Facultad de Ciencias Biológicas

Intereses de investigación

El desarrollo sexual es el proceso que establece si un embrión se convertirá en macho o hembra. La determinación del sexo y la diferenciación sexual resultante son aspectos fundamentales del desarrollo normal, y configuran profundamente la anatomía, la fisiología y el comportamiento de casi todas las especies animales. Además, los trastornos de la diferenciación sexual (DSD) se encuentran entre los síndromes congénitos más comunes y suelen tener graves consecuencias médicas y sociales. La investigación en el laboratorio de Zarkower tiene como objetivo descubrir los mecanismos moleculares y genéticos que subyacen al desarrollo sexual. Para lograr este objetivo, estudiamos el desarrollo sexual en el ratón, donde son posibles potentes enfoques genéticos, genómicos y moleculares y gran parte de la biología es similar a la de los humanos. Nuestro trabajo se centra principalmente en una familia de genes que descubrimos y que están ampliamente conservados en el desarrollo sexual. Uno de ellos, el DMRT1, se sitúa en una breve región del cromosoma 9 humano que es necesaria para el desarrollo masculino. Hicimos un «knockout» de Dmrt1 en ratones y descubrimos que provoca defectos en los testículos similares a los de los humanos con deleciones en el cromosoma 9. Muchas pruebas han implicado a Dmrt1 y a sus homólogos cercanos en la determinación del sexo de los vertebrados, en aves, reptiles, peces y anfibios. Recientemente hemos descubierto que la identificación sexual de las células de la gónada debe mantenerse activamente incluso en los adultos, y que la interrupción de este mantenimiento puede hacer que las células «cambien» de sexo mediante un proceso de reprogramación del destino celular, o transdiferenciación. Para entender mejor cómo se controlan los destinos de las células gonadales, estamos utilizando enfoques genómicos que incluyen ChIP-seq, Hi-ChIP y perfiles de expresión, junto con la selección condicional de genes y la biología estructural. Este trabajo está en curso, pero ya ha aportado importantes conocimientos sobre el mantenimiento y la reprogramación del destino celular, el cáncer de células germinales testiculares, la regulación de la meiosis y las células madre de la línea germinal.

Publicaciones seleccionadas: PubMed Search

Weinberg P, Berkseth M, Zarkower D, Hobert O. (2018) Sexually Dimorphic unc-6/Netrin Expression Controls Sex-Specific Maintenance of Synaptic Connectivity. Current Biology 28:623-629

Nakagawa T, Zhang T*, Kushi R, Nakano S, Endo T, Nakagawa M, Yanagihara N, Zarkower D., Nakayama K. (2017) Regulación de la transición mitosis-meiosis por la ubiquitina ligasa β-TrCP en células germinales masculinas. Development 144(22):4137-4147.

Zhang T, Oatley J, Bardwell VJ, and Zarkower D. (2016) DMRT1 Is Required for Mouse Spermatogonial Stem Cell Maintenance and Replenishment. PLoS Genet. 12(9):e1006293.

Murphy, M.W., Lee, J.K., Rojo, S., Gearhart, M.D., Kurahashi, K., Banerjee, S., Loeuille, G.-A., Bashamboo, A., McElreavey, K., Zarkower, D., Aihara, H., y Bardwell, V.J. (2015) An ancient protein-DNA interaction underlying metazoan sex determination. Nature Structural and Molecular Biology 22:442-451.

Gamble, T., Coryell, J., Ezaz, T., Lynch, J., Scantlebury, D.P., y Zarkower, D. (2015) Restriction site-associated DNA sequencing (RAD-seq) reveals an extraordinary number of transitions among gecko sex-determining systems. Molecular Biology of Evolution, 32:1296-1309.

Lindeman, R.E., Gearhart, M.D., Minkina, A., Bardwell, V.J., y Zarkower, D. (2015) Sexual cell fate reprogramming in the ovary by DMRT1. Current Biology 16:764-771.

Zhang, T., Murphy, M.W., Gearhart., M.D., Bardwell, V.J., y Zarkower, D. (2014) El homólogo de Doublesex en mamíferos DMRT6 coordina la transición entre los programas de desarrollo mitótico y meiótico durante la espermatogénesis. Development 141:3662-3671.

Minkina A, Matson CK, Lindeman RE, Ghyselinck NB, Bardwell VJ, Zarkower D. DMRT1 protege las células gonadales masculinas de la transdiferenciación sexual dependiente de retinoides. Developmental Cell. 2014 Jun 9;29(5):511-20.

Matson CK, Murphy MW, Sarver AL, Griswold MD, Bardwell VJ, Zarkower D. DMRT1 impide la reprogramación femenina en el testículo de mamífero postnatal. Nature. 2011 Jul 20;476(7358):101-4.

Raymond, C.S., C. Shamu, M.M. Shen, K. Seifert, B. Hirsch, J.Hodgkin, y D. Zarkower (1998). Evidence for evolutionary conservation of sex-determining genes. Nature 391:691-695.

Actualizado: 09/24/2019

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