Los científicos saben que la determinación del sexo en los vertebrados ocurre en las células germinales, las células reproductivas del cuerpo, y las células somáticas, las células que no son células reproductivas. Sin embargo, no han entendido completamente los mecanismos por los cuales sucede. Para comprender mejor el proceso de determinación del sexo de las células germinales, un equipo de investigación analizó las células germinales en pollos mediante secuenciación de ARN para predecir el mecanismo que determina el sexo. Su estudio proporciona información sobre el mecanismo de determinación del sexo en las aves.

El equipo de investigación de la Universidad de Hiroshima publicó sus hallazgos en la revista Scientific Reports el 17 de agosto de 2022.

"Si bien estudios anteriores han demostrado que las células germinales primordiales de pollo poseen un rasgo característico en la determinación del sexo, su mecanismo sigue sin estar claro. Para resolver este desafío, revelamos perfiles de expresión génica de células germinales primordiales masculinas y femeninas derivadas de embriones de pollo tempranos y luego predijimos el mecanismo de determinación del sexo", dijo Kennosuke Ichikawa, investigador postdoctoral en el Centro de Innovación de Edición del Genoma de la Universidad de Hiroshima. Esta investigación es la primera en predecir el mecanismo de determinación del sexo mediante la comparación de los perfiles de expresión génica de las células germinales primordiales aviares en cada etapa embrionaria, así como mediante el uso de una prueba de estimulación.

Las aves tienen mecanismos únicos de determinación del sexo, que son diferentes de los mamíferos. En los mamíferos, que tienen un sistema cromosómico sexual XX (hembra)-XY (macho), la determinación de su sexo depende de la acción del cromosoma Y. En las aves, que tienen un sistema cromosómico sexual ZZ (macho)-ZW (hembra), su sexo depende de la acción del cromosoma Z. Sin embargo, el mecanismo molecular de la determinación del sexo sigue sin estar claro. El desarrollo de las glándulas reproductoras llamadas gónadas, en ovarios o testículos, y el desarrollo de otras características sexuales son, al menos parcialmente, autónomos de las células. La investigación de los investigadores sobre el mecanismo de determinación del sexo en las aves les proporciona información sobre la evolución de los mecanismos de determinación del sexo en los vertebrados.

Para investigar los mecanismos que subyacen a la determinación del sexo en las células germinales aviares, el equipo purificó las células germinales primordiales masculinas y femeninas de la sangre y las gónadas mediante la clasificación celular activada por fluorescencia. Con este proceso lograron una pureza superior al 96%. Determinaron los perfiles de expresión génica de las células germinales primordiales en cada etapa de desarrollo para cada sexo mediante el análisis de secuenciación de ARN, donde se utiliza la secuenciación de próxima generación para examinar la cantidad y las secuencias de ARN en una muestra. Then, the researchers predicted the sex-determination mechanism of the primordial germ cells using bioinformatic analysis, where computer tools are used to understand biological data. To evaluate the prediction, they stimulated male primordial germ cells with retinoic acid in vitro, and examined the changes in gene expression.

Before settling in the gonads, the female circulating primordial germ cells obtained from blood displayed sex-biased expression. The primordial germ cells from the gonads also exhibited sex-biased expression, and the number of female-biased genes detected was higher than that of male-biased genes. The team realized that the female-biased genes in the primordial germ cells were enriched in some metabolic processes. To reveal the mechanisms underlying this process, the researchers performed stimulation tests.

The team used retinoic acid to stimulate the cultured primordial germ cells collected from male embryos. This stimulation resulted in the upregulation—the process where a cell's components increase—of several female-biased genes. Overall, their results suggest that sex determination in avian primordial germ cells involves aspects of both cell-autonomous and somatic-cell regulation. Moreover, it appears that sex determination occurs earlier in females than in males.

"We successfully predicted female-specific potential processes and pathways in chicken primordial germ cells. We believe our data set can significantly contribute to elucidating the avian sex determination mechanism," said Ichikawa.

Looking ahead to future work, the team plans to use the data set to identify the key molecules directly inducing the feminization of chicken primordial germ cells. "The ultimate goal of this study is to elucidate the sex determination mechanism and then establish a sex selection method in chickens using genome editing targeting the key molecules," said Ichikawa. + Explora más

Male-biased protein expression discovered in fruit flies