocas horas más tarde aparecen las 
primeras manifestaciones morfológicas de la segmentación. Al final de las 10 horas de 
desarrollo, el embrión ya está dividido externamente en 14 segmentos del polo anterior 
al posterior: 3 segmentos de cabeza, 3 torácicos y 8 abdominales. Al final de las 12 horas 
ocurre la organogénesis y a las 15 horas comienza a formarse el exoesqueleto de la larva 
con los pelos especializados y otras estructuras externas. A las 24 horas de producida la 
fecundación emerge de la cáscara, la larva perfectamente terminada. En esta etapa del 
desarrollo los genes zigóticos tienen activa participación.
La transcripción de los genes gap es activada e inactivada por productos génicos que se 
han expresado a lo largo del eje A‐P. La transcripción de los genes gap, divide al embrión 
en una serie de grandes regiones (cabeza, tórax  y abdomen).
17
Sin embargo la expresión de los genes gap, no logran establecer todos los destinos 
celulares A‐P necesarios. El final de la expresión de gap y el comienzo del refinamiento 
de la asignación de los destinos, coinciden con el momento en que el embrión sincitial
pasa a estar completamente celularizado. Así el citoplasma de cada célula, contiene una 
concentración particular de una o dos proteínas gap. Todas las decisiones siguientes 
están dirigidas por las gap A‐P que se encuentran en el núcleo de cada célula. Con la 
aparición de gap, la ruta de desarrollo A‐P se bifurca. Una rama establece el número 
correcto de segmentos y la otra le asigna la identidad propia a cada segmento. La 
existencia de dos ramas significa que hay dos grupos distintos de genes, que son 
regulados por los factores de transcripción cifrados en los genes gap. 
Estos genes controlan la transcripción de los genes de la regla par.
Los genes de la regla par dividen las amplias regiones establecidas por los genes gap, en 
regiones con un ancho próximo a un segmento. Se expresan en bandas o líneas 
estrechas de núcleos, que se extienden en círculo alrededor del embrión. Establecen 
primero los límites de los segmentos y luego el destino del desarrollo de las células 
dentro de cada segmento, controlando los genes de la polaridad de los segmentos. Hay 
al menos ocho genes de la regla par, que dividen el embrión en una serie de bandas las 
que algunas de ellas se solapan. 
Los factores de transcripción codificados por los genes de la regla par, controlan la 
expresión de los genes de la polaridad de los segmentos. 
18
Cada gen de la polaridad de los segmentos, se activa en una única banda de células 
dentro de cada segmento. Esto divide el embrión en 14 segmentos y los productos de 
los genes de la polaridad, controlan la identidad celular dentro de cada segmento. 
La expresión de los genes homeóticos son dianas de los genes zigóticos. Los genes 
homeóticos son genes que participan en el desarrollo de los organismos y que 
determinan la identidad de los segmentos o partes individuales del embrión en sus 
etapas iniciales. La función normal de los genes homeóticos, consiste en conferir a la 
célula identidad espacial o posicional inequívoca en diferentes regiones a lo largo del eje 
anteroposterior del cuerpo. Estos genes indican a la célula, si forma parte de la cabeza, 
del tórax o del abdomen del individuo.
El término homeótico viene del griego homeo, que significa semejante. Los genes 
homeóticos reciben este nombre, porque tras sufrir una mutación adquieren la 
capacidad de transformar un segmento de su cuerpo, en una réplica de otro.
Aunque inicialmente se descubrieron en Drosophila melanogaster, los genes 
homeóticos se han identificado en la mayoría de los seres vivos, incluidos los seres 
humanos. En éstos, al igual que en el resto de los organismos, las mutaciones que 
afectan a estos genes, son responsables de la aparición de alteraciones en el desarrollo 
corporal.
Los genes homeóticos codifican proteínas que se unen al ADN y cuya función es activar a 
otros genes. Todos contienen una secuencia muy conservada de 180 nucleótidos, 
llamada caja homeótica. Ésta se traduce en una región de 60 aminoácidos dentro de la 
proteína que codifican, el llamado homeodominio, que permite la unión de esta 
proteína reguladora a la doble hélice del ADN.
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Hasta el momento se han identificado distintos tipos de genes con caja homeótica: 
los genes Hox, los genes ParaHox y los genes NK. En vegetales se han localizado genes 
homeóticos, como los genes con cajas MADS de Arabidopsis que controlan el desarrollo 
floral.
Los genes homeóticos determinan las estructuras del adulto, que se formarán en cada 
segmento corporal. En Drosophila se forman antenas, partes de la boca, patas, alas, 
tórax y abdomen.
En el genoma de Drosophila hay dos grupos de genes Hox en el cromosoma 3. Un grupo, 
el complejo Antennapedia (Antp‐C) tiene 5 genes que especifican estructuras en la 
cabeza y en los dos primeros segmentos torácicos. El segundo grupo el complejo 
bithorax (BX‐C) tiene tres genes que especifican estructuras en la parte posterior  del 
segundo segmento  torácico, en el tercer segmento torácico y en los segmentos 
abdominales. 
En Drosophila se han identificado cierto número de genes que controlan la expresión de 
los genes Hox, algunos de ellos actúan codificando proteínas como activadoras y otras 
inhibidoras. 
En resumen los genes que controlan el desarrollo de Drosophila actúan en cascada, 
ordenada temporal y espacialmente comenzando por los genes queestablecen el eje A‐
P y D‐V. 
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Los genes Hox descriptos en Drosophila se encuentran en el genoma de todos los 
animales pluricelulares. Los humanos y la mayoría de los vertebrados tienen cuatro 
grupos de genes Hox (HOXA, HOXB, HOXC y HOXD) con 39 genes  controlan el patrón de 
las estructuras a lo largo del eje A‐P. El papel de HoxD en humanos, se confirmó por el 
descubrimiento de que cierto número de malformaciones hereditarias de las 
extremidades, están ocasionadas por mutaciones específicas en los genes HoxD. La 
mutación HoxD13 da lugar a la simpolidactilia (SPD) que se caracteriza por dedos extras 
y anormalidades en los huesos de manos y pies. Otros genes homeóticos se identifica 
en Drosophila como Distal‐less (Dll) que juega un papel importante en el desarrollo de 
los apéndices, como antenas, piezas bucales, patas y alas. Las mutaciones de él, dan 
lugar a la formación de antenas en patas, por ejemplo. En la especie humana, hay 6 
genes Dl (Dlx1 – Dlx6) con una secuencia homeótica similar al gen de Drosophila. Una 
mutación en humanos, da lugar a deficiencias en la calcificación de los huesos del 
cráneo y defectos en el esmalte de los dientes.
21
El desarrollo de las flores en Arabidopsis thaliana comienza, con un grupo de células no 
diferenciadas, el llamado meristemo floral. Cada flor consta de cuatro órganos (sépalos, 
pétalos, estambres y carpelos) que se desarrollan a partir de anillos concéntricos o 
verticilos de células del meristema. 
Tres clases de genes homeóticos controlan el desarrollo de estos órganos: los genes de 
la clase A, especifican sépalos, los A y B los pétalos, los de clase B y C controlan la 
formación de los estambres y C especifica los carpelos. Los de clase A son activos en los 
dos verticilos externos,  B se expresa en el segundo y tercero y C en el tercero y cuarto. 
Por ejemplo si se carece de la actividad del gen A, el orden de los órganos es carpelos, 
estambres, estambres y carpelos en vez del orden normal. 
La apoptosis es esencial para la embriogénesis, la mayoría de los animales 
multicelulares no puede completar su desarrollo si se inhibe este proceso.
22
La biología del desarrollo supone que todas las células somáticas portan igual 
información genética y que no se pierden genes durante el desarrollo. Esto se cumple en 
la mayoría de las células, pero hay algunas excepciones importantes, una de las cuales 
concierne a los genes que codifican las funciones inmunitarias de los vertebrados. En el 
desarrollo de la inmunidad, segmentos individuales de algunos genes se reordenan en 
diferentes combinaciones, lo que produce células inmunitarias que contienen 
información genética diferente y que se adapta cada una, a atacar una sustancia extraña.
El centro de la respuesta inmunitaria es un antígeno, definido como cualquier molécula 
(generalmente proteína) capaz de producir una respuesta inmunitaria. La función 
inmunitaria es llevada a cabo por células especializadas de la sangre, los linfocitos 
responsables de la inmunidad humoral y celular. Esta dicotomía funcional (inmunidad 
humoral versus inmunidad mediatizada celularmente), se refleja a nivel citológico, por la 
existencia de dos poblaciones de células linfoides, las células B y las células T.
La inmunidad humoral, se centra en la producción de anticuerpos por parte de linfocitos 
especializados llamados linfocitos B, que maduran en la médula ósea a plasmocitos y 
segregan anticuerpos contra el antígeno. Los anticuerpos también llamados 
inmunoglobulinas, son proteínas que circulan en la sangre y otros fluidos corporales, 
que se unen a antígenos específicos para ser destruidos por las células fagocíticas.
La inmunidad celular está mediada por los linfocitos T, que maduran en el timo y que 
responden solamente a los antígenos que se encuentran en la superficie de las células 
propias. Una vez que un patógeno (virus) ha infectado una célula hospedadora, 
23
aparecen antígenos virales en la superficie celular. Las proteínas de la superficie del 
linfocito T, llamadas receptores de los linfocitos T, se unen a estos antígenos y marcan a 
las células infectadas para que sean destruidas. Entre los linfocitos T, hay que distinguir 
tres subpoblaciones celulares que, aun teniendo aspecto idéntico, tienen funciones 
diferentes: 1) las células T citotóxicas (o matadoras Killer), son capaces de matar 
directamente sus células blanco, o células diana, provocándoles de alguna manera una 
lesión mortal, ya que, a diferencia de los macrófagos, no las engloban; 2) las células T 
ayudantes (helper) que, ante la presencia del antígeno, estimulan la actividad de otras 
células B o T también específicas para el mismo antígeno, y 3) las células T supresoras, 
que son capaces, por el contrario de reprimir la actividad de otras células B o T.
Cada anticuerpo reconoce a un antígeno concreto, esto se llama especificidad del 
anticuerpo. El sistema inmunológico debe ser capaz de reconocer a esa gran variedad de 
sustancias, mediante la fabricación de muchísimos tipos diferentes de moléculas de 
anticuerpos, cada una de las cuales, es capaz de unirse a un antígeno diferente. Cada 
célula B fabrica un tipo de anticuerpo, pero diferentes clones de células B, fabrican 
distintos anticuerpos. La especificidad de un anticuerpo, es un reflejo de su secuencia 
primaria de aminoácidos, pero realmente sólo un pequeño número de genes, cifran los 
diferentes millones de anticuerpos.
23
Una molécula de anticuerpo está compuesta por cuatro cadenas polipeptídicas, dos 
cadenas ligeras idénticas y otras dos pesadas, unida por puentes disulfuro que forman 
una estructura en “Y”, donde cada cadena ligera se une a una pesada en los brazos de la 
estructura. El sitio de unión del antígeno está en los extremos de los dos brazos. Las 
cadenas ligeras de las inmunoglobulinas son de dos tipos, llamadas cadenas kappa y 
lambda. Una molécula de inmunoglobulina puede tener dos cadenas kappa o dos 
lambda, pero no una de cada tipo. Tanto las cadenas ligeras como las pesadas, tienen 
una región variable en un extremo y una constante en el otro. Cadenas ligeras y pesadas 
están codificadas por gene diferentes, en cromosomas diferentes. Cromosoma 2 para la 
ligera kappa, 22 para la ligera lambda y 14 para la pesada.
La secuencia de aa en las zonas constantes es similar en todos los anticuerpos. Las 
regiones variables, cuyas secuencias de aa difieren entre distintos anticuerpos, hay 
familias de secuencias variables que, a pesar de sus diferencias, comparten ciertos aa. 
Dentro de las regiones variables, hay ciertas secuencias cortas hipervariables, cuyo 
elevado grado de variación, es responsable de la especificidad del anticuerpo.
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Las diferentes clases de anticuerpos, pueden realizar funciones específicas y  agruparse 
en cinco clases principales, en función de las secuencias de aa de la región constante de 
sus cadenas pesadas. Así existen las inmunoglobulinas IgG (gamma‐globulina), IgA, IgM, 
IgD, e IgE. Por ejemplo, la IgM es la primera en aparecer en la respuesta primaria, siendo 
después mayoritariamente reemplazada por la IgG, en la respuesta secundaria. La 
gamma‐globulina, es el único anticuerpo capaz de atravesar la barrera placentaria, 
pasando de la madre al feto durante el embarazo, debido a que las células placentarias 
tienen receptores específicos que reconocen la región constante de IgG. Los anticuerpos 
IgA que se encuentran en secreciones tales como lágrimas, saliva, sudor, leche, así como 
en el aparato digestivo y pulmones, tienen como papel fundamental, impedir la entrada 
de microorganismos desde las superficies externas a los tejidos. La IgE tiene la 
propiedad de unirse a mastocitos y basófilos y de producir reacciones alérgicas, debido a 
la interacción con otras células. Por último, la IgD tiene un papel regulador, sobre la 
superficie de las células B.
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Los genes de los anticuerpos están formados por segmentos, hay varias copias de cada 
tipo de segmento, cada uno ligeramente diferentede los otros. En la maduración del 
linfocito, los segmentos se unen para crear un gen de inmunoglobulina. La copia 
utilizada de cada segmento se determina al azar y como hay múltiples copias de cada 
tipo, hay muchas combinaciones posibles de los segmentos. 
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Para considerar el ensamble de los anticuerpos, se explica cómo se produce en la 
cadena ligera. Las cadenas kappa y lambda están codificadas por genes separados, en 
distintos cromosomas. Cada gen está compuesto por tres tipos de segmentos: V 
(variable), J (de unión) y C (constante). El número de segmentos difiere en las distintas 
especies. En el gen de la cadena kappa humana, hay entre 30 y 35 segmentos V 
diferentes, 5 J diferentes y un solo segmento C. Los segmentos V tienen 400 pb de 
longitud y están separados entre sí por 7000 pb. Los segmentos J tienen unos 30 pb y 
entre todos ellos suman unos 1400 pb. El linfocito T, hereda todos los segmentos V y los 
J presentes en la línea germinal. En la maduración del linfocito, la recombinación 
somática dentro del mismo cromosoma, mueve a uno de los segmentos V hacia una 
posición vecina a la J. Todos los segmentos que no forman ARNm maduro de pierden.
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El gen de la cadena lambda se organiza de una manera similar y la recombinación somática se 
produce de la misma manera. El gen que codifica la cadena pesada también tiene segmentos 
V, J y C, pero además tienen segmentos D (por diversidad) en la región variable. La 
recombinación somática tienen lugar debido a las proteínas RAG1 y RAG2 ,que generan las 
rupturas de la doble cadena de ADN específicas, llamadas secuencias de señal de 
recombinación, que flanquean los segmentos V, D, J y C.
Uno de los descubrimientos más sorprendentes, sobre la regulación génica de eucariotas, ha 
sido la identificación de intensificadores específicos de tejidos. Estos intensificadores, son 
secuencias reguladoras, que dan lugar a la activación de un promotor y por lo tanto a la 
expresión de un gen, en tipos celulares específicos. Por ejemplo, los genes de los anticuerpos 
sólo se expresan en las células B, esto ocurre así porque los genes de los anticuerpos, 
contienen intensificadores específicos de las células B.
Los linfocitos B, no representan más que la mitad del sistema de inmunorespuesta del 
organismo, de forma que un animal que tuviera su población celular de linfocitos B normal, 
pero careciera de linfocitos T, no podría organizar eficazmente su sistema de defensa.
En la mayoría de las especies, el rechazo agudo en los trasplantes de tejidos u órganos, se 
debe a los productos de acción de varios genes que se agrupan formando un nicho (cluster) de 
genes, sobre los cromosomas. Esta región genética se denomina, complejo o sistema principal 
de histocompatibilidad (MHC o MHS) y representa el sistema genético más polimórfico 
multialélico conocido hasta  la fecha en los mamíferos.
En general, el sistema o complejo principal de histocompatibilidad, es un nicho de loci, 
localizados en una región cromosómica de unas 2000 a 4000 kpb, cuyos productos están 
implicados en los siguientes fenómenos inmunológicos: a) inducción a la diferenciación de las 
células B, b) inducción a la diferenciación de las células T, 3) regulación de la respuesta 
inmune. Los sistemas principales de histocompatibilidad se han encontrado y analizado en una 
gran variedad de organismo: ratón hombre, primates, rata, conejo, perro, cerdo, cobaya, 
hámster etc.
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