Intercambio de cromátides hermanas

Qué es el intercambio de cromátidas hermanas

Cuando una célula duplica su ADN antes de dividirse, cada cromosoma queda formado por dos copias idénticas unidas por el centrómero: las cromátidas hermanas. El intercambio de cromátidas hermanas consiste en que esas dos copias se cortan en puntos homólogos y se sueldan cruzadas, de modo que un tramo de una pasa a ocupar el lugar equivalente en la otra. El proceso se produce durante la fase de replicación y está mediado por la maquinaria de recombinación homóloga, la misma que la célula emplea para reparar roturas en la doble hélice.

Hay un detalle que conviene subrayar. Como las dos cromátidas son genéticamente idénticas, el trueque no añade ni resta información: la secuencia final es la misma que había antes del intercambio. El resultado es invisible desde el punto de vista genético. Por eso el ICH se considera un fenómeno "silencioso", que solo se hace patente cuando se recurre a técnicas de tinción capaces de distinguir una cromátida de otra. En la literatura internacional se lo conoce por sus siglas inglesas, SCE (sister chromatid exchange).

Diferencia con la recombinación

Es habitual confundir el intercambio de cromátidas hermanas con el entrecruzamiento o recombinación que ocurre en la meiosis. Ambos usan el mismo mecanismo molecular, pero los protagonistas y las consecuencias son distintos. El entrecruzamiento meiótico se produce entre cromosomas homólogos, uno de origen materno y otro paterno, y baraja los alelos para generar combinaciones nuevas que pasarán a la descendencia. El intercambio de cromátidas hermanas, en cambio, ocurre entre las dos copias idénticas de un solo cromosoma y no crea variabilidad alguna. Uno reorganiza el patrimonio genético; el otro lo deja tal cual.

Cómo se observa: la tinción diferencial

El fenómeno se demostró por primera vez en 1958, cuando el biólogo J. Herbert Taylor marcó el ADN de raíces de haba con timidina radiactiva y siguió su rastro por autorradiografía. La técnica que hoy se emplea en los laboratorios llegó en los años setenta y es más sencilla de leer. Se cultivan las células durante dos ciclos de replicación en presencia de 5-bromodesoxiuridina (BrdU), un análogo de la timina que se incorpora al ADN recién sintetizado. Al teñir después las metafases, la cromátida que ha acumulado más BrdU capta menos colorante y se ve pálida, mientras que su hermana se tiñe intensamente.

Bajo el microscopio, ese contraste produce una imagen muy característica: cromosomas de aspecto bicolor en los que cada intercambio aparece como un punto donde el color salta de una cromátida a la otra. A esas figuras se las llama cromosomas arlequín, y contar los saltos de color permite cuantificar los intercambios con precisión.

Su valor como prueba citogenética

En una célula sana el número de intercambios por división es bajo y bastante constante, de unos pocos por cromosoma. Ese valor de referencia es lo que da utilidad a la prueba. Cuando una célula se expone a un mutágeno o a un carcinógeno, la frecuencia de intercambios sube, de manera que medir el ICH sirve como ensayo de genotoxicidad de resultados rápidos para cribar sustancias físicas y químicas.

El caso más llamativo es el síndrome de Bloom, una enfermedad hereditaria causada por mutaciones en el gen BLM, que codifica una helicasa encargada de mantener la estabilidad del genoma. Al faltar esa proteína, la tasa de intercambios se multiplica por diez frente a la de una célula normal y aparecen figuras cuadrirradiales, con cuatro brazos, muy poco frecuentes en otras situaciones. Es su sello citogenético, y su presencia confirma el diagnóstico.

Preguntas frecuentes

¿Por qué se llaman "cromátidas"?

La raíz procede del griego χρῶμα (chrôma), "color", porque la cromatina, el material del que están hechos los cromosomas, se distingue al microscopio gracias a los colorantes que la tiñen. Cromátida designa a cada una de las dos mitades longitudinales en que se organiza el cromosoma tras duplicarse, y son "hermanas" por ser copias exactas.

¿El intercambio de cromátidas hermanas cambia los genes?

No. Al producirse entre dos cromátidas idénticas, el material que va de una a otra es indistinguible del que ocupaba su lugar. La secuencia de ADN no varía y no se generan combinaciones nuevas de alelos. Es la diferencia principal con el entrecruzamiento de la meiosis, que sí introduce variabilidad.

¿Cuándo se descubrió este fenómeno?

La primera evidencia data de 1958, obtenida por J. Herbert Taylor mediante autorradiografía con timidina radiactiva. La forma de visualizarlo que se usa hoy, basada en el marcaje con BrdU y la tinción diferencial, se desarrolló durante la década de 1970 y es la que dio lugar a la imagen de los cromosomas arlequín.

¿Para qué se mide en la práctica?

Tiene dos usos principales. Como prueba de genotoxicidad, para evaluar si un compuesto tiene potencial mutágeno o carcinógeno. Y como apoyo diagnóstico en el síndrome de Bloom, donde el hallazgo de una tasa de intercambios muy elevada y de figuras cuadrirradiales resulta orientador.

Referencias

1. Fundación Instituto Roche. Intercambio de cromátidas hermanas. Glosario de genética.
2. Frías S. Facultad de Medicina, Universidad Nacional Autónoma de México. Síndromes de inestabilidad cromosómica. Mensaje Bioquímico.
3. Laboratorio de Genética, Facultad de Medicina, Universidad Autónoma de Nuevo León. Intercambio de cromátidas hermanas.
4. Federación Mexicana de Enfermedades Raras (Orphanet). Síndrome de Bloom.