EL GEN SHOX

Los últimos estudios genéticos publicados parecen apuntar hacia el gen SHOX como uno de los principales genes responsables de las alteraciones del crecimiento y desarrollo observadas en varias patologías, entre ellas en el Síndrome de Turner.

El gen SHOX mapea físicamente en la región pseudoautosómica de los genes X (Xpter-p22.32) e Y y codifica para un factor transcripcional. Los factores trasncripcionales se pueden definir, de manera genérica, como proteínas que activan el proceso de transcripción y que poseen la capacidad de unirse al DNA en una secuencia específica. El mecanismo de actuación de estos factores es muy diverso.

Se sabe muy poco sobre las dianas en las que actúa la proteína codificada por el gen SHOX. Este parece expresarse de una manera elevada en los tejidos osteogénicos y es posible que regule la expresión de genes relacionados con el crecimiento de los condrocitos. El estudio de la expresión del gen SHOX durante la embriogénesis demuestra su presencia en el primer y segundo arco faríngeo, la ulna, el radio, codo muñeca y sus análogos en las extremidades inferiores, si bien su papel funcional exacto durante el crecimiento y desarrollo de los huesos no es desconocido hasta ahora.

El gen SHOX posee 7 exones a partir de los cuales se sintetizan dos isoformas proteicas denominadas SHOXa y SHOXb de 292 y 225 aminoácidos respectivamente:

• SHOXa parece estar localizada en el músculo esquelético, placenta, páncreas y corazón. 
• El SHOXb aparece mayoritariamente en el riñón fetal y músculo esquelético. Ambas se encuentran en fibroblastos de MO marrón. Las dos isoenzimas mencionadas se obtiene mediante la transcripción de 5 de los 7 exones por un mecanismo de splicing alternativo y generan dos transcritos de los exones VIa y VIb, lo que originas las dos isoformas proteicas denominadas SHOXa y SHOXb.

 

El nombre de SHOX es un acrónimo que proviene del inglés Short stature Homeobox.contain gene on the X chromosome y, como su nombre indica, pertenece a la familia de los llamados genes homeobox. Estos se descubrieron en 1983 y se ha comprobado que codifican para unas proteínas denominadas proteína s homeodominio. Los genes homeobox han demostrado tener un importante papel durante la embirogénesis de muchos organismos multicelulares, en las que juegan un papel crucial desde los primeros pasos de la diferenciación celular (establecen un gradiente anteroposterior) hasta los últimos (intervienen en la diferenciación celular), tal y como se ha podido comprobar con el estudio de organismo modelo como la mosca Drosófila. Esto genes presentan una amplia distribución filogenética y se han encontrado en levadutas, plantas y animales.

El dominio homeobox fue originaria mente descrito como motivo del DNA de aproximadamente 180 pares de bases con una secuencia de bases canónica que se encuentra en todos los gene dela familia homeobox. El dominio proteico codificado por este segmento de DNA se denomina homeodominio y posee una longitud de 60 aminoácidos aproximadamente. Es un dominio de unión a DNA y una estructura espacial hélice-giro-hélice característica de proteínas que interaccionan con el DNA.

El SHOX se localiza en la región pseudoautosómica, por lo que escapa a la inactivación del cromosoma X. Esta inactivación es el mecanismo de compensación de dosis génica que asegura en los mamíferos que machos y hembras transcriban el mismo número de genes a partir de los cromosomas sexuales. La inactivación requiere de la presencia de un gen denominado XIST que expresa un RNA no codificante nuclear que se asocia con el X inactivo. Sólo el cromosoma inactivado presenta este gen.

Cabe pues considerar que el gen SHOX se expresa con unan dosis idéntica en varones y hembra, lo que conduce al hecho de que una pérdida de dosis influirá sobre los genes diana. Estas alteraciones de SHOX han sido asociadas a la baja estatura de Síndrome de Turner.

Regulación del gen SHOX

Al ser el gen SHOX un factor de transcripción, un aspecto importante de su expresión es la regulación. Algunos de los factores que contribuyen a esta regulación pueden ser:

• Activadores o coactivadores
• Represores o corepresores.
• Proteínas que modifican la conformación de DNA, haciendo susceptible su expresión en función de un cambio en la estequiometría del regulador, dentro del complejo transcripcional, o de la estructura del propio DNS que facilita o imposibilita la transcripción.
• Elementos reguladores de la estructura de la cromatina.

Hay descritos gran cantidad de factores de transcripción entre los que se sitúa la proteína SHOX. Todos poseen en común que presentan dominios estruturales que juegan un papel crucial en su mecanismo de actuación y que permiten asociarlos en familias.

Técnicas de estudio para las alteraciones del gen SHOX

• FISH (Fluorescence in situ hybridation)

Es una técnica de mapeo de DNA que permite, a través de una sonda fluorescente, la visualización de un segmento de DNA determinado. Un cromosoma intacto se examina mediante la hibridación con la sonda de DNA. La localización de la fluorescencia en el cromosoma en el que ocurre la hibridación, mediante microscopía confocal, proporciona información acerca de la existencia o no del gen o genes de interés. La ausencia de fluorescencia en el cromosoma visualizado puede indicar la pérdida del gen.

•  Microsatélites

Los microsatélites son secuencias repetidas en tándem de longitud variable que aparecen distribuidas den el DNA. Están formados por clusters de longitud menor de 150 pares de bases y la unidad de repetición es menos de 4 nucleótidos. Su estudio se hace mediante técnicas de PCR, que los amplifican, y el análisis del producto de PCR con empleo de geles de poliacrilamida y el software de análisis específico.

Si se escoge el microsatélite idóneo, se puede llegar a la conclusión de si hay la pérdida de uno de los alelos esperados, lo que indicaría una haploinsuficiencia que puede contribuír a la aparición de un fenotipo turneriano.

• SSCP (Single Strand conformatio Polymorphism)

Es una de las ténicas más frecuentemente empleadas como métido pre-scrinnig para la detección de mutaciones en el DNA. El fundamento teórico se basa en que la doble cadena de DNA, mediante desnaturalización, se desestructura para formar dos cadenas sencillas. Cada una de ellas adquiere formas especiales en función de la secuencia de nucleótidos. Si estas conformaciones se corren en geles de acrilamida o secuenciadores automáticos, su migración corresponderá con la estructura que posee y por tanto con la secuencia, de lo que se comprueba que cadenas de DNA con distinta secuencia, incluso un nucleótido, migrarán de manera diferenciada. Si se comparan distintas muestras entre sí, se podrá comprobar la existencia de mutaciones.

• Secuenciación

Permite el análisis directo de la secuencia de DNA mediante secuenciadores automáticos. Esta ténica posibilita la identificación de mutaciones puntuales en la secuencia de DNA, por lo que dentro de las técnicas mencionadas, es la de mayor fiabilidad y sensibilidad.