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12.18: Pleiotropía
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Pleiotropy
 
TRANSCRIPCIÓN

12.18: Pleiotropy

12.18: Pleiotropía

Pleiotropy is the phenomenon in which a single gene impacts multiple, seemingly unrelated phenotypic traits. For example, defects in the SOX10 gene cause Waardenburg Syndrome Type 4, or WS4, which can cause defects in pigmentation, hearing impairments, and an absence of intestinal contractions necessary for elimination. This diversity of phenotypes results from the expression pattern of SOX10 in early embryonic and fetal development. SOX10 is found in neural crest cells that form melanocytes, which are involved in pigmentation and also in the early development of the ear. SOX10 is also expressed in nerve tissue that eventually contributes to the enteric nervous system in the gut, which controls the contractions necessary for waste elimination. In this way, SOX10 exhibits pleiotropic effects, because it influences multiple phenotypes.

Pleiotropic Effects of SOX10

Pleiotropy can arise through several mechanisms. Gene pleiotropy occurs when a gene has various functions due to encoding a product that interacts with multiple proteins or catalyzes multiple reactions. For example, in humans, an abnormal copy of the SOX10 gene, in which a region is deleted, can lead to developmental defects that include a white forelock, different-colored irises (e.g., one blue and one brown), and regions of unpigmented skin. These traits are all symptoms of a disorder called Waardenburg Syndrome Type 4, or WS4, an autosomal recessive disorder that results in multiple pigment defects. The pleiotropic effects of SOX10 in WS4 extend toward additional symptoms seemingly unrelated to pigmentation, such as hearing loss. Individuals with WS4 also suffer from a lack of intestinal contractions, resulting in an enlarged colon and difficulties eliminating waste. These symptoms indicate that, in addition to affecting pigmentation, SOX10 also impacts hearing and contributes to an abnormal bowel phenotype.

Early Development Expression Patterns

The ability of SOX10 to exert its pleiotropic effects may be explained by its expression in early embryonic and fetal development, during which it is found in neural crest cells that eventually lead to the formation of pigment cells called melanocytes. In addition to pigmentation, melanocytes influence hearing, as they are found in the developing ear. SOX10 is also expressed in ganglion cells of the terminal hindgut that contribute to the formation of the gastrointestinal tract and control intestinal contractions. This explains the elimination problems and enlarged colons in some WS4 individuals. Therefore, SOX10 is an example of a pleiotropic gene, because it has an impact on several developmental processes and influences multiple phenotypic traits.

La pleiotropía es el fenómeno en el que un solo gen impacta múltiples rasgos fenotípicos aparentemente no relacionados. Por ejemplo, los defectos en el gen SOX10 causan el síndrome de Waardenburg Tipo 4, o WS4, que puede causar defectos en la pigmentación, deficiencias auditivas y ausencia de contracciones intestinales necesarias para la eliminación. Esta diversidad de fenotipos es el resultado del patrón de expresión de SOX10 en el desarrollo embrionario y fetal temprano. SOX10 se encuentra en las células de la cresta neural que forman melanocitos, que están involucrados en la pigmentación y también en el desarrollo temprano del oído. SOX10 también se expresa en el tejido nervioso que eventualmente contribuye al sistema nervioso entéricos en el intestino, que controla las contracciones necesarias para la eliminación de residuos. De esta manera, SOX10 exhibe efectos pleiotrópicos, porque influye en múltiples fenotipos.

Efectos pleiotrópicos de SOX10

La pleiotropía puede surgir a través de varios mecanismos. La pleiotropía genética ocurre cuando un gen tiene varias funciones debido a la codificación de un producto que interactúa con múltiples proteínas o cataliza múltiples reacciones. Por ejemplo, en los seres humanos, una copia anormal del gen SOX10, en la que se elimina una región, puede dar lugar a defectos del desarrollo que incluyen un forelock blanco, iris de diferentes colores (por ejemplo, un azul y otro marrón) y regiones de piel no pigmentada. Estos rasgos son todos síntomas de un trastorno llamado Síndrome de Waardenburg Tipo 4, o WS4, un trastorno autosómico recesivo que resulta en múltiples defectos de pigmento. Los efectos pleiotrópicos de SOX10 en WS4 se extienden hacia síntomas adicionales aparentemente no relacionados con la pigmentación, como la pérdida de audición. Individuos con WS4 también sufren de una falta de contracciones intestinales, lo que resulta en un colon agrandado y dificultades para eliminar los residuos. Estos síntomas indican que, además de afectar a la pigmentación, el SOX10 también afecta a la audición y contribuye a un fenotipo intestinal anormal.

Patrones de Expresión de Desarrollo Temprano

La capacidad de SOX10 para ejercer sus efectos pleiotrópicos puede explicarse por su expresión en el desarrollo embrionario y fetal temprano, durante el cual se encuentra en las células de la cresta neural que eventualmente conducen a la formación de células pigmentarias llamadas melanocitos. Además de la pigmentación, los melanocitos influyen en la audición, ya que se encuentran en el oído en desarrollo. SOX10 también se expresa en células ganglionares de la parte posterior terminal que contribuyen a la formación del tracto gastrointestinal y controlan las contracciones intestinales. Esto explica los problemas de eliminación y el agrandamiento de los colones en algunos individuos WS4. Por lo tanto, SOX10 es un ejemplo de un gen pleiotrópico, porque tiene un impacto en varios procesos de desarrollo e influye en múltiples rasgos fenotípicos.


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